新型干燥器在儀表空氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：該文介紹了一種國產(chǎn)微熱吸附干燥機(jī)的工作原理、工作流程以及在系統(tǒng)中的使用配置圖，并通過實際使用數(shù)據(jù)證明了該設(shè)備值得在壓縮空氣干燥領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微熱吸附干燥器壓縮空氣分子篩露點溫度

0 引言

山東兗礦國際焦化有限公司現(xiàn)有的3臺阿特拉斯生產(chǎn)的“ZR6-55”無油型螺桿式空氣壓縮機(jī)（經(jīng)MD干燥器干燥后露點溫度指標(biāo)為-40℃），為德國利舊設(shè)備，設(shè)備壽命接近終點，其自帶分子篩干燥器干燥效果3臺各不相同，對公司內(nèi)用氣質(zhì)量較高的儀表空氣管網(wǎng)造成嚴(yán)重?fù)p壞，碳鋼管銹蝕較大，因此偶爾出現(xiàn)儀表控制氣動機(jī)構(gòu)失靈，影響控制系統(tǒng)，影響生產(chǎn)的現(xiàn)象。儀表空氣質(zhì)量已成為制約公司發(fā)展的一個瓶頸，嚴(yán)重影響了公司的正常生產(chǎn)。經(jīng)公司考察發(fā)現(xiàn)一種國產(chǎn)微熱型吸附式干燥器設(shè)備基本滿足需求，且具有投資省，維護(hù)檢修方便等優(yōu)點，可以滿足替代價格昂貴的阿特拉斯分子篩的要求，具體介紹如下：

在壓縮空氣凈化領(lǐng)域，人們多用冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)和吸附式壓縮空氣干燥機(jī)進(jìn)行脫水干燥。冷凍式干燥機(jī)具有能耗省、體積小、重量輕、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)與檢修簡便等特點，已廣泛被人們接受，但由于受脫水原理的局限，只能達(dá)到1.7℃左右的壓力露點溫度（相當(dāng)于含水1.26g/m3），而且受汽水分離器分離效率限制，往往達(dá)不到預(yù)期效果，所以僅用于普通要求的場合。而在一些工藝要求較高的時候，例如儀表的用氣和寒冷地區(qū)的用氣，只有用吸附式壓縮空氣干燥器或者組合式壓縮空氣干燥機(jī)才能達(dá)到相應(yīng)的要求。

吸附式干燥機(jī)是根據(jù)變壓吸附原理，利用干燥劑本身特有的微孔，根據(jù)毛細(xì)作用，吸附空氣中的水份，利用自然及微熱的再生方法對壓縮空氣進(jìn)行吸附干燥，使其能達(dá)到的大氣露點溫度≤-40℃～-70℃。

設(shè)備一般制成雙塔形式，在程序控制器控制下，雙塔交替工作，一塔吸附水分，另一塔解析再生，連續(xù)循環(huán)工作。具有運(yùn)行穩(wěn)定、投資省、維護(hù)維修簡單，可實現(xiàn)無人操作等特點。

1 工作原理

微熱再生吸附式壓縮空氣干燥機(jī)是一種利用多孔性固體物質(zhì)（活性氧化鋁分子篩、13X分子篩）表面的分子力來吸取氣體中的水份，同時另一塔里利用壓力變化解吸氧化鋁所吸收的水分，從而獲得較低露點溫度、干燥、潔凈氣體的凈化設(shè)備。它采用孔徑與水分子直徑相近的活性氧化鋁為吸附劑，采用國際上最先進(jìn)的變壓吸附原理，在常溫下吸附時，空氣中水分子的分壓力大于吸附劑中水分子的分壓力，水分子進(jìn)入吸附劑內(nèi)部，在吸附劑的表面冷凝成水滴，并放出冷凝熱，將此熱量蓄于吸附塔的上部。再生時，大約5%～8%左右的干燥空氣通過再生壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)入常壓下的再生筒，使吸附劑中的水分子逸出，同時蓄于吸附塔內(nèi)的熱量有助于解析。吸附劑經(jīng)過吸附、再生、吸附循環(huán)使用，對壓縮空氣進(jìn)行連續(xù)不斷的吸附干燥處理從而獲得深度干燥的氣體，該產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)，已達(dá)到國外同類機(jī)型水平，是希望獲得-23℃以下壓力露點氣源用戶的首選設(shè)備。

雙塔交替連續(xù)工作輸出干燥潔凈的壓縮空氣。其凈化空氣含水量可達(dá)壓力露點-40℃以下，從而獲得深度干燥的無水無油的高純度的壓縮空氣滿足用氣的需要。由于采用合理的工作周期，充分利用了吸附熱，故再生效果好，節(jié)能耗氣少。

吸附式干燥機(jī)分為無熱再生、微熱再生兩種，用戶可根據(jù)需要選擇使用。吸附式干燥機(jī)的干燥度極高其露點可達(dá)-20℃～-70℃。

2 工作流程

當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入吸附干燥機(jī)時，首先使A、B塔壓力值達(dá)到壓力平衡后B塔進(jìn)氣切斷閥1關(guān)閉，空氣從B塔進(jìn)氣切換閥進(jìn)入B塔吸附筒，空氣中的水分被充滿塔內(nèi)、表面有無數(shù)選擇性小孔的吸附劑（活性氧化鋁或分子篩）所吸附后，干燥空氣完成了吸附-干燥過程經(jīng)出氣止回閥6處吸附干燥機(jī)到用氣點，此時A塔排氣切換閥3打開，A塔內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)A塔排氣切換閥3、消音器11完全排空，A塔內(nèi)吸附了大量水分的干燥劑因為壓力變化，由吸附劑表面被干燥的壓縮空氣帶走排出機(jī)外，同時一小部分處理后的干燥空氣由干空氣出氣口經(jīng)再生氣節(jié)流閥9、節(jié)流孔板10、止回閥8到A塔出氣口進(jìn)入A塔，干燥空氣將余下的少量水分從A塔排氣切換閥3帶走，使A塔內(nèi)的干燥劑重新達(dá)到干燥，從而完成了干燥-再生過程。然后A塔排氣切換閥3關(guān)閉，再生氣仍從出氣口流經(jīng)A塔，直至A、B兩塔壓力一致，從而完成了均壓過程，保證了B塔切換到A塔時壓縮空氣不會對閥體造成沖擊。均壓完后A塔進(jìn)氣切斷閥1打開，同時B塔切斷閥2關(guān)閉，壓縮空氣經(jīng)A塔進(jìn)氣切斷閥1進(jìn)入A塔吸附，其過程與B塔相同，如此循環(huán)使干燥機(jī)完成周期性的切換。

3 吸附式干燥機(jī)優(yōu)點

3.1 吸附筒特別注意了氣流分布裝置，不會產(chǎn)生勾流現(xiàn)象，使吸附、再生過程更加完善。

3.2 微熱再生型干燥機(jī)的加熱器自動控制采用溫度控制加時間控制相結(jié)合的控制方式，比傳統(tǒng)的時序控制更科學(xué)更合理。工作模式、工作周期可自由設(shè)置，超溫報警點、工作模式、工作周期可自由設(shè)置，超溫報警點可設(shè)置。

3.4 吸附采用微電腦控制，操作簡單，圖形點陣式液晶顯示屏，實現(xiàn)多功能和系統(tǒng)信息全中文顯示。

3.5 微熱再生過程分加熱再生，冷卻再生兩步驟，可維持穩(wěn)定的低露點。

3.6 所用氣動切換閥，靈敏可靠、壽命更長。

3.7 吸附劑使用壽命長

3.7.1 使用優(yōu)質(zhì)高效經(jīng)久耐用的活性氧化鋁為吸附劑，耐壓性能好，再生溫度低（只需150℃就可以將氧化鋁完全再生，而分子篩須在再生溫度在230-250℃左右才能完全再生），經(jīng)試驗證明不會在水里分解（不像硅膠），抗碎強(qiáng)度和抗磨蝕性比分子篩要高，靜態(tài)吸濕能力較強(qiáng)。

3.7.2 合適的吸附塔設(shè)計，使得通過吸附劑層的氣流保持適當(dāng)?shù)牧魉伲苊馕絼┝骰乐刮絼┮苿雍头蹓m飛揚(yáng)。

3.7.3 在吸附器空氣進(jìn)口，配置除油精密過濾器，其過濾精度為0.01μm，油霧剩余含量小于0.01PPm，使得吸附劑免受油霧的污染（無油壓縮空氣不需裝除油過濾器）。在吸附器空氣出口，配置除塵精密過濾器，粉塵過濾精度為1μm，可有效地過濾掉吸附劑本身含有的表面灰塵，使得用氣點的用氣品質(zhì)達(dá)到最佳效果。

4 使用效果

4.1 使用系統(tǒng)配置圖如下：

4.2 使用過程中對于如下運(yùn)行參數(shù)，測得兩個運(yùn)行周期數(shù)據(jù)如下表所示：

運(yùn)行參數(shù)設(shè)置為：吸附時間30min，再生時間28min，再生加熱溫度150℃，加熱時間18min。

4.3 針對公司儀表空氣管網(wǎng)露點溫度≤-40℃的要求，在干燥器運(yùn)行兩個周期內(nèi)均能夠滿足工藝指標(biāo)。

5 結(jié)束語

這套設(shè)備目前已使用1年多，根據(jù)實際的運(yùn)行情況證明：該設(shè)備安全可靠、穩(wěn)定性強(qiáng)，且具有投資省，維護(hù)檢修簡單，可實現(xiàn)無人操作等優(yōu)點。經(jīng)過使用，該干燥器能夠滿足公司儀表用氣要求。我公司已準(zhǔn)備用此設(shè)備逐漸替代原德國阿特拉斯分子篩，相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，該設(shè)備在壓縮空氣干燥領(lǐng)域會得到更為廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵山，楊曉西，丁靜等.吸附式低溫干燥過程干燥特性研究天然氣化工，1999，24（2）42～46.

[2]李大明，王保明.吸附式干燥器的運(yùn)行與選型.