综述
SUMMARY

压缩空气系统节能中冷干机的重要性讨论

  随着市场的发展,基于金融模式的压缩空气系统节能服务(以下简称新商业模式)已被迭代并进入V2.0时代,如果分为前与后市场的话,此时,已进入“市场后时代”。经过差不多8年(2012年开始至今)的市场摸索与碰撞,市场教育与普及,压缩空气系统节能不论是从节能服务公司的角度,还是从用能企业的角度,均已从片面追求最大化节能率过渡到追求最大化节能率的同时,更注重系统的高稳定性与轻维护性及精细化运营,也许这是很多节能服务公司血与泪的总结,因为建立在不稳定与重维护基础上最大化节能率的系统只会是市场与企业“杀手”。

  高稳定性主要体现在压缩空气节能服务系统能7*24*365平稳运行,持续供气,并保持稳定的节能效率。任何一个环节上的不稳定,都会给节能服务公司与用能企业带来经济损失,这些环节包含空压机、后处理、输送管道以及用气设备等。如:最明显的就有因电压波动引起、电源质量(谐波)、环境温度、机头质量、运行高温、油分压差、压缩空气含油量等引起的空压机问题;还有因环境温度、压缩机故障、排水、冷媒泄漏等引起的冷干机问题,导致除水效果不好等等,这些都是压缩空气系统节能服务的“祸害”,必须予以消除。

  轻维护性主要表现在:1)转变经营思维,由以前的“经销商靠维修与保养赚大钱”转变为“节能服务商靠免维修与轻保养赚大钱“的经营思维,轻维护也可泛指为免维护;2)实质上的轻维护,是指最大限度的降低系统意外维修的概率与常规保养的频次,如,是否可以将以前一年一大修,变为三年一大修,甚至更长的时间一大修;将2000小时一保养,变12000小时一保养,从而达到将维护费用与项目成本大大降低与使双方收益更大化的目的。所以,高稳定性与轻维护性是压缩空气节能服务业务的两大挑战。接受这个挑战的是整个压缩空气系统,也就包括了冷干机,据不完全统计,传统(目前市场上的)冷干机几乎很难应对这样的挑战,那么不锈钢冷干机能否应对这样的挑战呢?

  冷干机是压缩空气系统中专用于去除压缩空气中所含水、水雾的净化设备(核心功能)。为了应对压缩空气系统节能服务的挑战,在系统中的冷干机,除完成核心除水功能需求外,还要满足V2.0时代系统的新要求即高稳定性与轻维护性。

  真正意义上的不锈钢冷干机并不是传统冷干机的简单迭代版本(即把外壳换为不锈钢壳的或是把铜管换为不锈钢管等简单的替换),而是基于冷冻式除水的基本原理,在冷干机的结构设计上进行优化与颠覆式创新(将蒸发器、热交换器与气水分离器进行三合一),并选用性能更好的不锈钢管材制造成冷干机的核心部件,以此,研制成不仅在除水性能上优于传统冷干机,还兼具高稳定性、轻维护、更耐用的新型不锈钢冷干机。

  冷干机根据其设计原理,本应的一种使用寿命无限、运行费用极低的净化设备(与吸附式干燥、吸收干燥、膜渗透法干燥相对比),但在实际工作中存在一些问题:

  1)传统冷干机使用一定的时间后,其采用的铜铝翘片式的换热管易被腐蚀,冷媒泄漏导致冷干机除水失效,从而影响生产的案例时常发生。在传统商业模式中,这样的问题归结于用能企业自己的责任,但在新商业模式中,这样的问题将给节能服务商带来可怕的经济损失与商誉受损,经济损失包含维修费用、更换新设备费用以及因水导致产品质量损失。新型不锈钢冷干机则采用304无缝不锈钢制成一定“厚度”的换热管与用一定“厚度”的不锈钢片做成翘片,并进行结构上的创新,解决不锈钢材料的热效率问题,提高整体换热性能,在相同的换热面积下,总体的传热系数比铜管提高一定的比例。因不锈钢材料耐腐蚀,彻底杜绝蒸发器泄漏,保守可以达到10年以上无泄漏。

  2)日常选择冷干机时,我们按在使用压力下压缩空气的露点温度(压力露点)至少要比可能出现的最低环境温度低6~10℃的原则,但目前市场上很多传统冷干机设计的压力露点是2~10℃,但实际是上20℃以上(笔者做节能服务时,用某品牌露点仪对众多冷干机的压力露点进行实测的数据),虽在一定的环境下有除水效用,并且随着运行时间的延续,其压力露点数值还会不断的上升,直至很快失去除水效用,这样的高露点与露点漂移现象(露点偏移与蒸发器所使用的材料有直接关系)是绝对不能被节能服务所接受的。而采用不锈钢材料蒸发器的新型不锈钢冷干机,解决了露点高与露点漂移的问题,使露点更低,更稳定。

  3)因冷干机使用环境气候的变化,传统冷干机在不同的季节,因压缩空气在冷热交换系统里进行了不充分的冷热交换,会出现出气口结露,并会导致管道堵塞。新型不锈钢冷干机在采用不锈钢材料的基础上,进行热交换器的结构创新,增强热交换效率,并保持热交换的持久稳定,彻底杜绝出气口结露的问题。还可以有效降低制冷负荷,使新型冷干机的能耗较传统冷干机低20%左右。这样的效果与能耗低正是节能服务的追求。

  4)未经过滤与净化处理的压缩空气,可能含有一定腐蚀性的油、气体等物质,这类压缩空气进入传统冷干机后,对气路管道进行腐蚀,一方面如前述会影响热交换效果与造成蒸发器泄漏,另一方面腐蚀后的杂质会对压缩空气造成二次污染和堵塞排水器,造成机器积水从而影响除水效果。新型不锈钢冷干机所有压缩空气系统均采用304不锈钢材料,含进出气口管道与法兰、蒸发器筒体,可长期有效防止压缩空气二次污染。

  通过以上几个方面的简要分析,因为新型不锈钢冷干机克服了传统冷干机因材料问题导致的稳定性弱的问题,也克服了因材料问题导致运行后期可能出现除水失效而维护频次高的问题。经实践证明:

  1)不锈钢冷干机的压差也要比传统冷干机少一个数量级以上,将有利于降低冷干机的能耗,为节能服务作贡献;

  2)不锈钢冷干机的后级过滤器中是没有水排出来的,有力的证明了不锈钢冷干机的除水效果,有利于提高过滤器的使用寿命,甚至可以降低后续吸附式干燥机的负荷和提高吸附剂的使用寿命,达到节省费用开支与成本的作用。

  笔者认为,压缩空气系统节能服务是压缩空气系统行业上的“皇冠业务”,收益大、风险高,但从这次疫情对某些公司压缩空气系统节能服务项目的影响来看,知名大企业的项目影响较小。尽管如此,高稳定性与轻维护性依然是节能服务项目的关键要素,为此,新型不锈钢冷干机是节能服务项目配套的优选项。

  对于此文也许大家有以下疑惑,欢迎随时通过各种方式进行技术沟通与交流:

  1.由于不锈钢管的传热效率低于紫铜管的传热效率,不明白新型不锈钢冷干机如何采用304无缝不锈钢制成高效率的换热管,能替代铜管(包括蒸发器和冷凝器),正常情况下,不锈钢管做的蒸发器体积要比铜管的大得多,为保证传热效率,必须要减少不锈钢管的管壁厚度,同时让钢管的柔韧性更差,抗震动性差;

  2.如果冷干机的匹配正常,整体工作正常,出口的空气都是没有水的,这是冷干机的基本要求和功能,为什么有些大部分冷干机就是达不达这样的效果呢?

  3.全部采用不锈钢材料的成本如何控制(含材料成本,加工成本等)?

  4.冷干机的蒸发器,热交换器和气水分离器一直是三合一的,是不是颠覆式创新?

  笔者注:

  特别感谢YY净化科技廖志远技术总监给予的技术指导,

  以及无锡爱景节能科技潘柯兴先生与赵工的指导!

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