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    空压站吸附式干燥器的选型和能耗分析.pdf

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    空压站吸附式干燥器的选型和能耗分析.pdf

    雷霁霞等 空压站吸附式干燥器的选型和能耗分析 37 空压站吸附式干燥器的选型和能耗分析 雷霁霞 杨亚芝毛向禹 中国寰球工程公司北京100012 摘要 介绍不同类型的吸附式干燥器的工作原理和优缺点。结合空压站的流程特点及设备配置等情况详细 阐述吸附式干燥器的选型原则。以实际工程中的空压站为例,对不同型式的吸附式干燥器的能耗进行分析比较。 关键词 空压站吸附式干燥器选型能耗分析 空压站作为供气的公用工程重要的组成部分, 提供仪表空气和工厂空气。对于用作仪表动力气 源的仪表空气和某些有品质要求的工厂空气用户 来说,空压站内必须设有空气干燥装置。压缩空 气经空气干燥装置除去其中一定量的水分,以达 到所要求的干燥度。 工业上压缩空气的干燥方法有化学法、吸 附法、冷冻法和压力除湿法。目前广泛使用的 干燥器类型主要有冷冻式和吸附式。 1冷冻式干燥器是利用制冷设备使压缩空 气冷却到一定的露点温度,析出相应所含的水分, 从而达到所需的干燥度。由于受到水结冰温度为 0C的限制,其出口露点温度范围有限,最低在 2C左右,因此冷冻式干燥器的应用受到一定的 限制 。 2吸附式干燥器是利用具有吸附性能的吸 附剂硅胶、铝胶和分子筛吸附空气中的水分, 达到干燥目的。已被吸附的物质可以用解吸的方 法从吸附剂中释放。其产品出口露点温度可以达 一20℃至一8O℃,其应用更为广泛,是目前空压站 干燥技术的主流。 1 吸附式干燥器的类型及工作原理 吸附式干燥器一般由两个塔构成,一个塔吸 附,另一个塔解吸,两塔交替工作。根据再生方 法的不同,又分为无热再生、加热再生、微热再 生、余热再生等几种型式 J。 1.1无热再生式 无热再生式干燥器是利用经过干燥后的压缩 空气降压,使其相对湿度大幅降低,减压后的干 空气用作再生空气,进再生塔通过吸附剂,由于 吸附剂中水的分压高于再生气中水的分压,吸附 剂中的水分向再生气中扩散,吸附剂得以再生。 因为再生时温度不变,通过压力的降低来解吸, 又称为变压吸附。无热再生干燥器的实际工作过 程分吸附、再生、均压三个阶段,典型流程见 图1。 图1 无热再生式干燥器的工艺流程图 无热再生式干燥器的优点在于流程简单、操 作维修方便、无额外的电耗;缺点是耗气量大、 有效供气量小、供气露点不够稳定。无热再生中 约15%的干压缩空气用于再生,降低了有效供 气量。 1.2加热再生式 加热再生式干燥器是在压力不变的情况下, 将环境空气由风机送人加热器进行加热,使吸附 剂中的水分在高温下解吸,需消耗一定的电能产 雷霁霞高级工程师。2006年毕业于北京化工大学化学工程专业获硕士学位。从事空分空压工程设计工作。联系电话 010 61918470,Emailleijixiahqcec.corno 38 CHEⅣⅡCAL ENGINEER G DESIGN 生热量。但冷吹阶段仍需消耗约5%的成品干空 气。加热再生法也称为变温吸附,加热再生式干 燥器的典型流程见图2。 图2加热再生式干燥器的工艺流程图 加热再生式干燥器的优点是供气露点稳定、 工作周期长;缺点是耗能较大,设备结构较为复 杂,设备体积较大。 1.3微热再生式 微热再生式干燥器是介于无热再生和加热再 生之间的一种再生方法。微热再生式干燥器是利 用加热减压后的干空气作为再生气,解吸能力大 幅提高。微热再生和加热再生的干燥都是由吸附、 再生、冷吹、均压四个阶段构成一个循环。微热 再生法综合了变压吸附和变温吸附的技术,较无 热再生法,耗气量显著降低,约7%的成品干空气 用作再生气。对比加热再生法,电耗大幅减少。 在实际生产中,微热再生式干燥器已逐渐取代了 加热再生式干燥器。其流程见图3。 1.4余热再生式 余热再生式干燥器是利用空压机排出的高温 压缩空气作为再生气,这股再生气具有高温失饱 和、解吸能力强的特点,无需额外加热,直接对 吸附塔内的吸附剂进行再生。余热再生法充分地 利用空气压缩过程中产生的热量和不饱和度来再 生,极大地降低了再生气量,其耗气量约2%。同 时无需加热,节约了电的消耗,是目前较为节能 的一种干燥设备。余热再生式干燥器的流程见 图4。 图3微热再生式干燥器的工艺流程图 图4余热再生式干燥器的工艺流程图 2 吸附式干燥器的选型 由上所述,不同类型的吸附式干燥器各有优 缺点,在实际应用中应根据产品要求、空压站的 流程配置等各方面综合考虑,来选择确定干燥器 的型式。 影响吸附式干燥器选型的因素主要有空压 站的规模、空压机的类型、产品露点的要求。 2.1 根据空压站的规模选择干燥器 在吸附式干燥器的选型时,应根据空压站的 规模选择合适的型式。干燥器的处理气量在0.3~ 20Nm /rain范围内,宜选择无热再生式干燥器;当 雷霁霞等 空压站吸附式干燥器的选型和能耗分析 39 处理气量在1 0~200Nm /rain时,可选择微热或余 热再生式干燥器;处理气量大于200Nm /min时, 建议选择余热再生式干燥器。对于处理气量小的 空压站来说,因处理气量小,选择无热再生式干 燥器,耗气量相对较小,对空压机的排气能力影 响也不大,同时无需耗电,因此处理气量小的空 压站多选择无热再生式干燥器。而处理气量大的 空压站,若选择无热或加热再生式干燥器,单一 的消耗再生气或电能,都会加大能耗,宜选用较 为节能的微热或余热技术。 2.2根据空压机的类型选择干燥器 有油空压机在配套吸附式干燥器时,建议选 用无热再生或微热再生式干燥器。因有油空压机 的出口空气中含有一定量的润滑油,在进干燥器 之前必须先经过油过滤器除去油分。如若选择余 热再生式干燥器,要求出空压机的气体温度高, 而油过滤器的进口温度一般又要求低于50℃,这 样余热再生技术的利用就受到限制。无油空压机 按照型式又有往复式、螺杆式和离心式。对于螺 杆式空压机,后冷却器在设计和制造时习惯于成 撬,更多为标准系列机型,若选用余热再生式干 燥器,压缩机需要特殊定制,实施较困难,所以 一般情况下,无油螺杆式空压机适合选用无热再 生或微热再生式干燥器。余热再生式干燥器为离 心式空压机配套的装置目前得到广泛使用。离心 式空压机的末级排气温度一般可达1 10cI以上,余 热再生式干燥器将此部分热量直接利用起来,是 最为节能的一种干燥设备。 2.3根据产品的露点要求选择干燥器 由于不同类型吸附式干燥器的工作原理有所 差别,所以其对压缩空气的干燥程度也不同。均 以充装铝胶的干燥剂来比较,无热再生式干燥器 的产品常压露点温度可达一4O℃~一6O℃;微热、 加热或余热再生式干燥器的产品常压露点温度范 围为一40℃~一80c【。对于露点温度较低的产品, 倾向于选择微热或余热再生式干燥器。 干燥器的选型应综合考虑如上因素以及其它 可能存在的相关因素,不能将各个影响因素孤立 看待,且工程中的选型应结合实际情况来确定。 3不同类型的吸附式干燥器的能耗分析 现以一实际工程中的空压站为例,对无热再 生式、微热再生式和余热再生式三种型式的吸附 干燥器的耗能和运行费用进行比较分析。 此空压站设置三台200Nm /min的离心式空压 机,两开一备,排气压力为0.8MPaG,电机功 率在1250kW左右。产品的压力露点要求为一 40cc。需配套三台吸附式再生干燥器,两开一备。 表1为单台干燥器的能耗及运行费用的比较。 表1 不同类型吸附式再生干燥器的能耗和运行费用比较 注按照年操作时l司7920h,电价0.5兀/度计。 通过表l比较可知,在相同的工作条件下,余 热再生式干燥器的能耗和运行费用最少。对于前 端为无油空压机且处理气量大的工况,余热再生 式干燥器具有显著的节能效果。它将压缩热充分 地利用起来,节约了电能的消耗。 4 结语 目前各类型的吸附式干燥器都广泛的应用于 工程中。针对于大型石化项目中的空压站,空压 机由于排气量大,通常为离心式压缩机,一般来 说,配套的干燥器倾向于选择余热再生式干燥器。 不仅节约能耗,且因为再生气的温度较低,干燥 剂的寿命更长,是一种新型的节能设备。 在选择干燥器型式时,既要从能耗方面考虑, 也要从空压站整体的设备配置来综合考虑。 参考文献 1压缩空气站设计手册编写组.压缩空气站设计手册 [M].北京中国建筑工业出版社,1974.133. 2闵圣恺,秦宏波,汪国兴等.压缩空气系统吸附式干燥器 节能技术分析[J].上海节能,2005,4106110. 3李大明,王保明,李彩琴.吸附式干燥器的运行与选型 [J].压缩机技术,1997,14222932. 收稿日期20130904

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