【壓縮機網(wǎng)】用戶使用端的壓縮空氣含水量的多少應(yīng)根據(jù)用戶對壓縮空氣的品質(zhì)需求來確定。由于大氣經(jīng)過空壓機壓縮為壓縮空氣，空壓機出口溫度一般為：環(huán)境溫度+10～20℃（風(fēng)冷），環(huán)境溫度+8～15℃（水冷），一般來說其壓力露點溫度都會在40～50℃，但在氣體輸送過程中（特別是管道較長或環(huán)境溫度較低）會降溫向環(huán)境溫度靠攏，此時就會不斷有水析出，影響客戶的使用。

　　用戶對壓縮空氣含水量要求：壓力露點≤0℃時，則干燥器選用吸干機。見下表中壓縮空氣質(zhì)量等級在Class3以下。

　　下面我們通過十圖十解來了解市場上最常見和最實用的吸干機知識。

　　圖解一：吸干機為什么叫XX熱再生吸干機？

　　吸干機的原理：當(dāng)壓縮空氣通過吸干機時，工作塔內(nèi)的吸附劑將壓縮空氣中的水蒸氣吸附，除去壓縮空氣中的水分，從而達(dá)到壓縮空氣干燥的目的。同時，再生塔內(nèi)的吸附劑需要脫附（再生），從而實現(xiàn)切換時可以繼續(xù)吸附（工作）。

　　吸干劑在吸附時是內(nèi)能減少的過程，不但不需要外界能量，而且還以放熱的形式向外輸送能量。因此，任何形式的吸干機吸附過程均無需氣或熱介入。

　　吸干劑在再生時是內(nèi)能增加的過程，因此，需要外界能量補充，通常需要提高溫度或降低水分壓力進(jìn)行再生。因此，無熱再生需要消耗成品氣來再生吸附劑，微熱再生耗電耗氣來再生吸附劑，鼓風(fēng)熱再生耗電來再生吸附劑，壓縮熱再生耗熱來再生吸附劑。

　　無論是無熱、微熱、鼓風(fēng)熱還是壓縮熱再生式吸干機（見圖解一），區(qū)別在于再生方式不同，而吸附過程類似。（見圖解一右上）：當(dāng)工作塔出口區(qū)域吸附劑的吸附量與壓縮空氣出口含水量達(dá)成動態(tài)平衡后，吸附劑對壓縮空氣失去了干燥能力，此時需要再生了。

　　吸干機的露點深度取決于再生，就像挖坑種樹一樣，（見圖解一左上），坑挖得越深（消耗再生能量越多），樹長得越大（露點越低）。所以工作流程和周期是關(guān)鍵，吸干機的干燥能力在理論上取決于再生能力， 所以，吸干機根據(jù)再生原理和流程，僅消耗一定量成品氣再生吸附劑的吸干機叫無熱再生式吸干機，消耗一定量成品氣及電量來再生吸附劑叫微熱再生式吸干機，消耗一定量環(huán)境氣體氣及電量來再生吸附劑叫鼓風(fēng)熱再生式吸干機，利用壓縮機余熱來再生吸附劑叫壓縮熱再生式吸干機。

　　圖解二：吸干機是如何工作的？

　　吸干機通常需要兩個塔體或空間：當(dāng)一個塔體吸附的時候，另一個塔體再生；（見圖解二下）

　　吸附劑工作的時候，吸附和解析不是絕對的，而是同時在進(jìn)行（并不是吸附時不解析，也不是解析時不吸附），只是他們工作時的速率不一樣。（見圖解二上）

　　根據(jù)吸附劑這樣的特性，吸干機工作主要有三個步驟：吸附、再生和吹冷切換。

　　吸附過程：（見a）由于壓縮空氣相對濕度高，而吸附劑相對濕度低，此時，吸附速率>解析速率。吸附劑不斷吸附壓縮空氣水分，使得壓縮空氣獲得干燥。

　　解析過程：（見b）吸附劑相對濕度高，通過對再生氣體加熱、降壓等方式使吸附劑濕度不斷降低，此時，解析速率>吸附速率。達(dá)到吸附劑再生目的。

　　吹冷切換過程：（見c）當(dāng)解析速率=吸附速率時，吸附劑的相對濕度達(dá)到飽和（既不能吸附，也不能再生），工作塔準(zhǔn)備切換了，切換前先把再生塔體溫度降低到室溫，這是吹冷的過程。

　　圖解三：什么情況下用分子篩比氧化鋁效果好？

　　吸干機的干燥效果（露點）需要通過吸附劑吸附壓縮空氣中的水分來實現(xiàn)。

　　對于一定量的吸附劑，其吸附容量越大，吸附效果就越好。

　　很多朋友認(rèn)為，分子篩吸附效果一定比活性氧化鋁好！是不是這樣呢？

　　我們看看圖解三，在相對濕度60%以上時，活性氧化鋁的吸附能力強于分子篩，在相對濕度低于50%，分子篩的吸附能力強于活性氧化鋁。

　　由于壓縮空氣進(jìn)入吸干機的相對濕度基本在100%，因此工作塔進(jìn)口位置使用活性氧化鋁可以提高吸附劑的吸附效率；

　　壓縮空氣進(jìn)入工作塔中段后，由于壓縮空氣的相對濕度不斷降低，活性氧化鋁的吸附能力也在不斷下降。

　　當(dāng)相對濕度低于50%的時候，如果使用分子篩吸附，既能保障吸附效果，又可以減少填充量。

　　因此，在低露點要求的吸干機設(shè)計時，往往是氧化鋁和分子篩一起使用，即2/3的氧化鋁填充在塔體的進(jìn)氣口處，1/3的分子篩填充在塔體的排氣口。

　　圖解四：為什么高溫加熱再生吸干機需要分子篩？

　　我們經(jīng)常提到壓縮空氣品質(zhì)與節(jié)能是客戶的需求，高品質(zhì)的壓縮空氣是需要付出代價的。

　　前面我們講到：吸干機的吸附是一個放熱的過程，不需要消耗能量；而再生則是吸熱過程，需要耗氣或耗熱。同時再生程度越好，吸干機的露點才能越低。因此對于大流量、低露點壓縮空氣的需求，無論是耗氣的無熱再生還是耗電耗氣的微熱再生吸干機都無法實現(xiàn)節(jié)能，需要高溫加熱再生吸干機。

　　再生時，加熱溫度越高，再生就越徹底。

　　從圖解四上看，硅膠、活性氧化鋁、分子篩這三種吸附劑。分子篩耐熱溫度是最高的，非常有利于吸干機追求低露點時的高溫再生流程。

　　在相同進(jìn)氣條件下，分子篩具有以下三點優(yōu)勢：

　　1.分子篩是唯一高溫可用的吸附劑，在1.3% 相對濕度時比相同條件下的氧化鋁吸附能力大10倍，比硅膠大20倍。

　　2.分子篩在深度吸附時可以使壓縮空氣中的殘留水分做到只有1～3ppm。

　　3.再生溫度越高，再生效果越好（種樹的坑挖得越深）。分子篩的再生溫度200-250℃；氧化鋁的再生溫度160-190℃；硅鋁膠的再生溫度120-130℃。

　　因此，再生塔需要250℃高溫加熱時，吸干機需要分子篩。

　　圖解五：吸干機設(shè)計理論的依據(jù)是什么？

　　吸干機通常比冷干機貴，不僅是因為干燥氣體后的含水量更少、制造成本更高，同時也是因為吸干機的設(shè)計更難。

　　吸干機的干燥原理與冷干機完全不同。吸干機是利用吸附劑吸附水的物理特性來干燥壓縮空氣，而冷干機是通過降低壓縮空氣的溫度可以使空氣含濕量降低而獲得干燥。

　　吸干機干燥效果與吸附劑的吸附量有關(guān)，而吸附量的大小與吸附劑及吸附質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓力等因素有關(guān)。

　　對于特定的吸附劑與吸附質(zhì)，吸附量X與壓力p、溫度T可用圖上公式來表示：

　　X=f(T，p)

　　上式中有三個變量(X、T、p)，固定一個變量，研究其它兩個變量之間的關(guān)系所得到的曲線稱為吸附熱力學(xué)曲線。

　　吸干機設(shè)計理論依據(jù)來自于三條吸附熱力學(xué)曲線。見圖中a等溫吸附曲線；b等壓吸附曲線；c等量吸附曲線。

　　1.等溫吸附曲線（圖a）：溫度T是常數(shù)時，壓力越大，吸附量越大；反之，壓力越小，解析量越大。

　　如無熱再生式吸干機，吸附塔內(nèi)壓力高，在吸附時，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量大。而再生塔的壓力低，再生時，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量小。通常我們稱為變壓吸附。

　　2.等壓吸附曲線（圖b）：壓力P是常數(shù)時，溫度越低，吸附量越大；反之，溫度越高，解析量越大。

　　如微熱再生式吸干機，吸附塔內(nèi)溫度低，在吸附時，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量大。而再生塔的溫度高，再生時，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量小。通常我們稱為變溫吸附。

　　3.等量吸附曲線（圖c）：吸附或再生量是常數(shù)時，溫度越高，水分壓越大；反之，溫度越低，水分壓越小。

　　如鼓風(fēng)加熱再生式吸干機，吸附塔內(nèi)壓力高、溫度低，在吸附時，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量大。而再生塔的壓力低、溫度高，再生時，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量小。通常我們?yōu)榱俗屢欢康奈絼┰诠ぷ鲿r，既能達(dá)到我們需要的壓縮空氣露點，又能通過提高解析條件達(dá)到徹底再生，此時我們需要等量吸附。

　　圖解六：等溫吸附曲線是什么類型吸干機的理論基礎(chǔ)？

　　無熱再生式吸干機的設(shè)計原理主要參考“等溫吸附曲線”理論。由于無熱再生式吸干機工作時（吸附和再生）均沒有外界能量輸入，吸附時主要是通過提高進(jìn)氣相對濕度來提高吸附劑的吸附能力；同時再生時利用一部分相對濕度低的成品氣體降壓來降低吸附劑的水分壓，并且利用儲存在吸附劑內(nèi)的吸附熱的方式，對吸附劑進(jìn)行解析。

　　我們先看圖解六左圖的圖a，工作壓力增加，吸附劑的吸附量也增加（各種吸附劑的吸附量及增加率有大有小），這就是在吸附過程希望得到的結(jié)果。反之，工作壓力下降，吸附劑的吸附量也減少（各種吸附劑的吸附量及減少率有大有小），這就是利用這樣的特性達(dá)到解析的目的。

　　我們再看圖解六左圖的圖b，在相同壓力下，溫度越低，吸附量越高；同一個溫度下，壓力越高，吸附量越高。反之，溫度越高，吸附量越低，解析越容易。

　　這就是為什么無熱再生式吸干機的工作周期短的原因，因為無熱再生式吸干機在吸附時放熱，熱量堆積會使吸附劑床身溫度上升，影響吸附效果。同時，解析時吸熱，由于無熱再生式吸干機沒有外在能量介入，吸附時堆積的吸附熱對于吸附劑解析來說又是難能可貴的，因此，工作周期設(shè)置為10分鐘。

　　由于無熱再生式吸干機的再生需要消耗一定量成品氣，因此，再生氣體多了，壓縮空氣系統(tǒng)耗能增加；如果再生氣體量不夠，又會影響露點溫度。

　　我們再看圖解六右圖，在不同工作壓力下，理論計算所需的再生耗氣量差別。

　　1.工作壓力在6bar（a）時：通過理論計算，所需耗氣量在25%。

　　2.工作壓力在15bar（a）時：通過理論計算，所需耗氣量在10%。

　　因此吸附塔與再生塔的壓力差越大，所需的耗氣量越小！

　　圖解七：等壓吸附曲線是什么類型吸干機的理論基礎(chǔ)？

　　微熱再生式吸干機主要參考“等壓吸附線”理論，吸附劑的解析時有一定的外界輸入能量（電加熱）可以降低一定的再生氣量，主要是通過提高再生氣溫度和降低水分壓的方式進(jìn)行解析。

　　我們先看圖解七左圖，相同壓力下，吸附劑吸附量與溫度的關(guān)系。

　　前面我們說過，吸附與解析是同時進(jìn)行的，就看他們的工作速率誰大，誰就主導(dǎo)過程。當(dāng)再生塔工作時，我們需要解析的速率越大越好。因此在圖上我們可以看到，隨著溫度升高，吸附量逐步減少，也就是再生量增大。因此相對于無熱再生式吸干機來說，微熱再生式吸干機再生壓力沒有變化，而再生溫度卻提高了很多，通過消耗電（加熱），可以減少再生氣體的耗氣量。

　　我們再看圖解七右圖，在8bar（a）工作壓力下，理論計算所需的再生耗氣量。

　　通過理論計算，所需耗氣量在9.8%。

　　因此通過對再生塔的加溫，可以使再生量增加，微熱再生式吸干機所需的耗氣量比無熱再生式吸干機要小！

　　圖解八：等量吸附曲線是什么類型吸干機的理論基礎(chǔ)？

　　鼓風(fēng)熱再生式吸干機主要參考“等量吸附線”理論，吸附劑的解析利用鼓風(fēng)機抽取環(huán)境空氣代替昂貴的成品氣，并通過外界輸入能量（電加熱），提高再生氣溫度和降低再生水分壓的方式進(jìn)行解析，少量成品氣經(jīng)節(jié)流后利用再生塔吸附劑床層余熱二次再生并吹冷，使吸附劑恢復(fù)活性。

　　我們先看圖解八左圖的等量吸附曲線，揭示了吸附量、壓力及溫度的關(guān)系。

　　相同吸附量下：

　　1)溫度越低，水分壓力越低（獲得露點低）（吹冷過程）；

　　2)相同溫度下，壓力越高，吸附量越高。（吸附過程）；

　　3)相同壓力下，要想再生量大，溫度需要越高。（再生過程）。

　　鼓風(fēng)熱再生式吸干機通常工作周期為8小時，吸附過程與無熱再生式和微熱再生式吸干機原理是一樣的，但再生方式不一樣。

　　我們再看圖解八右圖，鼓風(fēng)熱再生式吸干機由于再生氣來自大氣環(huán)境，這就大大減少對成品氣的需要。通過對大氣進(jìn)行加熱，可以降低再生氣體的濕度，使得再生塔內(nèi)的吸附速率降低，而再生速率提高，只要達(dá)到一定的高溫，再生塔內(nèi)的吸附劑可以徹底再生。但是在塔體切換前必須要吹冷。這時需要消耗成品氣來吹冷和深度再生。

　　在8bar（a）工作壓力下，通過理論計算，鼓風(fēng)熱再生式吸干機所需耗氣量在3.8%。

　　零氣耗鼓風(fēng)熱再生式吸干機的吸附和再生流程沒有變化，不同的是吹冷過程，利用冷卻器把吹冷氣（從大氣取）進(jìn)行冷卻，降低吹冷氣體相對濕度和溫度達(dá)到對再生塔吸附劑吹冷，從而節(jié)省了成品壓縮空氣。零氣耗鼓風(fēng)熱再生式吸干機并非完全不用成品氣，在吹冷結(jié)束前還是需要一點成品氣（1%左右）對再生塔進(jìn)行吹掃，使吸附劑能再生完全。但不到1%耗氣量可以忽略不記，因此稱為零耗氣。

　　圖解九：怎樣知道吸干機是不是copy？

　　前面圖一講過：無論什么形式的吸干機，其吸附機理都是一樣的，只是再生方式不同而已。

　　我們在設(shè)計吸干機的時候一定需要計算接觸時間，如果設(shè)計人員沒有經(jīng)過對接觸時間的計算，吸干機肯定是copy的。

　　接觸時間就是壓縮空氣與吸附劑接觸的時間，它決定了工作塔內(nèi)吸附劑床層高度及壓縮空氣在工作塔的流速，接觸的時間越長，壓縮空氣的干燥度越高。

　　圖解九上圖是吸干機進(jìn)氣含水量、出口露點與接觸時間的關(guān)系圖。可以看出：

　　1)相同的進(jìn)氣含水量（假設(shè)20g/m3），看紅線，接觸時間越長，壓縮空氣露點越低；

　　2)相同的出口露點（假設(shè)-64℃），看黃線，進(jìn)氣含水量越高，需要的接觸時間越長；

　　3)相同的接觸時間（假設(shè)4.55s），看最上面的曲線，進(jìn)氣含水量越高，出口露點越高。

　　通常在吸干機設(shè)計時，接觸時間一般選擇4～8s，分子篩選擇3～5s，氧化鋁選擇6～8s。

　　作為吸干機設(shè)計來說，先計算接觸時間，再校核其他參數(shù)，再計算，再校核，不斷接近最佳參數(shù)，才能得到理想的吸干機。

　　沒有經(jīng)過對接觸時間的計算造出來的吸干機，肯定是COPY的。

　　圖解十：對于吸干機節(jié)能，為什么說再生能用電就不用氣？

　　壓縮空氣的品質(zhì)要求越高，付出的代價就越高。這不僅是指設(shè)備的采購成本，而且包括設(shè)備的使用成本更高。

　　前面我們說過，吸附過程不需要外界能量輸入，而再生過程和吹冷過程則需要消耗氣或熱。因此吸干機耗能主要在再生過程和吹冷過程。

　　我們先看圖解十左圖，有三條能耗曲線分別代表了在市場上用量最多的三種吸干機單位成品氣電耗。其中能耗最高的為無熱再生式吸干機、其次為微熱再生式吸干機，最低為鼓風(fēng)加熱再生式吸干機。

　　大氣變成壓縮空氣需要耗電能且電能的利用率不到20%，如果再生或吹冷時使用了壓縮空氣成品氣，成品氣的成本不僅需要耗電壓縮，也需要耗電加熱，此時使用成品氣再生越多，越耗能。這就是在空壓機站設(shè)計手冊中提出了當(dāng)需要吸干機時，單臺無熱再生式吸干機處理量大于20m3/min時不建議選用。

　　我們再看圖解十右圖，是市場上用量常見的四種吸干機再生能耗比較：依次是無熱再生式吸干機、微熱再生式吸干機、鼓風(fēng)加熱再生式吸干機（氣耗）、鼓風(fēng)加熱再生式吸干機（零氣耗）。黃色部分代表消耗成品壓縮空氣，藍(lán)色部分代表消耗電（加熱）。

　　整體耗能（看柱子的高度）是：無熱再生>微加熱再生>鼓風(fēng)熱再生（氣耗）>鼓風(fēng)熱再生（零氣耗）；由于無熱和微熱再生時都使用了成品壓縮空氣，耗氣量分別是15～25%和8～12%，把壓縮空氣折算為電耗的話，無熱再生式吸干機整體耗能比微熱再生式吸干機高。

　　鼓風(fēng)熱再生時不需要成品氣，只需要耗電鼓風(fēng)和加熱。如果使用零氣耗鼓風(fēng)熱再生式吸干機把吹冷耗成品氣也省掉的話，耗能最低。

　　所以從吸干機的再生能耗來看，用電就不用氣（如微熱再生式吸干機比無熱再生式吸干機節(jié)能），能用大氣就不用成品氣是空壓系統(tǒng)節(jié)能的最有效的方法之一（如鼓風(fēng)熱再生式干燥器）。

　　作者注：“吸干機技術(shù)圖解”是上善氣體工作室最新課題“壓縮空氣應(yīng)用百圖百解”中的一部分內(nèi)容。更多壓縮空氣吸干機技術(shù)知識，可以看看專業(yè)書籍《干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應(yīng)用》。

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