壓縮空氣取之容易且對(duì)環(huán)境污染極小 ,因此現(xiàn)代工業(yè)把壓縮空氣作為主要能源之一。然而在大氣中固有的水分加上大氣污染日益嚴(yán)重;因此取之于大氣的壓縮空氣也會(huì)有大量的灰塵(固體) 、油及水等污染物,。在使用壓縮空氣前必須進(jìn)行干燥凈化系統(tǒng)一般配置微熱再生吸附式干燥器。然而由于近幾年全球氣候逐步變暖 ,從而導(dǎo)致了溫帶氣候地區(qū)夏天比較炎熱 ,冬天又不太冷這一特殊的氣候環(huán)境,。因此傳統(tǒng)的微熱吸干機(jī)型空氣凈化系統(tǒng)存在:出口壓力露點(diǎn)不穩(wěn)定、吸附劑容易失效,、切找閥故障頻繁,、功率損失大等缺點(diǎn),。為此 ,我們對(duì)傳統(tǒng)的壓縮空氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的優(yōu)化和改造; 克服了上述缺點(diǎn) ,使之更好地適應(yīng)儀表用氣的要求,。

1傳統(tǒng)的微熱再生吸附式干燥機(jī)壓縮空氣凈化系統(tǒng)的配置工藝流程:

從圖 1 中不難看出: 從螺桿式空壓機(jī)1 (或 2) 出來(lái)的壓縮空氣經(jīng)過(guò)氣液分離器 3 去除 97 %的水 ,再經(jīng)過(guò)除油過(guò)濾器 4 去除 991999 %的油; 然后進(jìn)入吸附塔 6 (A 或B) ,切找閥 5 條開(kāi) ,濕空氣進(jìn)入吸會(huì)塔內(nèi) ,壓縮空氣中的水分被吸附劑除去 ,干燥的壓縮空氣經(jīng)止回閥 8 排出經(jīng)除塵過(guò)濾器 12 ( 濾芯精度為 1μm) 除去固體顆粒 ,最后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐 13 。同時(shí)約有 5 %的干燥空氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥 9 和節(jié)流孔板 10 減壓后進(jìn)入加熱器 11 ,在加熱器內(nèi)低壓干燥空氣被加熱 ,高溫的干燥空氣經(jīng)止回閥進(jìn)入吸附塔(B 或 A) 去再生塔內(nèi)已飽和和吸附劑;潮濕的再生空氣經(jīng)切找閥 5 后進(jìn)入排氣消音器 7 排放,。再生完成后閥 5 打開(kāi)對(duì)吸附塔充壓后再進(jìn)行切換,。以上即是傳統(tǒng)的空氣凈化系統(tǒng)的整個(gè)工藝流程。

但是在實(shí)際的使用中我們發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在以下問(wèn)題:

(1) 凈化后的空氣其壓力露點(diǎn)不太穩(wěn)定 ,尤其是在炎熱的夏季,。這是因?yàn)樵谙奶?,空壓機(jī)排出的壓縮空氣的溫度比較高(一般空壓機(jī)的出口空氣溫度比環(huán)境溫度高 8 ℃～15 ℃) ,而溫度越高則空氣的含水能力則越強(qiáng) ,所以造成吸附塔內(nèi)的吸附劑不能完全去除空氣里的水 ,從而凈化后的空氣的壓力露點(diǎn)不穩(wěn)定;此時(shí)我們稱吸附劑“失效”(通常微熱再生吸附式干燥器對(duì)進(jìn)口壓縮空氣的溫度要求在 40 ℃以下) ,。

(2) 切換閥的故障頻繁。目前多數(shù)微熱再生吸附式干燥器的壓縮空氣進(jìn)口切換閥用“氣動(dòng)薄膜閥”,這種閥雖然價(jià)格比較便宜 ,但由于薄膜密封性能差而易泄露;因而故障率較高,。

(3) 吸附塔內(nèi)的吸附劑易破損 ,易被液體水浸泡而失效,。這是由于為了充分利用空間 ,傳統(tǒng)的吸附塔底部充滿了吸附劑 ,壓縮空氣在塔體內(nèi)分配不均勻易產(chǎn)生“隧道效應(yīng)”;使得塔內(nèi)的吸附劑互相擠壓而破碎且易被液體水浸泡而失效。故塔出口壓縮空氣的露點(diǎn)不穩(wěn)定,。

(4) 氣液分離器和除油過(guò)濾器濾芯的壽命短,。因?yàn)閮x表用壓縮空氣的品質(zhì)要求相當(dāng)高: 018PMa 下的壓力露點(diǎn) - 20 ℃,空氣含油量 ≤0101ppm ,出口空氣含塵顆粒直徑 ≤1μm。而螺桿式空壓機(jī)提供的壓縮空氣油,、水含量高;如果僅靠干燥機(jī)自帶的除水過(guò)濾器(濾芯精度 011μm) 來(lái)除去壓縮空氣里的大量水和油 ,則其負(fù)荷太大,、濾芯的壽命太短。針對(duì)上述問(wèn)題 ,我們對(duì)傳統(tǒng)的微熱再生吸附型壓縮空氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改造 ,克服其缺點(diǎn),。

2優(yōu)化和改造的方法(改進(jìn)后的系統(tǒng)見(jiàn)圖 2)

1 ,、2- 螺桿式空壓機(jī) 3 - 雙聯(lián)除水除油過(guò)濾器 4 - 冷卻器 5 - 除水過(guò)濾器 6 - 除油過(guò)濾器 7 - 切換閥 8 - 吸附塔 9 - 消音器 10 - 止回閥11 - 調(diào)節(jié)閥 12 - 節(jié)流孔板 13 - 加熱器 14 - 除塵過(guò)濾器 15 - 儲(chǔ)氣罐

圖 2

(1) 在空壓機(jī)出口增加兩套并聯(lián)的除水、除油過(guò)濾器,。除水過(guò)濾器濾芯的精度為 3μm ,除油過(guò)濾器濾芯的精主為 1μm ;一套工作 ,在套備用 ,以免當(dāng)濾芯堵塞更換新濾芯時(shí)影響生產(chǎn),。其中工作的一套除水、除

油過(guò)濾器能先期支去除壓縮空氣中的大量水和油 ,以減輕干燥機(jī)的入口前除水,、除油過(guò)濾器的負(fù)荷; 同時(shí)亦大大延長(zhǎng)濾芯的使用壽命,。實(shí)際應(yīng)用中 ,優(yōu)化改造前除水,、除油過(guò)濾器濾芯的壽命 240 小時(shí) ,而優(yōu)化改造后的除水、除油過(guò)濾器的使用壽命在 1500 小時(shí)左右;僅此一項(xiàng)一年就降低生產(chǎn)成本約 4 萬(wàn)元; 更不用說(shuō)減少停機(jī)而提高產(chǎn)量帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益了,。

(2) 在新增除水,、除油過(guò)濾器之后再增加一冷卻器裝置 ,使進(jìn)入干燥機(jī)前的壓縮空氣的溫度始終低于40 ℃,以免干燥塔內(nèi)吸附劑“失效”。其實(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況來(lái)決定是否投用該裝置,。因?yàn)閴嚎s空氣的工況不始終處于極限工況下(極限工況下 ,壓縮空氣的含水量最大) ,一般壓縮空氣的最高溫度(極限工況) 出現(xiàn)在炎熱的夏季 ,而此時(shí)只須打開(kāi)冷卻器的進(jìn)出口閥門即可,。若在溫度不太高的春、秋,、冬季 ,則關(guān)閉冷卻器的進(jìn)出口閥門以節(jié)約能源,。

(3) 采用氣動(dòng)角座閥來(lái)替換傳統(tǒng)的氣動(dòng)薄膜閥。該結(jié)構(gòu)形式的閥具有:響應(yīng)時(shí)間短,、密封性能好,、適于頻繁的切換 ,故其故障率低 ,使用時(shí)間長(zhǎng)。

(4) 加大吸附塔的容量以降低氣流的流速 ,確保出口露點(diǎn)溫度和防止吸附劑磨損,。采用先進(jìn)的“暴風(fēng)雪”式充填法利于吸附塔內(nèi)的吸附劑充填得比較均勻 ,同時(shí)吸附塔進(jìn)出口安裝可清洗的不銹鋼氣流擴(kuò)散器以使壓縮空氣在塔體內(nèi)分配均勻 ,避免產(chǎn)生“隧道效應(yīng)”,。塔的底部填充 ª5mm～ª8mm 的瓷球 ,防止吸附劑被水浸泡的可能 ,并進(jìn)一步擴(kuò)散氣流。

(5) 有效節(jié)能的自動(dòng)控制方式,。優(yōu)化改造后的微熱再生吸附式干燥機(jī)其一個(gè)工作周期為 100 分鐘,。

由表1 可知:

本程序采用 PLC 對(duì)干燥機(jī)的循環(huán)進(jìn)行時(shí)間自動(dòng)控制。原理是: 由 PLC 發(fā)現(xiàn)電信號(hào)使先導(dǎo)電磁閥和電控閥動(dòng)作 ,從而發(fā)出氣信號(hào)使閥門開(kāi)啟或關(guān)閉完成本干燥機(jī)的自動(dòng)控制,。該 PLC 自動(dòng)控制有如下優(yōu)點(diǎn):工作安全可靠 ,確保吸附塔切換時(shí)無(wú)斷氣現(xiàn)象 ,亦避免了切找時(shí)瞬間氣流對(duì)吸附劑的沖擊;同時(shí)該控制方式相當(dāng)節(jié)能 ,計(jì)算比較如下:

假設(shè)干燥同處理氣量為: QP= 3m3  min , 工作壓力: P= 0. 7MPa ,壓力降: △P ≤0 035MPa ,壓力露點(diǎn):- 40 ℃,螺桿式空壓機(jī)的電機(jī)功率為: P空 = 22 KW ,加熱功率: P加 = 1 5 KW , 控制部件消耗的功率: P控 =50W ,則:優(yōu)化改造后的微熱再生吸附式干燥機(jī)再生

耗氣量:

Q優(yōu) = 5 % ×3 = 0. 15m3  min ,于是一天(24 小時(shí)工

作制) 因再生耗氣量而損失的能為:

W再 =〔(Q優(yōu) ×P空 ) ×24〕3 = 0. 15 ×22 ×24 ÷3 =26. 4kWh ,加熱器加熱一天所消耗的能為:W加 = P加 ×24 ×40 ÷100 = 14 4kWh ,控制部件工作一天所消耗的能為:W控 = ( P控 ×24) ÷1000 = 1. 2kWh ,一天消耗的總能為: Wd= W再 + W加 + W控 = 26. 4 + 14. 4 + 1. 2 =42kWh ,一年( 以 300 天正常生產(chǎn)計(jì)) 消耗的總能為:Wa  = Wd  ×300 = 12600kWh ,。優(yōu)化改造前的微熱再生吸附式干燥機(jī)的再生耗氣量占處理氣量的 7 % ,其一個(gè)工作周期也為 100 分鐘 ,見(jiàn)表 2 :

由表 2 知:優(yōu)化改造前的微熱再生附式干燥機(jī)再生耗氣量:Q前 = 7 % ×3 = 0. 21m3Pmin ,于是一天(24 小時(shí)工作制) 因再生耗氣量而損失的能力為:W再′=〔(Q優(yōu) ×P控 ) ×24〕P3 = 0. 21 ×22 ×24 ÷100= 36. 96kWh ,加熱器加熱一天所消耗的能為:W加′= P加 ×24 ×64 ÷100 = 23. 04kWh ,控制部件工作一天所消耗的能為:W控′= ( P控 ×24) ÷1000 = 1. 2kWh , 一天消耗的總能為:Wd′= W再 + W加 + W控 = 36. 96 + 23. 04 + 1. 2 = 61. 2kWh ,一年(以 300 天正常生產(chǎn)計(jì)) 消耗的總能為:Wa′= Wd  ×300 = 18360kWh 。

那么優(yōu)化改造后的微熱再生吸附式干燥機(jī)一年節(jié)能為: W = Wa′-  Wa  = 18360 -  12600 = 5760kWh ,顯然優(yōu)化改造后的熱熱再生吸附式壓縮一年(以 300 天正常生產(chǎn)計(jì)) 消耗的總能為: Wa′= Wd ×300 = 18360kWh ,。

那么優(yōu)化后的微熱再生吸附式干燥機(jī)一年節(jié)能為:W = Wa′- Wa  = 18360 - 12600 = 5760kWh顯然優(yōu)化改造后的微熱再生吸附式壓縮空氣凈化系統(tǒng)比優(yōu)化改造前的要可靠節(jié)能得多,。

3結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)一系列優(yōu)化改造后的微熱再生吸附式壓縮空氣凈化系統(tǒng) ,在實(shí)際應(yīng)用中表明了它不僅性能穩(wěn)定可靠、且節(jié)能降耗,、降低了生產(chǎn)成本,、提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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