空压行业必知干燥技术要点！

众所周知，水分是自然界空气所固有的，由于大气环境的相对湿度影响，大气中的水蒸气经过压缩和降温会变成液态水。

 

在压缩空气应用中，水对于压缩空气管路、阀门及使用设备来说会产生腐蚀和破坏，气动元件锈蚀、冰堵等对于特殊生产工艺及流程大为不利，如电厂喷灰、水泥输送等等。可能对产品质量产生严重影响，如电子产品、药品、食品生产等等。

 

因此，压缩空气在应用前，需要去除液态或气态水。这个从压缩空气去除水的方法叫干燥技术。

 

图解一：压缩空气为什么需要干燥器？

 

 

 

水分是自然界空气所固有的，由于大气环境的相对湿度影响，大气中的水蒸气经过压缩或降温，变成液态水。

 

比如下雨或下雪现象，是由于富含水蒸汽的云层遇冷凝结液态水。

 

再比如，一定湿度的大气被空压机压缩到一定压力时，压缩空气中就含有大量的液态水。所以大家就需要经常对储气罐底部放水。

 

由于压力提升或降温，空气中的水蒸汽就会从压缩空气中溢出变成液态水。这对使用压缩空气的用户来说，是极为不利的。

 

1)对于压缩空气管路，阀门及使用设备来说会产生腐蚀和破坏，如气动元件锈蚀、冰堵等；

2)对于特殊生产工艺及流程大为不利，如电厂喷灰、水泥输送等等；

3)也可能对产品质量严重影响，如对电子产品、药品、食品生产质量影响等等；

4)液态水在一定的速度下形成水锤，破坏用气设备，如气缸等。

5)最要命的是压缩空气中含水，会滋生细菌，对人体健康伤害极大。

 

因此，在利用压缩空气工作前必须进行干燥，我们把降低压缩空气水蒸气含量的设备叫压缩空气干燥器。

 

图解二：压缩空气干燥度的如何标定？

 

 

 

空气干燥度，也称为含水量。一般是指一定量的空气中水蒸气的含量，可以用相对湿度、水分压、水含量ppm或露点来标定。

 

在压缩空气应用领域，露点是比相对湿度更有用的术语，用来表示压缩空气中水蒸气的浓度。

 

露点是空气中的水蒸气在一定压力下冷却时开始形成冷凝水的温度。当压缩空气温度和露点相等时，压缩空气的相对湿度为100%。通常有“常压露点”和“压力露点”。

 

常压露点是指在标准大气压下测出空气相对湿度为100%时的温度值。

 

压力露点是指在一定压力下测出空气相对湿度为100%时的温度值。通常在压缩空气干燥器性能指标中用“压力露点”表示。

 

由于许多露点测量仪在测量时，气体放空，此时的露点为常压露点。

 

压力露点肯定比常压露点值要大（右上图），比如7bar压力露点值为3℃时，常压露点值为-20.8℃。

 

它们之间的换算可以用安托因方程式（图解二左上图）或换算图表（图解二左下图）再或者使用换算器（图解二右上图）。

 

露点的测量通常使用露点仪（图解二右下图）。

图解三：压缩空气干燥度评判标准是什么？

 

 

 

空气干燥度，行业中叫压力露点，其高低应根据用户对压缩空气品质需求来确定。

 

不同的压缩空气使用端，有不同的压力露点要求，比如普通流水线生产、仪表气源、气动工具使用、激光切割等，压力露点可以在0℃以上；而精密喷涂、电子芯片生产、高档食品饮料生产及寒冷地区室外管道输送等，压力露点要求在0℃以下。

 

为了使得压缩空气供应商与用户之间对压缩空气干燥度达成共识，国际标准ISO8573-1设定了压缩空气压力露点要求的评判标准。压力露点按气体质量要求从高到低分为7级（图解三左图），这里指有干燥器的分类。其中0级最高，6级最低。分别对应-70℃以下、-40℃以下、-20℃以下、3℃以下、7℃以下、10℃以下。

 

为了更直观地了解Class4～1级压缩空气饱和含水量，图中（图解三右图）做了一个对比，3600m3压缩空气在7bar时候饱和含水量，在压力露点3度20升，-20度4.5升，-40度不到500ml，-70度为10毫升。

 

再看图（图解三左图），4～6级通常使用冷干机，3级以下使用吸干机，膜干燥则在3级以上。

 

建议用户按国标推荐结合自身用气要求，不盲目追求压缩空气高品质。

 

图解四：怎样合理配置压缩空气干燥器？

 

 

 

从图上（图解四上图）我们可以看到，在市场上常见的压缩空气干燥器，有冷干机、无热再生吸干机、微热再生吸干机、鼓风热再生吸干机、转鼓吸干机和压缩热再生吸干机。由于膜式干燥器处理气量小，在此不做讨论。

 

我们知道，在相同处理量的情况下，露点要求越低，干燥器的采购成本和使用成本越高，其耗能也越高。

 

因此，合理配置压缩空气干燥器是压缩空气专业供应商和用户的需求。

 

如何做到合理配置呢？我们再看这张图（图解四下图），从工况条件和气体品质来看：

 

首先，我们分两种不同的工况条件：一个是进气温度38℃，一个是进气温度110℃条件下。以上各种干燥器能达到的压力露点要求及选型，黑点表示推荐，白点表示有条件推荐，横线表示不推荐。

在进气温度38℃时，冷干机推荐于3～10℃；无热、微热、鼓风热再生吸干机推荐于-20～-70℃。

 

在进气温度110℃以上时，通常配多级压缩无油空压机。压缩热和转鼓吸干机推荐使用在3～10℃，有条件推荐在-20～-40℃。

 

图解五：什么因素会影响压缩空气干燥器的露点？

 

 

 

首先，压缩空气干燥器产品质量的好坏会直接影响到露点，这与干燥器的设计和生产质量有关。COPY和过度降成本的产品很容易出现质量问题，由于市场竞争出现的虚标也会造成露点不达标。

 

其次，压缩空气系统选配不当，也会造成露点不达标。可能是不懂得客户需要，也可能是不懂怎么选配，还有就是要求太高，预算太低。该用大流量却选用小流量，该用高品质用了低品质，该用吸干机而使用了冷干机，高温进气时干燥器前没有降温，吸干机前没有去除液态水，除油设施或系统配置不符合标准等等。

 

再就是，干燥器实际使用工况超出标准工况时，见图（图解五左图）。特别是在进气温度高和进气压力低的时候，修正系数没选或没有选对等等。

 

最后就是没有按干燥器使用说明书进行定期按质维护保养，如冷干机冷凝器清洁、排水器的请理、吸干机吸附剂的更换等等。

图解六：什么因素会影响压缩空气干燥器的耗能？

 

 

 

影响压缩空气干燥器能耗的因素主要有露点要求、进气温度、工作压力、负荷变化四个方面。

 

首先，我们看看露点要求的影响。《压缩空气站能效分级指南》就“压缩空气站能效等级”根据综合输功效率评定压缩空气站能效分为5级，1级站能效最高，5级站最低。不管是1级站还是5级站，相同能效等级下都分为大于3、3～-20、-20～-40、-40～-70和小于-70五段，露点要求越低，能耗允许越高。就是说，想要获得更低露点，需要更多耗能，每个露点段能耗相差5%以上。（见图解六）

 

再看进气温度的影响，从实际应用来看，进气温度每升高1度，露点上升1度。在保证露点不变的情况下，进气温度升高1度，干燥器耗能增加5%左右。（见图解六）

 

压力影响分为工作压力和压损，工作压力越低，干燥器越耗能。与标准工况相比，工作压力每降低1bar，耗能增加7～15%。另外，干燥器压损越大，其消耗压缩空气势能越大，压损1bar，耗能增加7%。

 

由于大多数干燥器配置按最大负荷，因此当压缩空气负荷发生变化时，干燥器还按照原有系统进行工作造成了能源浪费。通常解决方案可以通过联控、变负荷或露点控制等方式来适应压缩空气负荷变化，达到节能效果。