空壓行業(yè)必知干燥技術(shù)要點(diǎn)!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(duì)濕度影響,大氣中的水蒸氣經(jīng)過壓縮和降溫會(huì)變成液態(tài)水。 在壓縮空氣應(yīng)用中,水對(duì)于壓縮空氣管路、閥門及使用設(shè)備來說......
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(duì)濕度影響,大氣中的水蒸氣經(jīng)過壓縮和降溫會(huì)變成液態(tài)水。
在壓縮空氣應(yīng)用中,水對(duì)于壓縮空氣管路、閥門及使用設(shè)備來說會(huì)產(chǎn)生腐蝕和破壞,氣動(dòng)元件銹蝕、冰堵等對(duì)于特殊生產(chǎn)工藝及流程大為不利,如電廠噴灰、水泥輸送等等??赡軐?duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響,如電子產(chǎn)品、藥品、食品生產(chǎn)等等。
因此,壓縮空氣在應(yīng)用前,需要去除液態(tài)或氣態(tài)水。這個(gè)從壓縮空氣去除水的方法叫干燥技術(shù)。
水分是自然界空氣所固有的,由于大氣環(huán)境的相對(duì)濕度影響,大氣中的水蒸氣經(jīng)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(jié)液態(tài)水。
再比如,一定濕度的大氣被空壓機(jī)壓縮到一定壓力時(shí),壓縮空氣中就含有大量的液態(tài)水。所以大家就需要經(jīng)常對(duì)儲(chǔ)氣罐底部放水。
由于壓力提升或降溫,空氣中的水蒸汽就會(huì)從壓縮空氣中溢出變成液態(tài)水。這對(duì)使用壓縮空氣的用戶來說,是極為不利的。
1)對(duì)于壓縮空氣管路,閥門及使用設(shè)備來說會(huì)產(chǎn)生腐蝕和破壞,如氣動(dòng)元件銹蝕、冰堵等;
2)對(duì)于特殊生產(chǎn)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(duì)產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重影響,如對(duì)電子產(chǎn)品、藥品、食品生產(chǎn)質(zhì)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(shè)備,如氣缸等。
5)最要命的是壓縮空氣中含水,會(huì)滋生細(xì)菌,對(duì)人體健康傷害極大。
因此,在利用壓縮空氣工作前必須進(jìn)行干燥,我們把降低壓縮空氣水蒸氣含量的設(shè)備叫壓縮空氣干燥器。
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(duì)濕度、水分壓、水含量ppm或露點(diǎn)來標(biāo)定。
在壓縮空氣應(yīng)用領(lǐng)域,露點(diǎn)是比相對(duì)濕度更有用的術(shù)語,用來表示壓縮空氣中水蒸氣的濃度。
露點(diǎn)是空氣中的水蒸氣在一定壓力下冷卻時(shí)開始形成冷凝水的溫度。當(dāng)壓縮空氣溫度和露點(diǎn)相等時(shí),壓縮空氣的相對(duì)濕度為100%。通常有“常壓露點(diǎn)”和“壓力露點(diǎn)”。
常壓露點(diǎn)是指在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下測(cè)出空氣相對(duì)濕度為100%時(shí)的溫度值。
壓力露點(diǎn)是指在一定壓力下測(cè)出空氣相對(duì)濕度為100%時(shí)的溫度值。通常在壓縮空氣干燥器性能指標(biāo)中用“壓力露點(diǎn)”表示。
由于許多露點(diǎn)測(cè)量儀在測(cè)量時(shí),氣體放空,此時(shí)的露點(diǎn)為常壓露點(diǎn)。
壓力露點(diǎn)肯定比常壓露點(diǎn)值要大(右上圖),比如7bar壓力露點(diǎn)值為3℃時(shí),常壓露點(diǎn)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(diǎn)的測(cè)量通常使用露點(diǎn)儀(圖解二右下圖)。
空氣干燥度,行業(yè)中叫壓力露點(diǎn),其高低應(yīng)根據(jù)用戶對(duì)壓縮空氣品質(zhì)需求來確定。
不同的壓縮空氣使用端,有不同的壓力露點(diǎn)要求,比如普通流水線生產(chǎn)、儀表氣源、氣動(dòng)工具使用、激光切割等,壓力露點(diǎn)可以在0℃以上;而精密噴涂、電子芯片生產(chǎn)、高檔食品飲料生產(chǎn)及寒冷地區(qū)室外管道輸送等,壓力露點(diǎn)要求在0℃以下。
為了使得壓縮空氣供應(yīng)商與用戶之間對(duì)壓縮空氣干燥度達(dá)成共識(shí),國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8573-1設(shè)定了壓縮空氣壓力露點(diǎn)要求的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。壓力露點(diǎn)按氣體質(zhì)量要求從高到低分為7級(jí)(圖解三左圖),這里指有干燥器的分類。其中0級(jí)最高,6級(jí)最低。分別對(duì)應(yīng)-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(jí)壓縮空氣飽和含水量,圖中(圖解三右圖)做了一個(gè)對(duì)比,3600m3壓縮空氣在7bar時(shí)候飽和含水量,在壓力露點(diǎn)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(jí)通常使用冷干機(jī),3級(jí)以下使用吸干機(jī),膜干燥則在3級(jí)以上。
建議用戶按國標(biāo)推薦結(jié)合自身用氣要求,不盲目追求壓縮空氣高品質(zhì)。
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(jī)、無熱再生吸干機(jī)、微熱再生吸干機(jī)、鼓風(fēng)熱再生吸干機(jī)、轉(zhuǎn)鼓吸干機(jī)和壓縮熱再生吸干機(jī)。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(diǎn)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(yīng)商和用戶的需求。
如何做到合理配置呢?我們?cè)倏催@張圖(圖解四下圖),從工況條件和氣體品質(zhì)來看:
首先,我們分兩種不同的工況條件:一個(gè)是進(jìn)氣溫度38℃,一個(gè)是進(jìn)氣溫度110℃條件下。以上各種干燥器能達(dá)到的壓力露點(diǎn)要求及選型,黑點(diǎn)表示推薦,白點(diǎn)表示有條件推薦,橫線表示不推薦。
在進(jìn)氣溫度38℃時(shí),冷干機(jī)推薦于3~10℃;無熱、微熱、鼓風(fēng)熱再生吸干機(jī)推薦于-20~-70℃。
在進(jìn)氣溫度110℃以上時(shí),通常配多級(jí)壓縮無油空壓機(jī)。壓縮熱和轉(zhuǎn)鼓吸干機(jī)推薦使用在3~10℃,有條件推薦在-20~-40℃。
首先,壓縮空氣干燥器產(chǎn)品質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到露點(diǎn),這與干燥器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)質(zhì)量有關(guān)。COPY和過度降成本的產(chǎn)品很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題,由于市場競爭出現(xiàn)的虛標(biāo)也會(huì)造成露點(diǎn)不達(dá)標(biāo)。
其次,壓縮空氣系統(tǒng)選配不當(dāng),也會(huì)造成露點(diǎn)不達(dá)標(biāo)??赡苁遣欢每蛻粜枰部赡苁遣欢趺催x配,還有就是要求太高,預(yù)算太低。該用大流量卻選用小流量,該用高品質(zhì)用了低品質(zhì),該用吸干機(jī)而使用了冷干機(jī),高溫進(jìn)氣時(shí)干燥器前沒有降溫,吸干機(jī)前沒有去除液態(tài)水,除油設(shè)施或系統(tǒng)配置不符合標(biāo)準(zhǔn)等等。
再就是,干燥器實(shí)際使用工況超出標(biāo)準(zhǔn)工況時(shí),見圖(圖解五左圖)。特別是在進(jìn)氣溫度高和進(jìn)氣壓力低的時(shí)候,修正系數(shù)沒選或沒有選對(duì)等等。
最后就是沒有按干燥器使用說明書進(jìn)行定期按質(zhì)維護(hù)保養(yǎng),如冷干機(jī)冷凝器清潔、排水器的請(qǐng)理、吸干機(jī)吸附劑的更換等等。
影響壓縮空氣干燥器能耗的因素主要有露點(diǎn)要求、進(jìn)氣溫度、工作壓力、負(fù)荷變化四個(gè)方面。
首先,我們看看露點(diǎn)要求的影響?!秹嚎s空氣站能效分級(jí)指南》就“壓縮空氣站能效等級(jí)”根據(jù)綜合輸功效率評(píng)定壓縮空氣站能效分為5級(jí),1級(jí)站能效最高,5級(jí)站最低。不管是1級(jí)站還是5級(jí)站,相同能效等級(jí)下都分為大于3、3~-20、-20~-40、-40~-70和小于-70五段,露點(diǎn)要求越低,能耗允許越高。就是說,想要獲得更低露點(diǎn),需要更多耗能,每個(gè)露點(diǎn)段能耗相差5%以上。(見圖解六)
再看進(jìn)氣溫度的影響,從實(shí)際應(yīng)用來看,進(jìn)氣溫度每升高1度,露點(diǎn)上升1度。在保證露點(diǎn)不變的情況下,進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(shì)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(fù)荷,因此當(dāng)壓縮空氣負(fù)荷發(fā)生變化時(shí),干燥器還按照原有系統(tǒng)進(jìn)行工作造成了能源浪費(fèi)。通常解決方案可以通過聯(lián)控、變負(fù)荷或露點(diǎn)控制等方式來適應(yīng)壓縮空氣負(fù)荷變化,達(dá)到節(jié)能效果。