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干燥技术在压缩空气中的应用<三>

 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
  <接上期——>
 
  3.3.2系统配置
 
  3.3.2.1冷干机系统配置
 
  要求冷干机处理量不大于额定处理量且工作工况不高于JB/T 10526-2017《一般用冷冻式压缩空气干燥器》规定工况。液态水在进入冷干机前必须除掉。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  3.3.2.2吸干机系统配置
 
  要求冷干机处理量不大于额定处理量且工作工况不高于JB/T 10532-2017《一般用吸附式压缩空气干燥器》规定工况。压缩空气进入吸干机前应尽可能除液态水和除油,否则会引起吸附剂饱和中毒,无法吸附干燥。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  a)以上配置中()内容为可选配置。干燥器后过滤器可根据空气质量需要适当增加配置。
 
  b)除尘过滤器:符合GB/T 13277.1尘3级,油3级(1.0 mg/m3)的过滤器;
 
  c)除油过滤器:符合GB/T 13277.1尘2级,油2级(0.1 mg/m3)的过滤器;
 
  d)高效过滤器:符合GB/T 13277.1尘1级或2级的过滤器。
 
  3.3.3使用工况
 
  3.3.3.1冷干机使用工况应参照2.1.6冷干机选型指南。
 
  3.3.3.2吸干机使用工况应参照2.2.5吸干机选型指南。
 
  3.3.4维护保养
 
  3.3.4.1冷干机的维护保养要求
 
  ①冷干机的使用实际工况应该严格遵循JB/T 10526-2017《一般用冷冻式压缩空气干燥器》规定工况;
 
  ②定时清理机器内外的灰尘,特别是冷凝器翅片上的灰尘;
 
  ③定时检查和清洗排污装置,保证排污顺畅;
 
  ④定时检查各电器元件是否有损坏或接触不良,特别是制冷压缩机和风扇的运行是否正常;
 
  ⑤关注机器的压力表是否在正常工作区域,及时发现及时维护。
 
  ⑥特别关注冷干机入口不能有液态水进入。
 
  3.3.4.2吸干机的维护保养要求
 
  ①吸干机的使用实际工况应该严格遵循JB/T 10532-2017《一般用吸附式压缩空气干燥器》规定工况;
 
  ②定时清理机器内外的灰尘;
 
  ③保证仪表准确完好,定期校验;
 
  ④定时巡视吸干机的工作情况,特别是气动切换阀等阀件动作的准确性和泄漏情况。如有故障及时维修;
 
  ⑤关注干燥剂的磨损情况,及时补充和更换;
 
  ⑥特别关注吸干机入口不能有液态水和油,对于前置过滤器应定期检查和更换。
 
  四、干燥技术在压缩空气节能的应用
 
  对于压缩空气系统中的净化设备来说,它们不生产压缩空气,只是压缩空气的清洁工。净化设备耗能只是为了追求更洁净的压缩空气。
 
  高品质的压缩空气不可能不劳而获,对于压缩空气净化设备的耗能占比来说,90%以上的能耗是用来除水,因此压缩空气干燥器的节能是我们关注压缩空气净化设备节能的重点。
 
  在保证压缩空气的品质情况下,压缩空气干燥器的耗能主要在以下三个方面(水和机房散热除外):耗电、耗气、压降。常规压缩空气干燥器能耗见表15。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  从耗能的角度,在保证压缩空气品质的条件下,不要过度使用干燥器,能用冷干机就不要用吸干机;能用外加热再生就不用无热再生;外加热再生吸干机最节能。
 
  4.1冷干机实际耗能分析
 
  在冷干机的样本和铭牌上是看不见总功耗数据的。表15也是在规定工况下计算,如果使用工况及空气质量等级要求发生变化时,其能耗也会变化。冷干机耗能主要在以下三个方面(水和机房散热除外):压降、耗气、耗电。
 
  4.1.1“压降”对于冷干机节能来说是个不大不小的问题。
 
  ①在《压缩空气干燥器的节能方法探讨》文中已经提出:在满足设计标准时,满负荷时冷干机的压降能耗占空压机能耗1.5%。就是说按JB/T 10526-2017《一般用冷冻式压缩空气干燥器》设计标准0.7MPa工作压力下,标准允许压降<3%=0.021MPa=1.47%(压缩空气系统中压力降低0.1MPa,耗能7%);所以在标准规定值的压降,已经把冷干机的压降能耗降得很低了,如果为了不到1%的节能,再希望把压降降低一半:△P<0.01MPa以下,制造成本会大大增加,对于大多数用户来说不划算。
 
  ②如果负荷减少和变化的情况下,冷干机压降耗能将会同步减少和变化。工况变化时(这里指进气温度变化)对压降影响不大。所以压降问题对于冷干机来说只要符合标准生产,“压降”耗能不需要考虑得太多。
 
  ③做合同能源管理的企业可以关注冷干机的压降。如40m3/7bar冷干机,把压降从0.21bar做到0.1bar,6000h/年工作时间计算,可节约电能=250*(0.21-0.1)*7%*6000=11550kW/h。
 
  4.1.2“耗气”对于冷干机节能来说主要在排水器上。
 
  ①如果用电子定时排水器,可能会有排空现象存在。具不完全统计,一个3.2mm口径的电排耗气一年大约2640kW。如果选择零排放排水器,每年可节约2112元电费(0.8元/度)。然而无论什么样的排水器,负荷及工况的变化都不会改变其耗气的大小。
 
  ②做合同能源管理的企业一定要用零耗气排水器,毕竟一个空压站不止有一只排水器且几个月就可以收回投资成本。
 
  ③据上海日益统计,上海日益这五年来平均每年销售零耗气排水器10000个,共为国家节电1亿元人民币。
 
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  4.1.3“耗电”才是冷干机最主要耗能指标。
 
  下面我们分五个条件:露点、进气温度、出口温度、环境温度及负荷来解读:
 
  ①“露点”对冷干机耗电的影响
 
  按ISO8573-1-2010标准:冷干机露点温度分三档:3℃、7℃、10℃。图22是冷干机蒸发器能将压缩空气降低到这三个温度时的所需制冷量对比,每档相差10%左右。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  表16举例计算风冷型冷干机处理量40m3/min在7bar时,由于压力露点要求不同,其耗能也不一样。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  因此冷干机要选择合适的压缩空气压力露点,切勿贪低,除了采购成本外,运行费用差别也很大。
 
  ②“进气温度”对冷干机耗电的影响
 
  我们参照JB/T 10526-2017  《一般用冷冻式压缩空气干燥器》设计标准中进气温度38℃,压力露点温度10℃/0.8MPa为标准比较,如果按样本标注最高温度46℃,其耗电将增加30%左右。见图23。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  表17举例风冷型冷干机处理量40m3/min在7bar时,由于进气温度不同,其耗能也不一样。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  因此,对于冷干机进气温度越低越节能。
 
  ③“出口温度”对冷干机耗电的影响
 
  由于在标准中没有规定出口温度值,所以各种冷干机出口温度五花八门,有暖手的,有冰凉的,还有结露的。其实出口温度不仅关系影响到管路外壁生锈,对冷干机耗能也大有影响。
 
  同样进气温度38℃,出气温度30℃,压力露点温度10℃在7bar下为标准比较,如果出气温度25℃,其耗电将增加26%,见图24,冷干机出口温度越接近进气温度,其耗能越小。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
 
  做合同能源管理的企业一定要关注冷干机的出口温度。
 
  表18举例风冷型冷干机处理量40m3/min 在7bar时,由于出口温度不同,其耗能也不一样。
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  因此,对于冷干机出气温度越接近进气温度越节能。
 
  ④“环境温度”变化对冷干机耗电的影响


 
  JB/T 10526-2017《一般用冷冻式压缩空气干燥器》标准工况规定环境温度38℃。假设压力露点温度不变,如果环境温度45℃,其耗电将增加40%左右。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  因此,对于冷干机环境温度越低越节能。
 
  ⑤“工作压力”变化对冷干机耗电的影响
 
  JB/T 10526-2017《一般用冷冻式压缩空气干燥器》标准工况规定工作压力0.7MPa,假设压力露点温度不变,如果实际工作压力0.6MPa,其耗电将增加7%左右。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  因此,对于冷干机工作压力越高越节能。
 
  ⑥“负荷”变化对冷干机耗电的影响最大
 
  大多数冷干机都是采用固定输出功率且按最大负荷配置,当压缩空气处理量发生变化时,冷干机的耗功却固定不变,就造成了冷干机耗电的浪费。如图27上图所示。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  特别是几台空压机配一台冷干机的情况下,当空压机排气减少时,冷干机却全负荷运转,空耗50%以上都有可能。
 
  比如某客户三台90kW空压机配一台冷干机处理量40m3/min 风冷型,如果每天冷干机的负荷都不能满载,如果冷干机实际功耗能够跟随客户用气量进行变化(比如使用变频冷干机,能耗如图27下图所示),其耗电也差别很大。见表19。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>

当然,上面只是一个用户的案例,实际千千万万个客户的压缩空气负荷或多或少都有变化,因此让传统冷干机节电50%以上不是梦。建议如下:
 
  ◆在多台空压机的机房,一对一的冷干机配置方式,采用联控方法使得冷干机随空压机启停,可以很好的解决负荷变化时冷干机节电的困惑。图28是西安厚德为佛玻集团某厂设计的10台套机组联控,每年可节电量200万元。
 
  ◆而在一对一的冷干机配置下,特别是近年来永磁变频喷油螺杆空压机盛行,在空压机负荷及实际工况产生波动时,冷干机采用露点控制+变频技术,可以有效解决实际工况变化对冷干机耗电的影响。
 
  ◆做合同能源管理的企业一定要关注冷干机的负荷变化因数,这里也是今后节能重点之一。
 
干燥技术在压缩空气中的应用<三>
 
  参考资料
  JB_T 10526-2017 《一般用冷冻式压缩空气干燥器》;
  JB_T 10526-2017 《一般用冷冻式压缩空气干燥器》;
  ISO 8573-1 2010 《压缩空气 第1部分:污染物和纯度等级》;
  T/CGMA033001-2018《压缩空气站能效分级指南》;
  T/CGMA ××××—××××《一般用压缩空气干燥器选型指南》征求意见稿;
  《压缩空气干燥与净化设备》;
  《压缩空气应用指南》;
  《容积式压缩机技术手册 化工、动力、制冷》。
 
  作者简介
  第一作者:梁柳生,广西柳州,大学本科。高级工程师,1990开始从事空压机行业工作;有在国企、合资及外企工作经历,其中22年在AC集团工作。先后从事过空压机及后处理设备的产品设计、产品工艺、生产管理、产品质量跟踪服务等及全国销售总监,并有在欧洲学习和工作的经历。2017年创办上善气体工作室,专业从事压缩空气系统研究,精益生产管理及销售的培训工作。国家标准JBT10526-2005《一般用冷冻式压缩空气干燥器》第一起草人,全国压缩机标准化技术委员会副主任委员。
  第二作者:梁翰林,上善气体工作室讲师助理。
 
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