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干燥机设备的种类及发展历程

时间:2017-12-26 14:33 来源:qg791钱柜娱乐城 点击:
我国在60年代才开始发展热再生式干燥机,但是在吸附剂再生过程中需要复杂的加热设备及蒸气锅炉等,且耗能设备费用高。70年代末,由大庆油田研究设计院和沈阳气体压缩机研究所联合研制了第一套无热再生式吸附干燥机,在国内第一次采用了无热再生流程。80年代初,长春气动元件厂生产出第一台冷干机,8个月后,无锡气源净化设备厂也研制成功。冷冻式干燥机开始迅速发展,相对于吸附式干燥机来说,其能耗相对较小,维护简单,而且对配置的空压机没有特殊的要求,对除油过滤器的要求也较低。90年代中期以来,一些企业推出了由冷冻式干燥机和变压变温吸附式干燥机有机组合而成的“组合式低露点”干燥器,并在这方面做了大胆探索。
 
近十几年来,随着国产冷冻式干燥机不断的改进和提高,在配置的选购上更注重部件的品质,使设备可靠性大大提高。目前,冷冻式和吸附式干燥机已成为我国工业中应用最广的压缩空气干燥机。与此同时,蓄冷式冷干机也得到了很大的发展。蓄冷式冷干机采用充满大量蓄冷溶液的蓄冷式换热器,制冷系统产生的冷量通过蓄冷溶液来冷却压缩空气。在气量、气体状态与环境条件变化时,能稳定的提供负荷标准露点的压缩空气,无论是在部分负荷还是空负荷下运行,蓄冷式冷干机都可以在效率最佳,工况最安全的情况下运转,总能耗低,节能效果显著。
 
压缩空气气水分离装置的种类及性能比较干燥机的种类很多,按工作原理可分为吸附式干燥机、冷冻式干燥机、潮解式干燥机、渗膜式干燥机以及组合式干燥机等。
 
 


冷冻式干燥机

 
冷冻式干燥机的工作原理,是利用全封闭式压缩机制冷系统,对经空压机排出的压缩气体冷却降温,使压缩空气温度降至露点温度以下,从而使得其中所含的大量水蒸气凝结成液滴析出,再由自动排水阀排出,得到干燥纯净的压缩空气。进口处的潮湿空气先进入热交换器,利用经蒸发器冷却后的压缩空气的冷量对其进行预冷,从而减轻了制冷系统的热负荷,达到节约能源的目的。另一方面,低温压缩空气经热交换器温度得到回升,使排气管道外壁不至于因温度过低而出现结露现象。冷干机在运行时,对环境温度较为敏感,大容量冷干机需要消耗较多的冷却水,这给高寒地区、干旱地区的应用带来了限制。而且,由于冷冻式干燥机使用的是制冷技术,饱和空气中含有的水分在低于冰点时,容易产生冰堵。所以,冷冻式干燥机的压力露点通常情况下无法达到0℃以下。在一些应用领域中,用冷干机还达不到需要的干燥度,如气动仪表、电子工厂等。

吸附式干燥机
 
吸附式干燥机属于固体除湿法,采用的吸附剂主要有硅胶、铝胶和分子筛。这些吸附材料都有很大的比表面、适宜的孔结构和表面结构,当吸附材料表面水蒸气压力小于空气中的水蒸气表面分压力时,压缩空气中的水分就被吸附。因此,吸附式干燥机可以达到较低的干燥度,压力露点可达-20℃~-100℃。当吸附剂吸附饱和后必须进行脱附再生,才能重复使用。所以一般采用两个吸附塔交替工作,使机组连续运行。其工艺一般为无油空压机—后冷却器—储气罐—油水分离器—过滤器—再生干燥—用户。此外,吸附剂对空气中的含油量比较敏感,含油量大时,吸附剂失去作用。所以,吸附干燥机需要与无油空压机配套使用。
 
吸附剂再生的方法有变压吸附和变温吸附两种。变温吸附是在较高的温度下将被吸附的气体从吸附剂中脱附出来,由于常用的吸附剂比热容较大而热导率较小,所以脱附时间长,还需配备相应的加热和冷却设备,能耗和投资相对较高。目前,属于变温吸附的有热再生吸附干燥机实际使用已越来越少。变压吸附是在较低的分压力下,甚至真空状态,使被吸附气体进行脱附的过程。吸附循环周期只需短短几分钟,吸附热不需散失完全即可供脱附使用,吸附床温度变化小,这些优点使得属于变压吸附的无热再生干燥机得到了广泛的应用。
 
虽然吸附式干燥机运行稳定可靠,但是由于要对吸附饱和的空气进行再生,因此能耗较大,消耗空气量较大,所列为几种吸附式干燥机的主要技术参数。采用节能技术措施降低吸附式干燥器能耗,降低企业的生产成本,提升企业竞争力有着明显的现实意义。目前,利用空压机余热为吸附剂再生能源的技术得到广泛的使用和发展。
 
 

潮解式干燥机
 
潮解式干燥机也是利用吸附剂对水分的吸附性能进行空气干燥,只不过潮解式吸附剂在吸附水分后变成液态排出,因此叫做“潮解”。经过再生,潮解后的液态又恢复为固态。常用的吸附剂有氯化钙、五氧化二磷、苛性钠和苛性钾等,这些材料表面水蒸气分压力低于周围空气的水蒸气分压力,因而具有很强的亲水性。采用这种装置可以达到-38℃左右的露点,但再生时处理的耗能相当大,对于价值低廉的吸附剂来说费用太高,因此只做一次性使用。潮解后的水溶液对环境污染较大,所以这种干燥机应用较少。在吸附式干燥器和冷冻式干燥器崛起后,这类干燥方法已被逐渐淘汰。
 

渗膜式干燥机
 
渗膜式压缩空气干燥机具有寿命长、结构简单、不消耗能源、无运动部件、重量轻、安装维修方便等特点,在外市场上已是成熟产品,规格比较齐全,也是较理想的压缩空气干燥机的换代品。气体膜分离过程中传质驱动力是压力,在膜两侧压力差的作用下,各种气体透过膜的速率不同,从而达到分离或富集的目的。一般情况下水蒸气的透过速率比较大,其透过系数要比O2、N2高出2~3个数量级。其工作原理为:压缩空气由空气压缩机排出,经冷却的压缩空气首先进入高精度过滤器过滤掉压缩空气中的固体杂质、液态水、油等;经过滤的压缩空气进入脱水膜进行干燥,干燥后的压缩空气,小部分用来作为反吹气体吹过膜的外表面。由于节流孔的减压,反吹空气比膜内的压缩空气干燥。因此膜的内外会形成压力差,膜内的水蒸气分子会由内向外扩散。水蒸气通过扫气孔排入大气,压缩空气得到干燥。膜式干燥机具有结构简单、可靠性高、轻便小巧、免维修、故障率低、寿命长等特点,但需要进行除油处理,而且承载负荷较小。目前,在我国各大干线机车的制动系统上广泛使用。
 
 

组合式干燥机
 
组合式干燥机是把冷冻-吸附干燥装置串联组合起来,如图2所示。由前置的冷干机对压缩空气进行预处理,先除去大量的水分,再进入吸附式干燥机做深度干燥。这种组合式的方法有效的提高了空气的干燥度,但也增加了投资成本和运行能耗。从公开发表的技术资料来看,组合干燥机压力露点的技术指标大多只要-40℃左右,普通的吸附式干燥器就能达到这个效果。采用冷干机作前置预处理,虽然可以节省再生用气,但投资也增加不少,所以这种技术流程还值得更深入的分析。
 
 
这几种就是市面上使用最广泛的干燥机设备,由于吸附式干燥机和冷冻式干燥机鲜明的优点,很快就取代了其他几个种类成为最热门的两种干燥剂设备;吸附式干燥机和冷冻式干燥机由于其工作原理、压力露点、能耗的大不相同,在不同的行业各占半壁江山。

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