【壓縮機網(wǎng)】凈化行業(yè)的規(guī)定工況：歐州為35℃，美國為38℃，我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兩種工況并存。某些制造廠為應(yīng)對高溫工況對吸附式干燥器z*高允許進氣溫度為40℃，冷干機在特殊設(shè)計下，z*高允許進氣溫度為45℃，但實際運行狀況不佳。

 

　　空壓站夏季高溫工況下，半數(shù)以上空壓機和凈化設(shè)備出現(xiàn)過載甚至報警停機，其主要原因有3個：一是對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)重視不夠，表現(xiàn)為冷卻水量不足、水溫偏高、水質(zhì)偏差；二是單元產(chǎn)品選購時未顧及壓力、溫度系數(shù)和極限工況，導(dǎo)致選型偏小；三是空壓機廠對末端冷卻器重視不足，甚至偷工減料，造成其排氣溫度普遍偏高，水冷機組高達45℃以上，風(fēng)冷機組更高達55℃以上。而凈化行業(yè)的規(guī)定工況：歐州為35℃，美國為38℃，我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兩種工況并存。某些制造廠為應(yīng)對高溫工況對吸附式干燥器z*高允許進氣溫度為40℃，冷干機在特殊設(shè)計下，z*高允許進氣溫度為45℃，但實際運行狀況不佳。分析了高溫對壓縮空氣站凈化設(shè)備的影響，提出了應(yīng)對措施和解決方案。

 

　　1、環(huán)境溫度、濕度對壓縮空氣系統(tǒng)的影響

 

　　1.1 大氣條件

 

　　溫度、相對濕度決定了進入空壓系統(tǒng)的總水量，高溫、高濕會影響循環(huán)水的出水溫度，由此決定了分離器、過濾器的液態(tài)水排出量和進入干燥器的飽和濕空氣絕對含水量（g/m3）。值得注意的是：進入干燥器的水蒸氣量與大氣條件無直接關(guān)系，僅是飽和濕空氣溫度的單值函數(shù)。因為即使當(dāng)大氣相對濕度低至極干燥的20%時，壓縮到7bar并經(jīng)冷卻至常溫時也已形成過飽和濕空氣，

 

　　其攜帶的冷凝水經(jīng)各種分離器、過濾器排出。所以決定干燥器吸入含水量的因素僅為冷卻水溫度（風(fēng)冷機為環(huán)境溫度）和冷卻、分離效率（見圖1）。

 

　　1.2 凈化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定工況

 

　　眾所周知，任何一種技術(shù)或產(chǎn)品都有其適用范圍和條件，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中一項很重要內(nèi)容就是規(guī)定了該種產(chǎn)品的適用場合、范圍與相關(guān)條件。一般用冷凍式壓縮空氣干燥器（JB/T10526-2005）和一般用吸附式壓縮空氣干燥器（JB/T10532-2005）的規(guī)定工況完全相同（見表1）。其中進氣溫度規(guī)定為兩種：方案A/方案B分別規(guī)定為35℃/38℃。前者適用于溫帶區(qū)，后者適用于亞熱帶區(qū)。我國雖然幅員遼闊，但絕大部分地區(qū)夏季依然氣候炎熱，溫度偏高，南北方主要差距是濕度大小和高溫持續(xù)時間長短，所以絕大部分生產(chǎn)廠采用了方案B，即進氣溫度38℃±1℃。如前所述，進氣溫度主要取決于冷卻水溫度，考慮到5℃左右換熱溫差，冷卻水規(guī)定為30℃±3℃，實際計算時大多采用32℃。
 

 

　　值得注意的是，表1方案B中規(guī)定的冷卻空氣進氣溫度和環(huán)境溫度均為38℃±3℃。這一數(shù)值與干燥器進氣溫度38℃相矛盾，實際情況是大部分風(fēng)冷空壓機排氣溫度比環(huán)境溫度高8~15℃，這部分機型成為夏季高溫工況下的重災(zāi)區(qū)。

 

　　1.3 高溫對吸附式干燥器的影響

 

　　從表2可看出：溫度從38℃升高至48℃，含水量增加63%；另從“等壓吸附圖”可看出（如圖2），在吸附式干燥器工作點（15～55℃），等壓吸附線對溫度非常敏感，隨著溫度升高，吸附劑吸附能力大幅度下降，綜合以上2種因素，并結(jié)合統(tǒng)計規(guī)律可大致得出：溫度每升高1度，干燥器工作負荷增加10%左右。

 

　　進氣溫度升高的另一個負面影響是：吸附熱大量增加并導(dǎo)致干燥器排氣溫度大幅升高（8～20℃，進氣溫度越高，吸附熱產(chǎn)生量越大）。由于吹冷過程大部分采用干燥器出口的產(chǎn)品氣，此時無疑抬高了吹冷氣的起始溫度，其溫度甚至高達50～60℃，必然導(dǎo)致吹冷不徹底，吹冷結(jié)束前塔溫仍高達80～100℃，切換后一段時間吸附塔出口溫度和露點溫度產(chǎn)生嚴重漂移，溫度、露點一般會升高20℃以上，時長超過0.5h。

 

　　1.4 高溫對冷干機的影響

 

　　冷干機進氣溫度提高不僅直接加重了制冷系統(tǒng)的熱負荷，同時也增添了進氣中的水分含量，水蒸氣凝結(jié)時需要系統(tǒng)支付額外的相變潛熱，兩者均需要提供更多的冷量或能耗；高溫氣體還會加重蒸發(fā)器的負荷，有可能造成產(chǎn)品氣露點提高，導(dǎo)致冷干機除水能力下降。此外環(huán)境溫度或冷卻水溫度提高將直接影響冷凝器的換熱效率，導(dǎo)致系統(tǒng)制冷量大幅度下降。冷凝器溫度升高也必然引起冷凝壓力提高，當(dāng)超過設(shè)備所能承受的極限時，還有可能造成設(shè)備、人身安全事故。

 

　　1.5 高溫對除油過濾器的影響

 

　　壓縮空氣過濾器正在制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，但在測量方法（GB/T13277.2-2015）和實驗方法（GB/T30475.1～2-2013）中，進氣口溫度和環(huán)境溫度均規(guī)定為20℃，值得注意的是，過濾器制造商提供的殘余含油量指標(biāo)絕大部分采用了濾芯供貨商提供的在20℃下的性能指標(biāo)，而過濾器實際工作溫度遠高于20℃，其殘余含油量指標(biāo)比過濾器生產(chǎn)商提供的指標(biāo)高出數(shù)倍，甚至10倍以上都是有可能的，見表3。

 

　　本表雖然沒有標(biāo)示絕對含油量，但可以看出，溫度每提高5℃，油蒸氣量增加一倍，與統(tǒng)計數(shù)據(jù)“溫度每提高5℃，殘余含油量翻一番”，兩者結(jié)論一致，這是因為現(xiàn)代精密/超精密技術(shù)對油氣溶膠去除率高達99%～99.99%。而任何過濾方法對氣態(tài)油蒸氣毫無作用。
 

 

　　油蒸氣隨著溫度降低又會凝結(jié)成液體油氣溶膠，油蒸氣也能部分沉積在吸附劑表面，潤滑油可使其喪失部分活性，嚴重時形成油中毒，導(dǎo)致吸附劑失效。

 

　　2 對策

 

　　如上所述：進氣溫度提高將會造成干燥器、過濾器負荷增加，性能下降，甚至危及設(shè)備、人身安全。從統(tǒng)計數(shù)字看：夏季空壓機排氣溫度遠高于干燥器的理想工作溫度和規(guī)定工況，為此可采用以下3種方法予以補救或補償。

 

　　（1）當(dāng)冷卻水溫度能保證≤32℃時，可在空壓機和吸附式干燥器之間增設(shè)一低溫差高效水冷卻器（進水與排氣溫差設(shè)計為3℃），冷卻器進排氣溫差△t=10℃即可。

 

　　（2）當(dāng)現(xiàn)場無冷卻水或冷卻水溫本身高于35℃，同上增設(shè)一臺低溫差水冷卻器，采用冷凍水或自備冷水機組，冷凍水全流量或與循環(huán)水混合進入冷卻器，冷卻器進排氣溫差△t=10～15℃。

 

　　（3）條件同上，可采用預(yù)冷+吸附，預(yù)冷機與傳統(tǒng)冷干機功能不同，前者主要用于冷卻降溫而非冷凍除水，即采用冷媒制冷方式有限降低壓縮空氣溫度，使之適合吸附式干燥器在合理溫度范圍有效工作。目前該用途產(chǎn)品屬于非標(biāo)定制，亟需規(guī)范形成系列產(chǎn)品。

 

　　（4）正確選型：當(dāng)實際工作壓力偏低、工作溫度偏高時可參考表4。

 

　　從表4中可看出：以7bar、35℃為基礎(chǔ)，溫度、壓力向上偏差修正值大于向下偏差的修正值。

 

　　3 結(jié)論

 

　　干燥器、過濾器工作溫度區(qū)域宜為25±10℃，目前在用和繼續(xù)投用的空壓機排氣溫度普遍〉40℃，為保證后續(xù)凈化設(shè)備正常運行，應(yīng)優(yōu)先采用冷卻+凈化流程，該方法與傳統(tǒng)的冷干+吸附有本質(zhì)區(qū)別，具有更好的凈化指標(biāo)和更大的投資、運行成本優(yōu)勢。本文推薦的冷卻+凈化排序依次為冷卻器-水冷機組-預(yù)冷機。三者的使用工況和降溫幅度有所不同，至于采用什么方法，可依據(jù)現(xiàn)場條件、凈化指標(biāo)和成本核算綜合考慮選擇。