【壓縮機網】眾所周知，水分是自然界空氣所固有的，由于大氣環(huán)境的相對濕度影響，大氣中的水蒸氣經過壓縮和降溫會變成液態(tài)水。

　　在壓縮空氣應用中，水對于壓縮空氣管路、閥門及使用設備來說會產生腐蝕和破壞，氣動元件銹蝕、冰堵等對于特殊生產工藝及流程大為不利，如電廠噴灰、水泥輸送等等?？赡軐Ξa品質量產生嚴重影響，如電子產品、藥品、食品生產等等。

　　因此，壓縮空氣在應用前，需要去除液態(tài)或氣態(tài)水。這個從壓縮空氣去除水的方法叫干燥技術。

　　下面我們通過十圖十解來了解市場上最常見和最實用的壓縮空氣干燥技術。

　　圖解一：壓縮空氣為什么需要干燥器？

　　水分是自然界空氣所固有的，由于大氣環(huán)境的相對濕度影響，大氣中的水蒸氣經過壓縮或降溫，變成液態(tài)水。

　　比如下雨或下雪現(xiàn)象，是由于富含水蒸汽的云層遇冷凝結液態(tài)水。

　　再比如，一定濕度的大氣被空壓機壓縮到一定壓力時，壓縮空氣中就含有大量的液態(tài)水。所以大家就需要經常對儲氣罐底部放水。

　　由于壓力提升或降溫，空氣中的水蒸汽就會從壓縮空氣中溢出變成液態(tài)水。這對使用壓縮空氣的用戶來說，是極為不利的。

　　1)對于壓縮空氣管路，閥門及使用設備來說會產生腐蝕和破壞，如氣動元件銹蝕、冰堵等；

　　2)對于特殊生產工藝及流程大為不利，如電廠噴灰、水泥輸送等等；

　　3)也可能對產品質量嚴重影響，如對電子產品、藥品、食品生產質量影響等等；

　　4)液態(tài)水在一定的速度下形成水錘，破壞用氣設備，如氣缸等。

　　5)最要命的是壓縮空氣中含水，會滋生細菌，對人體健康傷害極大。

　　因此，在利用壓縮空氣工作前必須進行干燥，我們把降低壓縮空氣水蒸氣含量的設備叫壓縮空氣干燥器。

　　圖解二：壓縮空氣干燥度的如何標定？

　　空氣干燥度，也稱為含水量。一般是指一定量的空氣中水蒸氣的含量，可以用相對濕度、水分壓、水含量ppm或露點來標定。

　　在壓縮空氣應用領域，露點是比相對濕度更有用的術語，用來表示壓縮空氣中水蒸氣的濃度。

　　露點是空氣中的水蒸氣在一定壓力下冷卻時開始形成冷凝水的溫度。當壓縮空氣溫度和露點相等時，壓縮空氣的相對濕度為100%。通常有“常壓露點”和“壓力露點”。

　　常壓露點是指在標準大氣壓下測出空氣相對濕度為100%時的溫度值。

　　壓力露點是指在一定壓力下測出空氣相對濕度為100%時的溫度值。通常在壓縮空氣干燥器性能指標中用“壓力露點”表示。

　　由于許多露點測量儀在測量時，氣體放空，此時的露點為常壓露點。

　　壓力露點肯定比常壓露點值要大（右上圖），比如7bar壓力露點值為3℃時，常壓露點值為-20.8℃。

　　它們之間的換算可以用安托因方程式（圖解二左上圖）或換算圖表（圖解二左下圖）再或者使用換算器（圖解二右上圖）。

　　露點的測量通常使用露點儀（圖解二右下圖）。

　　圖解三：壓縮空氣干燥度評判標準是什么？

　　空氣干燥度，行業(yè)中叫壓力露點，其高低應根據(jù)用戶對壓縮空氣品質需求來確定。

　　不同的壓縮空氣使用端，有不同的壓力露點要求，比如普通流水線生產、儀表氣源、氣動工具使用、激光切割等，壓力露點可以在0℃以上；而精密噴涂、電子芯片生產、高檔食品飲料生產及寒冷地區(qū)室外管道輸送等，壓力露點要求在0℃以下。

　　為了使得壓縮空氣供應商與用戶之間對壓縮空氣干燥度達成共識，國際標準ISO8573-1設定了壓縮空氣壓力露點要求的評判標準。壓力露點按氣體質量要求從高到低分為7級（圖解三左圖），這里指有干燥器的分類。其中0級最高，6級最低。分別對應-70℃以下、-40℃以下、-20℃以下、3℃以下、7℃以下、10℃以下。

　　為了更直觀地了解Class4～1級壓縮空氣飽和含水量，圖中（圖解三右圖）做了一個對比，3600m3壓縮空氣在7bar時候飽和含水量，在壓力露點3度20升，-20度4.5升，-40度不到500ml，-70度為10毫升。

　　再看圖（圖解三左圖），4～6級通常使用冷干機，3級以下使用吸干機，膜干燥則在3級以上。

　　建議用戶按國標推薦結合自身用氣要求，不盲目追求壓縮空氣高品質。

　　圖解四：怎樣合理配置壓縮空氣干燥器？

　　從圖上（圖解四上圖）我們可以看到，在市場上常見的壓縮空氣干燥器，有冷干機、無熱再生吸干機、微熱再生吸干機、鼓風熱再生吸干機、轉鼓吸干機和壓縮熱再生吸干機。由于膜式干燥器處理氣量小，在此不做討論。

　　我們知道，在相同處理量的情況下，露點要求越低，干燥器的采購成本和使用成本越高，其耗能也越高。

　　因此，合理配置壓縮空氣干燥器是壓縮空氣專業(yè)供應商和用戶的需求。

　　如何做到合理配置呢？我們再看這張圖（圖解四下圖），從工況條件和氣體品質來看：

　　首先，我們分兩種不同的工況條件：一個是進氣溫度38℃，一個是進氣溫度110℃條件下。以上各種干燥器能達到的壓力露點要求及選型，黑點表示推薦，白點表示有條件推薦，橫線表示不推薦。

　　在進氣溫度38℃時，冷干機推薦于3～10℃；無熱、微熱、鼓風熱再生吸干機推薦于-20～-70℃。

　　在進氣溫度110℃以上時，通常配多級壓縮無油空壓機。壓縮熱和轉鼓吸干機推薦使用在3～10℃，有條件推薦在-20～-40℃。

　　圖解五：什么因素會影響壓縮空氣干燥器的露點？

　　首先，壓縮空氣干燥器產品質量的好壞會直接影響到露點，這與干燥器的設計和生產質量有關。COPY和過度降成本的產品很容易出現(xiàn)質量問題，由于市場競爭出現(xiàn)的虛標也會造成露點不達標。

　　其次，壓縮空氣系統(tǒng)選配不當，也會造成露點不達標。可能是不懂得客戶需要，也可能是不懂怎么選配，還有就是要求太高，預算太低。該用大流量卻選用小流量，該用高品質用了低品質，該用吸干機而使用了冷干機，高溫進氣時干燥器前沒有降溫，吸干機前沒有去除液態(tài)水，除油設施或系統(tǒng)配置不符合標準等等。

　　再就是，干燥器實際使用工況超出標準工況時，見圖（圖解五左圖）。特別是在進氣溫度高和進氣壓力低的時候，修正系數(shù)沒選或沒有選對等等。

　　最后就是沒有按干燥器使用說明書進行定期按質維護保養(yǎng)，如冷干機冷凝器清潔、排水器的請理、吸干機吸附劑的更換等等。

　　圖解六：什么因素會影響壓縮空氣干燥器的耗能？

　　影響壓縮空氣干燥器能耗的因素主要有露點要求、進氣溫度、工作壓力、負荷變化四個方面。

　　首先，我們看看露點要求的影響?！秹嚎s空氣站能效分級指南》就“壓縮空氣站能效等級”根據(jù)綜合輸功效率評定壓縮空氣站能效分為5級，1級站能效最高，5級站最低。不管是1級站還是5級站，相同能效等級下都分為大于3、3～-20、-20～-40、-40～-70和小于-70五段，露點要求越低，能耗允許越高。就是說，想要獲得更低露點，需要更多耗能，每個露點段能耗相差5%以上。（見圖解六）

　　再看進氣溫度的影響，從實際應用來看，進氣溫度每升高1度，露點上升1度。在保證露點不變的情況下，進氣溫度升高1度，干燥器耗能增加5%左右。（見圖解六）

　　壓力影響分為工作壓力和壓損，工作壓力越低，干燥器越耗能。與標準工況相比，工作壓力每降低1bar，耗能增加7～15%。另外，干燥器壓損越大，其消耗壓縮空氣勢能越大，壓損1bar，耗能增加7%。

　　由于大多數(shù)干燥器配置按最大負荷，因此當壓縮空氣負荷發(fā)生變化時，干燥器還按照原有系統(tǒng)進行工作造成了能源浪費。通常解決方案可以通過聯(lián)控、變負荷或露點控制等方式來適應壓縮空氣負荷變化，達到節(jié)能效果。

　　圖解七：什么是變負荷冷干機？

　　圖（圖解七上左圖）是壓縮空氣需求和冷干機耗能圖，如果能讓冷干機能耗隨壓縮空氣負荷變化而變化，就可以實現(xiàn)節(jié)能。（圖解七上右圖）

　　冷干機主要能耗是制冷耗電，根據(jù)冷量調節(jié)方式可分為三類：直冷式冷干機、變頻式冷干機、蓄冷式冷干機。其中直冷式冷干機和變頻式冷干機屬于非循環(huán)式干燥器，而蓄冷式冷干機則屬于循環(huán)式干燥器。

　　圖（圖解七左下圖）是三類冷干機進氣熱負荷與相對電耗的比較。當滿負荷的時候，三類冷干機所需的制冷量是一樣的，耗電量也一樣。當進氣熱負荷變小時，變頻式和蓄冷式冷干機要比直冷式冷干機節(jié)能。

　　圖（圖解七中下圖）為變頻式冷干機，采用了變頻制冷壓縮機，冷量輸出可以精確調節(jié)從而匹配壓縮空氣的熱負荷。一般變頻式冷干機的調節(jié)范圍為50%-100%，在這個范圍內可以起到明顯的節(jié)能作用，且露點輸出比較穩(wěn)定。

　　圖（圖解七右下圖）為蓄冷式冷干機，是在蒸發(fā)器中增加了一個換熱器，該換熱器中采用相變高潛熱材料作為載冷劑與制冷劑換熱，然后再冷卻壓縮空氣。當壓縮空氣熱負荷變化時，制冷劑輸出的富余冷量可以存儲在相變高潛熱材料中，存儲到設定容量時可以將制冷壓縮機停機。待相變高潛熱材料存儲的冷量消耗完的時候，制冷壓縮機馬上開啟。因此，可以起到節(jié)能的作用。

　　圖解八：什么是轉鼓吸干機？

　　轉鼓吸干機是AC品牌專配二級壓縮干式無油螺桿空壓機的干燥設備，采用了合成硅膠吸附劑的紙質轉鼓作為吸附劑，再生時利用無油螺桿空壓機的壓縮熱，在一個筒體內就能完成吸附和再生過程，是一種壓縮熱再生吸干機。（見圖解八左上圖）。

　　看圖（圖解八右上圖），由于轉鼓吸干機只有一個筒體，但實際筒體內是由直角型的旋轉裝置將吸附和再生通道分開，冷空氣從下往上走吸附通道，占270度面積。熱空氣由上往下走再生通道，占90度面積。通過周而復始地旋轉，筒體內的合成硅膠吸附劑完成吸附和再生的過程。

　　在壓縮空氣進氣相對濕度高于40%的時候，硅膠的吸附效率高于氧化鋁及分子篩（見圖解八左下圖），因此吸附劑的填裝量少，結構可以做得非常緊湊。

　　由于干式無油螺桿空壓機二級排氣溫度可達180℃，充分利用此壓縮熱介入轉鼓吸干機再生，壓力露點可達10～-40℃，（見圖解八右下圖），再生氣可以循環(huán)利用，實現(xiàn)零氣耗再生。

　　轉鼓吸干機也可以配套離心式空壓機（三級壓縮），實現(xiàn)壓力露點10～-40℃，并零氣耗再生。

　　圖解九：壓縮熱再生吸干機工作原理是什么？

　　利用無油空壓機排出高溫高壓的壓縮空氣（見紅色）進入再生塔B2里，使吸附劑升溫解附；然后濕熱的壓縮空氣經過冷卻器2冷卻同時去除壓縮空氣50%左右水后得到第一次干燥，再進入吸附塔B1進行第二次干燥，達到需求的壓力露點。

　　再生塔B2冷吹：高溫高壓的壓縮空氣經過冷卻器1冷卻并去除水分，吹冷再生塔B2的吸附劑，升溫高濕壓縮空氣經過冷卻器2冷卻同時除去水分后進入吸附塔B1進行第二次干燥，再生塔完成再生。

　　高溫高壓的壓縮空氣經過冷卻器1冷卻并去除水分，再進入冷卻器2冷卻同時除去水分后進入吸附塔B1進行第二次干燥，再生塔B2自冷直至環(huán)境溫度完成再生；等待下一個吸附循環(huán)的開始。

　　雙塔切換，塔B1和塔B2互換吸附和再生功能，實現(xiàn)壓縮空氣干燥。

　　壓縮熱再生吸干機由于利用了壓縮機排氣端的熱量進行再生，因此可以比其他吸干機節(jié)能30～50%以上。由于造價高，只適合大流量壓縮空氣系統(tǒng)，主要匹配大型離心空壓機和無油螺桿空壓機。

　　圖解十：模組吸干機一定節(jié)能嗎？

　　講到模組吸干機，不得不提到模組的大佬——多明尼克漢德模組無熱再生吸附式干燥機，全球市場占有率最高。

　　模組吸干機具有以下優(yōu)點：

　　其外觀漂亮，占地面積小，也可掛墻，方便安裝接近用氣點使用，壓力露點低且穩(wěn)定；

　　氣流分配均衡，無“隧道效應”；吸附劑的填充均勻、緊密、不留死角；吸附劑用量少；壓力損失??；

　　小流量可以避開壓力容器監(jiān)檢，通過模塊倍數(shù)級組合可以讓處理量翻倍。如今在國內壓縮空氣凈化設備市場中異軍突起。

　　模組吸干機，從干燥理論上跑不出吸附熱力學三大理論：等溫吸附、等壓吸附及等量吸附。其吸附深度及耗能不會比雙塔吸干機有區(qū)別。

　　市場上，模組吸干機主要以無熱和微熱再生的形式出現(xiàn)，所以再生耗氣量不會低于雙塔吸干機。就像汽車在馬路上跑一樣，裝大輪胎還是輪胎，雙塔吸干機像大輪胎，工作周期長，切換頻率少；模組吸干機像小輪胎，工作周期短，切換頻率多。在同樣工作時間內，耗氣耗功應該差異不大。

　　作者注：“壓縮空氣干燥技術十圖十解”是上善氣體工作室最新課題“壓縮空氣應用百圖百解”中的一部分內容。更多壓縮空氣干燥技術知識，可以看看專業(yè)書籍《干燥技術在壓縮空氣中的應用》。

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