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常見問題解答

為什么我們需要干燥壓縮空氣?

周圍的空氣都是含有水分的。壓縮過程將水的體積變小,所以相對濕度增加。因此,空氣中的水蒸氣濃縮成為小水滴。同時,水的存在可能影響潤滑油以及其他部件,如軸承、齒輪。冷凝水和潤滑油混合將減小油膜厚度,從而導致機械故障。其中一個例子是軸承損傷:即使潤滑油內含有很小的濃度如0.02%的水分能使這個軸承壽命縮短一半。

很明顯,自由水分子在壓縮空氣中可以導致停機時間和維修管道所產生的費用。

導致不良產品,例如:產品上出現腐蝕顆粒、設備故障,導致產品報廢、易潮濕產品報廢,如水泥。

簡而言之,我們有充足的理由說明為什么要去除水分以確保要使用的空氣得到充分干燥

壓縮空氣為什么要干燥、凈化?

壓縮空氣主要是通過空氣壓縮機將空氣壓縮后取得,在氣源系統中從空氣壓縮機直接排出的空氣中含有很多雜質,其中主要由水、油及顆粒雜質所構成,如果不對其進行處理而直接使用,空氣中的雜質會對系統中的元件造成很大的危害,使設備的維護成本上升,使用壽命縮短,嚴重時污染產品,造成產品的報廢。

壓縮空氣凈化的質量等級

在氣源質量中水的含量采用露點來衡量,油根據凈化后油的含量大小衡量的,雜質凈化后主要根據粒徑的大小衡量的。
其質量等級可參考ISO8573-1:2010,詳見下表

不同種類干燥機運行成本比較

減少壓縮空氣的相對濕度的方法及比較?

減少壓縮空氣的相對濕度的方法過壓縮、冷凍式干燥機、后冷卻器、吸收式干燥機、吸附式干燥機

減少相對濕度方法 原理 能源效率 實際應用
過壓縮 空氣壓縮至一個比所需壓力高的壓力,水蒸氣密度升高,空氣冷卻,水分開始凝結,空氣膨脹到工作壓力,達到了較低的PDP。 能耗高,效率低 理論上可行的,但它卻永遠不會被使用
冷凍式干燥機 壓縮空氣被冷卻,導致相對濕度增大。大部分空氣中的水份凝聚,然后被收集起來并排出。
制冷壓縮機壓縮氣態制冷劑,從而提高它的壓力和溫度。
制冷劑通過水冷或者強制通風的熱交換器。溫度下降,冷凝成為液體。
  用于露點在+2℃至+10℃之間且有下限的壓縮氣體(此下限是冷凝水的冰點)
后冷卻器 壓縮空氣通過一個熱交換器,將它的一部分熱量傳遞給冷卻介質。
在這一過程中,空氣溫度降低、相對濕度增大…導致冷凝。所形成的水被收集起來并排除。
后冷卻器一般采用水或空氣作為冷卻介質。 可達到的壓力露點受限于冷卻介質的溫度。
吸收式干燥機 壓縮空氣通過吸收劑(通常是氯化鈉和硫酸),吸收劑與水分子以化學的方式結合,然后從氣流中析出。 吸水材料費用昂貴,不能再生,必須考慮腐蝕性 吸收性能有限,只能將露點降至-15°C,該方法已經不再使用
吸附式干燥機 吸附式干燥機是通過"壓力變化"(變壓吸附原理)來達到干燥效果。 常用的干燥劑包括:硅膠、活性氧化鋁和分子篩 可以達到的壓力露點一般是-40℃,這種干燥機能為更嚴格的應用提供足夠干燥的空氣
吸附式干燥機類型有哪些?

吸附式干燥機的類型由干燥劑再生方式決定。

類型 干燥劑再生方式 消耗氣量
吸附式干燥機 變壓吸附再生干燥機(也叫無熱再生吸附式干燥機) 變壓吸附,耗氣再生 工作壓力為7bar時干燥機消耗15-20%的額定氣量
加熱再生吸附式干燥機 利用電加熱器加熱膨脹的壓縮空氣 把所需的耗氣限制到8%。這種干燥機比無熱再生干燥機節省25%的能量。
零氣耗吸附式干燥機 鼓風熱再生吸附式干燥機 周圍的空氣吹過電加熱器并與濕吸附劑接觸 不使用壓縮空氣來再生吸附劑,因此能耗要比無熱再生干燥機節能40%以上。
壓縮熱再生吸附式干燥機 通過使用壓縮熱再生的。再生的熱量沒有在后冷卻器中被排除,而是用于再生吸附劑。 在沒有任何能量投入的情況下可以提供-20℃的壓力露點
不同種類干燥機能耗比較

吸附劑硅膠、活性氧化鋁和分子篩有什么區別?

硅膠:硅膠在氣體含濕量大時,吸附容量也大,仍廣泛應用于氣體的吸附干燥,但氣體含濕量低,相對濕度小時,吸附容量大大減低,而且遇水崩裂,經硅膠干燥后,露點比活性氧化鋁高12℃左右(常壓露點),因此一般不單獨用它作為壓縮空氣的干燥劑。

活性氧化鋁:活性氧化鋁的機械性能和耐熱性較好,浸入水中不軟不脹、不裂、價格適中,經它干燥后的壓力露點≤-40℃,達到ISO8573-1規范二級含水量的標準,可滿足絕大多數工業的要求,因此壓縮空氣干燥器基本上都是用活性氧化鋁。

分子篩:它是由硅(鋁)網面積(SiO4ALO4)組成的籠形孔洞骨架的晶體,它的微孔經分布單一均勻,可依據氣體分子的大小形狀來篩分分子,分子直徑較小的可進入微孔,分子直徑較大的則不能進入微孔,經分子篩處理后的壓縮空氣,壓力露點≤-50℃,低可達-70℃,但由于分子篩價格較貴,除將特殊情況外,一般不單獨用分子篩作為壓縮空氣的干燥劑。

什么叫吸附平衡?

在一定的溫度和壓力下,水蒸汽與多孔的吸附劑(干燥劑)充分接觸后,由于固體表面力的作用。水蒸汽被吸附在干燥劑的表面上,在吸附的同時,被吸附的水分子由于本身的熱運動和周圍水分子的碰撞,有一部分又離開干燥劑表面而返回氣體中去,當干燥劑表面吸附水分子的數量到達一定程度時,干燥劑喪失吸附能力,此時被吸附的水量而離開干燥劑表面的水量相等,即達到吸附平衡,這時從宏觀看吸附作用已不存在了,但從微觀看,吸附仍在進行,即吸附處于動態平衡。

什么叫再生和解吸?

任何干燥劑的吸附容量都是有一定限度的,如前所述當吸水量達到動吸附容量時需停止吸附,否則露點上升,此時干燥劑需進行解吸,即將干燥劑中吸附的水份解吸出來,這是通常所說的干燥劑的“再生”解吸。

再生后的干燥劑又可進行吸附工作,因此實際的吸附過程是吸附——再生——再吸附——再再生,循環往復的過程,為了實現循環過程,干燥器一般都是雙塔結構,一個塔吸附,另一個塔再生。

干燥劑的吸附容量會衰老嗎?

干燥劑的吸附容量經多次的反復加熱再生后將會減少,其原因為:
(1)吸附劑表面被聚合物、化合物等所覆蓋;
(2)因為半熔物使干燥劑的部分細孔消失;
(3)由于化學反應使細孔的結晶受到破壞。

分子篩的老化現象較重,此外未被過濾的壓縮空氣,衰化現象也較重,因此對含油的壓縮空氣必須經過處理后才能進入干燥塔。

什么叫變壓吸附法?

變壓吸附法即PSA法(Pressure Swing Adsorption)廣泛應用于氣體的分離,在氣體的干燥方法中,把在較高壓力下吸附,減壓下解吸的方法也稱變壓吸附法,解吸一般在大氣壓下進行,有的用抽真減壓,單純的將塔內高壓下吸附了水的干燥劑,降到大氣壓是幾乎不起解吸作用的,在降壓后必須通入相對濕度較低的再生氣,使再生氣的水蒸汽壓的分壓小于干燥劑表面的平衡水蒸汽壓時,解吸才能徹底,因此變壓吸附法是利用減壓解吸時,水蒸汽分壓下降,而吸附容量減少的原理。

什么叫變溫吸附法?

變溫吸附法即TSA法(Temperature Swing Adsorpeion)是指在較低溫度下吸附,在較高溫度下解吸的操作方法,它是利用吸附容量隨著溫度升高而減少的原理,與變壓吸附法一樣,單純的將塔內的干燥劑加熱是不太起解吸作用的。在再生時,通入再生氣使再生氣溫度升高,相對濕度減少,使再生氣的水蒸汽的分壓小于干燥劑表面的平衡水蒸汽壓(溫度升高時,平衡水蒸汽壓增大)。

變溫吸附的實質是在再生時,提高干燥劑的溫度增加干燥劑表面的平衡水蒸汽壓,而變壓吸附是在再生時降低壓力減少再生氣的水蒸汽分壓,其目的都是使再生氣的水蒸汽分壓小于干燥劑表面平衡水蒸汽壓,而二個壓力之差是解吸的動力,差值越大,解吸過程越強,無差值時解吸也停止了。

干燥劑的再生原理?

空氣的干燥過程是由吸附和再生二個過程組成的,如果再生效果不好,再生后干燥劑中還有較大的殘余水份,那么,吸附后氣體的含水量將會升高,因此在兩個過程中,我們更要注意再生過程。

干燥劑的再生原理有如下幾種:
(1)加熱法:將干燥劑加熱、提高溫度,以減少它的吸附容量即減少干燥劑的殘余水量。
(2)減壓法:即前面所述的變壓吸附法,它是從干燥后的壓縮空氣中引出一小部分,減壓后作為再生氣,按氣休的狀態方程,壓力減少的倍數等于體積增加的倍數,即減壓后體積增加了,能吸收更多的水份。
(3)加熱和減壓的聯合作用。

微熱再生式干燥機是采用了加熱和減壓兩種方式對再生塔進行的再生。

什么是零氣耗吸附式干燥機?

吸附式干燥機的一般工作原理很簡單:潮濕空氣流過吸濕材料(通常是硅膠、分子篩、活性氧化鋁),在這里被干燥。水蒸氣從潮濕的壓縮空氣轉移到吸濕性材料或”吸附劑“里,這個過程使吸附劑吸附水逐步變飽和,所以吸附劑必須定期再生恢復其干燥能力。

干燥劑再生有4種不同的方法,所采用的方法決定了吸附式干燥機的類型。

1.變壓吸附再生干燥機(也叫無熱再生吸附式干燥機):該干燥設備適合較小的空氣流量。再生過程的實現需要膨脹的壓縮空氣的幫助,工作壓力為7bar時干燥機消耗15-20%的額定氣量。
2.加熱再生吸附式干燥機:該干燥機利用電加熱器加熱膨脹的壓縮空氣,因此把所需的耗氣限制到8%。這種干燥機比無熱再生干燥機節省25%的能量。
3.鼓風機再生吸附式干燥機:周圍的空氣吹過電加熱器并與濕吸附劑接觸,使吸附劑再生。這種類型的干燥機,不使用壓縮空氣來再生吸附劑,因此能耗要比無熱再生干燥機節能40%以上。
4.壓縮熱再生吸附式干燥機: 壓縮熱再生干燥機中的吸附劑是通過使用壓縮熱再生的。再生的熱量沒有在后冷卻器中被排除,而是用于再生吸附劑。這種類型的干燥機在沒有任何能量投入的情況下可以提供-20℃的壓力露點。較低的壓力露點也可以通過增加額外的加熱器而得到。

因此,鼓風機再生吸附式干燥機和壓縮熱再生吸附式干燥機,也被稱為零氣耗吸附式干燥機。因為與傳統的吸附式干燥機相比,這兩種類型的干燥機,不使用壓縮空氣來再生吸附劑,能耗要比無熱微熱再生干燥機更節能。

“露點溫度”、“常壓露點”、“壓力露點”有區別嗎?

露點溫度:在一定壓力下,濕空氣冷卻至飽和時的溫度稱露點(即開始結露時的溫度)
常壓露點:測試露點時,一般將壓縮空氣的壓力降到大氣壓下進行,在常壓下的飽和(結露)溫度稱常壓露點
壓力露點(PDP):是用來描述壓縮空氣中的水含量。他是指在目前的工作壓力下水蒸氣開始凝結成水時的溫度。

例如:7bar、+2℃時的壓力露點與-23℃的常壓露點是相等的。

吸附式干燥機的易損件有哪些?

吸附式干燥機的易損件有吸附劑、閥門和消音器。

作為干燥器的工業主體,吸附劑在大部分的時間里承受著壓力、水汽和熱量的頻繁沖擊,容易受機械性破碎和受介質污損,使吸附劑性能劣化。自從活性氧化鋁取代硅膠成為主選吸附劑后,各種性能都大為提高,尤其抗壓強度和抗液態水浸泡性能方面達到了很高的水準,只要不出現"再生能耗不足"等操作因素,經活性氧化鋁處理后,壓縮空氣露點穩定達到-40℃在技術上,且壽命可達2-3年以上。

控制閥是吸附干燥機中比較容易損壞的零部件。頻繁的切換和長期遭受水分及吸附劑脫落物的混合侵襲是閥門損露壞的重要原因。

消音器是較容易出現故障的部件,其主要表現形式是消聲排氣通道堵塞。一旦消音器出故障(堵塞),給整機帶來的損傷是致命的,將導致吸附劑再生性能下降,過早老化。因此消音器是吸附干燥機日常維護的重點。

在使用過程中,吸附式干燥機的注意事項有哪些?

進塔空氣含油量應控制在0.01PPM以下,鑒于某些無油空壓機還不能做到真正無油,為防止微量油分在吸附床中累積(這種累積是很快的),干燥器進氣口裝設除油過濾器是必要的。

吸附式干燥機應在額定溫度壓力條件下使用,當進氣溫度高于或進氣壓力低于額定值時,應進行容量修正。

吸附式干燥機與活塞式空壓機連用時,應前設穩壓儲氣罐,以消除脈動氣流對吸附劑高速沖擊;

當有冷凍式干燥機前置時,吸附式干燥機與冷凍式干燥機的連接,只要場地許可,應盡量分體安裝,以減少空氣壓降,改善冷凍式干燥機通風條件及便于日常的維護檢修; 供氣量充分時,可將無熱再生干燥機列入首選,它的露點更低,更穩。

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