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吸干机与冷干机组合干燥压缩空气效果分析

2019-11-25

生产过程中常常需要洁净、低含水率的仪用或工艺用压缩空气。压缩空气后处理设备,主要包括压缩空气干燥机(冷干机、无热或微热吸干机)、过滤器、缓冲罐、油水分离器、高效除油器和气液分离器等。通过后处理工序,达到去除压缩空气中的水(包括水雾、水蒸汽、凝结水)、油(油污、油蒸汽)和各种固态物质(尘埃、金属屑、铁锈等)的目的。

冷冻式干燥机按照冷冻除湿原理,而无热或微热再生干燥机按照变压吸附原理,对压缩空气进行干燥除湿。通常,压缩空气的压力以 0.7-0.8Mpa居多,冷冻式干燥机受冷冻除湿原理的限制,其成品空气常压下的露点只能达到-22℃左右。

无热、微热再生吸附式干燥机则是利用干燥剂本身的特有的微孔,根据毛细作用吸附空气中的水分子,同时根据卸压脱附和吸附余热升温作用来脱去所吸附的水分。通常干燥气常压下的露点达到-40℃。操作压力0.7-0.8Mpa;某些厂家利用吸附剂AL2O3 和分子筛混装,可达到更高要求的成品气露点。

1.现状和问题

某厂原空气后处理干燥装置如图1 所示。设计条件为:出口压力 0.8Mpa,露点-22℃(常压下)。根据使用要求的变化,工厂对空气后处理干燥装置的工艺参数作了相应调整,末端主冷器采用-22摄氏度冷冻盐水用来降低工艺空气温度,变更后工艺流程如图 1 所示。

流程变更后,发现运行过程中空气冷却器经常发生冰堵现象,需要定期采用加热方法,对空气冷却器进行活化处理。活化处理后,却又有大量水带入用户工艺空气系统,影响产品质量。

2.原因分析

以水分含量以冷干机出口为取样点1,微热再生干燥器出口为取样点2,进行水分含量跟踪分析,结果见表1。

从表1结果可知,微热再生干燥器出口(取样点2)压缩空气中的水分质量分数在80*(10的-6次方)-180*(10的-6次方)波动,根据饱和空气在压力下的露点分压关系,对应大气压力下的露点在:-38~-45℃之间波动。而从压力露点与常压露点的换算可得,在0.7-0.8Mpa, 下-22℃露点对应的大气露点为-45℃,由此判断空气中的水份在冷却器内壁上形成二次结露,造成空气冷却器冰堵。

从冷干机出口(取样点 $)压缩空气中的水分在900*(10的-6次方)-1300*(10的-6次方)之间波动,对应大气压力下的露点温度在-21~-24℃之间波动,冷干机除湿能力基本达到要求。

通过以上分析,可以判断问题出在微热再生吸附式干燥机。

吸附温度跟踪:

对微热再生吸附式干燥机再生时的排气温度进行了跟踪分析发现,每次再生结束,吸附筒只有上部 1/5筒壁发热,再生排气出口温度在 $B;!B >之间(见表 2)。由此确认微热再生吸附式干燥机能力没有完全发挥,吸附筒干燥剂再生不完全。

3、改进措施

根据以上分析,在现有装置的基础上主要采取了以下改进措施。

(1)加强冷冻式干燥机排水的检测,防止排水口冰堵造成冷干机分离出来的水带入吸附式干燥器;

(2)将微热再生吸附式干燥机再生气孔板由∮10放大到∮20,适当提高再生气气量;

(3)将微热再生吸附式干燥机切换时间由90min改成180min,电加热时间由 45min延长至90min,满足Al2O3 和分子筛再生所需的不同温度。到再生末期,再生塔出口温度达到80℃,如表3所示。

效果

改进措施实施后,经6个月跟踪检测,如表4从取样点2压缩空气中的水分质量分数检测数据均<50*(10的-6次方),对应的大气压力下的露点均<-50℃。

经过半年(从夏季到冬季)的运行状况看,压缩空气中水分控制稳定,达到主装置生产工艺要求。主装置空气冷却器未发现冰堵,产品质量水分高的问题得到解决。

4、结束语

微热再生吸附式干燥机的主要问题是加热温度的随意性,因为微热再生吸附式干燥机和无热再生吸附式干燥机相似,用本身的低压干燥空气作再生气,因此,在很大的温度范围内甚至不对吸附剂加热都可以按变压吸附原理得到活性再生。

其区别在于加热温度高时,脱附耗气量小。加热温度低时,脱附耗气就高。这种随意性使得耗气指标难以统一,因而在具体操作上难以准确把握吸附剂的再生程度,往往会在某种假象下,使再生气耗气量偏少,造成吸附剂再生不全。解决这个问题的更好办法是在理论研究的基础上,尽快制订有关国家标准或行业标准。

市场上的压缩空气干燥机都很难达到-50℃的压力露点,除了使用两种机器组合干燥,也可以使用模芯干燥机来来进行干燥处理,其模芯干燥技术更高可达-80℃的压力露点,可以满足市场上所有企业的用气标准。

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