不同型式干燥机应用与选择分析

压缩空气干燥方式主要有两种原理：冷冻除湿和吸附干燥。冷冻式干燥机釆用冷冻除湿的原理 实现空气干燥、而吸附式干燥机采用选择性吸附的原理。

文/陈斌

压缩空气干爆方式主要有两种原理：冷冻除湿和吸附干燥。冷冻式干燥机采用冷冻除湿的原理实现空气干燥。受冰点限制，冷干机干燥能力在露点温度0度以上。而吸附式干燥机采用选择性吸附的原理，可以实现0度以下的压力露点，如-20度，-40度和-70度。

吸干机一般主要由两个装满吸附剤的吸附塔、阀门管路及控制系统构成。运行时， 一个塔吸附，另一个塔再生。为保证用气的连续性，在预设的时间到达后，双塔功能切 换，吸附饱和的再生脱附恢复活性，再生完毕的投入吸附运行，周而复始。

根据再生原理的不同，吸干机可分为变压吸附(PSA, pressure swing adsorption) 的无热再生和变温吸附(TSA, temperature swing adsorption)的有热再生。有热再生按再生介质的来源分为三种，采用成品气加热再生的微热吸干机(exhaust heated), 采用环境空气加热再生的鼓风吸干机 (blower heated or blower purge), 以及釆用无油机出口中高温压缩空气再生的余热吸干机(HOC, heat of compression).

本文主要探讨各类型的吸干机的应用场合和笔者的观点。

1.限制无热

无热吸干机采用出口干燥的压缩空气减压到常压后再生吸附剂，可实现露点-20度 至-70度。无热吸干机再生过程中消耗大量的成品气，露点要求越高，消耗越大。

对于在7barg进气条件下，常规的-20到-40度的压力露点需求，再生气耗的消耗量在20%左右，逬气温度低时低于20%，进气温度高时，会高于20%。很多人说无热吸干机的再生气耗为14%,这只是厂家的市场宣传而已不能当真。

影响无热吸干机气耗的主要有三个因素：工作压力、逬气温度和露点需要。对气耗影响最大的是工作压力，不同压力条件下，无热吸干机的再生气消耗变化趋势可参图1。不难看出无热吸干机的再生气消耗量是非常大的，昂贵的成品气大量的消耗了，非常不划算，因此应限制它的应用范围。

笔者列举了几个适合的场合：

•小流量。建议流量小于10m3/min的场合可选择无热吸干机；

•单班运行。单班制的工厂每日运行8小时左右，这个场合特别适用于无热吸干机，无热吸干机逬人状态比有热吸干机快，操作简便；

•年运行时间少于2000小时。气量不大，年运行时间不长，投资和运行费用都不高，无热吸干机非常适合；

•高压。压力在16barg以上时，无热吸干机的再生气耗大幅降低，相比其它有热再生，可靠性和安全性优点突出。

•特殊场合。比如移动场合，车载干燥系统，比如石油天然气平台、防爆场合等等。

2.淘汰微热

微热吸干机是采用成品气加热来再生吸 附剂的。微热吸干机分为两种，一种是小微 热，另外一种是大微热。

小微热是在无热吸干机基础上发展起来的怪胎，典型周期在2小时以内，能耗高，在性能上还不及冷干机。大微热的典型周期是8小时，可实现-20度至-70度的压力露点，但其不仅消耗电能还消耗大量的成品气。在进气7barg条件下，大微热的气耗并不是市场上宣传的7-8%,实际上可达到 16%左右。与无热吸干机比较，大微热综合 能耗并没有优势，而且价格更贵，因此存在的意义井大。因此，淘汰微热吸干机势在必行。

关于微热吸干机的能耗分析可参考笔者 所写义章《为什么要淘汰微热吸干机？》。

从公平的角度来说，大微热吸干机也不是一无是处，对比无热而言也有优点：

•处理30度以下的压缩空气。处理低温空气或者含湿量比较低时，相比无热吸干机综合能耗有优势，但较鼓风吸干机则完全没有优势；

•-70度应用°比无热吸干机能耗低，仍不及鼓风吸干机，但进气温度操作范围比鼓风宽。

综上所述，从常规的应用来看，小气量比不上无热吸干机，中大气量比不上鼓风吸干机，淘汰是必然趋势。当然对于小微热吸干机这种奇葩机型，越早淘汰越好。

3. 鼓励鼓风

鼓风干燥机再生过程中，采用鼓风机吸入环境空气作为载体加热后再生吸附剂，可 实现-20度到-70度的压力露点。

由于再生载体是廉价的环境空气而不是 昂贵的成品压缩空气，鼓风吸干机天生就比 无热和微热吸干机节气和节能，下图揭示了 鼓风的巨大优势。

鼓风干燥机不仅节能，而且性能稳定，压降低，适用范围广，可靠柱高。不仅可以与有油压缩机配合使用，也可与无油机配合使用。另外，鼓风干燥机环境适应能力也非常强。可适应绝大部分气候环境。更重要的是，鼓风的再生系统是独立于空压机的，不受空压机运行运行工況的影响。性能较余热吸干机稳定得多，因此特别适合对露点苛刻的场合.

综合来看，鼓风吸干机的忧势非常突出，因此应予以鼓励：

•10m³/min以上的有油圧缩空气系统，优先考虑配置鼓风吸干机实现-20度到-70度露点；配置鼓风干燥机的系统产气效率最高，不像无热和微热系统，需要配置更大的空压机.因此，系统投资并不需要增加，而且能耗低，运行维护费用低；

•对于无油三级离心压缩机，由于离心机排气温度低湿度高，实现-20度及-40度压力露点，鼓风干燥机在综合能耗上不输余热吸干机，且设计余量充足，性能有保障；

•对于中大流量的-70度应用，无论是有油还是无油系统，鼓风干燥机都是最佳选择。

4慎用余热

余热又称为压缩热吸干机，采用无油空压机出口的中高温压缩空气直接再生吸附剂，可实现10到-40度压力露点。

由于采用空压机出口的压缩空气再生吸附剤，因此余热吸干机只能与无油离心机和无油干式螺杆压缩机配合使用。

余热吸干机在国内的发展主要是近十年的事情，主要是乘离心空压机发展的东风而迅猛发展。中国市场上每年离心空压机的销售量占全球一半以上，这里面大部分是需要与干燥机配合使用的，有的需要0度以上的露点，有的需要0度以下的露点。早期与离心空压机配合的主要是冷干机和微热吸 机，近些年转变为更节能的鼓风和余热吸干机。在发展过程中，干爆机制造商除了借鉴国外的余热流程外，还发明或创新了很多流程，应该说为吸干机的发展做出了一定的页献。

余热吸干机随着越来越多无油机的安装也呈现出一派繁荣景象。从市场反馈的情况来看，余热吸干机压降高，露点波动大，很少有能达到-20度压力露点的情）兄。这一点也不奇怪，国内有几十家干燥机厂家都在生产销售余热吸干机，水平参差不齐，极少有厂家掌握核心技术。绝大多数干燥机厂家仍停留在模仿阶段，很少有研究吸附材料和工作机理的，试验验证更不会去做。除了技术能力外，市场对余热干燥机的认知还不足，存在较多误区。

以离心空压机为例，市场上主要品牌的排气温度基本在85-130度之间，前级压缩比大的排气温度低，等比或者后级压缩比大的排气温度高。无论高低，这个温度范围其品味是极低的，因为作为再生气其含湿量太大，相对湿度10%-20%左右。作为再生气，吸附剂的再生深度是不足的，即使一直加热下去，氧化铝的平衡吸附关系决定了吸附剂床层仍残留10%左右的水分。这么高的残留水分量不仅挤占了动态吸附能力，还无法具备-20度露点的干燥能力。更重要的是，再生尾气的温度在70度左右，热量利用率极低。在这种条件下，不要说实现-20度以下的露点，就是比冷干机也不一定有什么优势。笔者在《压缩热干燥机的露点性能探 讨》一文中详细介绍了再生温度等参数与露点之间的关系。

天下没有免费的午餐！要想实现-20度或者-40度的露点，必须付出一定代价，比如通过辅助电加热器提高再生温度来获得更好的再生深度，这就引入了电能消耗为 获得“更好”的露点，市场上诞生了五花 门的捕助再生流程，有的頁是为性能服务 更多的可能是挂羊头卖狗肉,

针对余热吸干机的应用，笔者有几点建 议：

•对于三级离心机而言，由于其排气品味不足，要实现-20度或者-40度的压力露点，综合电能消耗，压降和冷却水消耗，余热并不比鼓风有优势。作为用户应宙慎对待，不宜轻信市场宣传，应全方恒分析，比较能耗和运维成本。对于可接受季节波动的，可选择余热吸干机，而对于露点要求产格的场合，由于余热吸干机的再生条件受空压机影响太大及余热自身的固有缺陷，笔者建议优先选择鼓风吸干机；

•对于二级无油干式螺杆压缩机，由于排气温度高达150度到200度，作为再生气品味较高，余热吸干机的综合能耗低于明显任于鼓风吸干机，此时可优先选择余热吸干 机。但由于螺杆机存在启停或者变频输出， 势必对余热吸干机的再生造成较大影响，进一步影响性能，因此干燥机与空压机之间要有严密的配合控制机制。对于露点要求严格的场合，笔者仍然建议采用鼓风吸干机；

•对于露点要求不高的场合，如介于0度到-20度的应用，可考虑余热吸干机，但是否应增加诸如电加热等辅助再生手段，用户应谨慎对待；

•在采用余热吸干机替代冷干机应用时，应充分对比压降和冷却水消耗后再行确定。

总结起来就是：限制无热，淘汰微热，鼓励鼓风，慎用余热。总之，余热再生是非常有技术含量的机型，如再生条件、吸附剂 填充量、换热器效果和工艺控制都是非常影响性能和价格的，作为用户应谨慎选择机型 和有实力的厂家。