【壓縮機(jī)網(wǎng)】用戶使用端的壓縮空氣含水量的多少應(yīng)根據(jù)用戶對(duì)壓縮空氣的品質(zhì)需求來確定。由于大氣經(jīng)過空壓機(jī)壓縮為壓縮空氣，空壓機(jī)出口溫度一般為：環(huán)境溫度+10～20℃（風(fēng)冷），環(huán)境溫度+8～15℃（水冷），一般來說其壓力露點(diǎn)溫度都會(huì)在40～50℃，但在氣體輸送過程中（特別是管道較長或環(huán)境溫度較低）會(huì)降溫向環(huán)境溫度靠攏，此時(shí)就會(huì)不斷有水析出，影響客戶的使用。

　　用戶對(duì)壓縮空氣含水量要求：壓力露點(diǎn)≤0℃時(shí)，則干燥器選用吸干機(jī)。見下表中壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)在Class3以下。

　　下面我們通過十圖十解來了解市場上最常見和最實(shí)用的吸干機(jī)知識(shí)。

　　圖解一：吸干機(jī)為什么叫XX熱再生吸干機(jī)？

　　吸干機(jī)的原理：當(dāng)壓縮空氣通過吸干機(jī)時(shí)，工作塔內(nèi)的吸附劑將壓縮空氣中的水蒸氣吸附，除去壓縮空氣中的水分，從而達(dá)到壓縮空氣干燥的目的。同時(shí)，再生塔內(nèi)的吸附劑需要脫附（再生），從而實(shí)現(xiàn)切換時(shí)可以繼續(xù)吸附（工作）。

　　吸干劑在吸附時(shí)是內(nèi)能減少的過程，不但不需要外界能量，而且還以放熱的形式向外輸送能量。因此，任何形式的吸干機(jī)吸附過程均無需氣或熱介入。

　　吸干劑在再生時(shí)是內(nèi)能增加的過程，因此，需要外界能量補(bǔ)充，通常需要提高溫度或降低水分壓力進(jìn)行再生。因此，無熱再生需要消耗成品氣來再生吸附劑，微熱再生耗電耗氣來再生吸附劑，鼓風(fēng)熱再生耗電來再生吸附劑，壓縮熱再生耗熱來再生吸附劑。

　　無論是無熱、微熱、鼓風(fēng)熱還是壓縮熱再生式吸干機(jī)（見圖解一），區(qū)別在于再生方式不同，而吸附過程類似。（見圖解一右上）：當(dāng)工作塔出口區(qū)域吸附劑的吸附量與壓縮空氣出口含水量達(dá)成動(dòng)態(tài)平衡后，吸附劑對(duì)壓縮空氣失去了干燥能力，此時(shí)需要再生了。

　　吸干機(jī)的露點(diǎn)深度取決于再生，就像挖坑種樹一樣，（見圖解一左上），坑挖得越深（消耗再生能量越多），樹長得越大（露點(diǎn)越低）。所以工作流程和周期是關(guān)鍵，吸干機(jī)的干燥能力在理論上取決于再生能力， 所以，吸干機(jī)根據(jù)再生原理和流程，僅消耗一定量成品氣再生吸附劑的吸干機(jī)叫無熱再生式吸干機(jī)，消耗一定量成品氣及電量來再生吸附劑叫微熱再生式吸干機(jī)，消耗一定量環(huán)境氣體氣及電量來再生吸附劑叫鼓風(fēng)熱再生式吸干機(jī)，利用壓縮機(jī)余熱來再生吸附劑叫壓縮熱再生式吸干機(jī)。

　　圖解二：吸干機(jī)是如何工作的？

　　吸干機(jī)通常需要兩個(gè)塔體或空間：當(dāng)一個(gè)塔體吸附的時(shí)候，另一個(gè)塔體再生；（見圖解二下）

　　吸附劑工作的時(shí)候，吸附和解析不是絕對(duì)的，而是同時(shí)在進(jìn)行（并不是吸附時(shí)不解析，也不是解析時(shí)不吸附），只是他們工作時(shí)的速率不一樣。（見圖解二上）

　　根據(jù)吸附劑這樣的特性，吸干機(jī)工作主要有三個(gè)步驟：吸附、再生和吹冷切換。

　　吸附過程：（見a）由于壓縮空氣相對(duì)濕度高，而吸附劑相對(duì)濕度低，此時(shí)，吸附速率>解析速率。吸附劑不斷吸附壓縮空氣水分，使得壓縮空氣獲得干燥。

　　解析過程：（見b）吸附劑相對(duì)濕度高，通過對(duì)再生氣體加熱、降壓等方式使吸附劑濕度不斷降低，此時(shí)，解析速率>吸附速率。達(dá)到吸附劑再生目的。

　　吹冷切換過程：（見c）當(dāng)解析速率=吸附速率時(shí)，吸附劑的相對(duì)濕度達(dá)到飽和（既不能吸附，也不能再生），工作塔準(zhǔn)備切換了，切換前先把再生塔體溫度降低到室溫，這是吹冷的過程。

　　圖解三：什么情況下用分子篩比氧化鋁效果好？

　　吸干機(jī)的干燥效果（露點(diǎn)）需要通過吸附劑吸附壓縮空氣中的水分來實(shí)現(xiàn)。

　　對(duì)于一定量的吸附劑，其吸附容量越大，吸附效果就越好。

　　很多朋友認(rèn)為，分子篩吸附效果一定比活性氧化鋁好！是不是這樣呢？

　　我們看看圖解三，在相對(duì)濕度60%以上時(shí)，活性氧化鋁的吸附能力強(qiáng)于分子篩，在相對(duì)濕度低于50%，分子篩的吸附能力強(qiáng)于活性氧化鋁。

　　由于壓縮空氣進(jìn)入吸干機(jī)的相對(duì)濕度基本在100%，因此工作塔進(jìn)口位置使用活性氧化鋁可以提高吸附劑的吸附效率；

　　壓縮空氣進(jìn)入工作塔中段后，由于壓縮空氣的相對(duì)濕度不斷降低，活性氧化鋁的吸附能力也在不斷下降。

　　當(dāng)相對(duì)濕度低于50%的時(shí)候，如果使用分子篩吸附，既能保障吸附效果，又可以減少填充量。

　　因此，在低露點(diǎn)要求的吸干機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，往往是氧化鋁和分子篩一起使用，即2/3的氧化鋁填充在塔體的進(jìn)氣口處，1/3的分子篩填充在塔體的排氣口。

　　圖解四：為什么高溫加熱再生吸干機(jī)需要分子篩？

　　我們經(jīng)常提到壓縮空氣品質(zhì)與節(jié)能是客戶的需求，高品質(zhì)的壓縮空氣是需要付出代價(jià)的。

　　前面我們講到：吸干機(jī)的吸附是一個(gè)放熱的過程，不需要消耗能量；而再生則是吸熱過程，需要耗氣或耗熱。同時(shí)再生程度越好，吸干機(jī)的露點(diǎn)才能越低。因此對(duì)于大流量、低露點(diǎn)壓縮空氣的需求，無論是耗氣的無熱再生還是耗電耗氣的微熱再生吸干機(jī)都無法實(shí)現(xiàn)節(jié)能，需要高溫加熱再生吸干機(jī)。

　　再生時(shí)，加熱溫度越高，再生就越徹底。

　　從圖解四上看，硅膠、活性氧化鋁、分子篩這三種吸附劑。分子篩耐熱溫度是最高的，非常有利于吸干機(jī)追求低露點(diǎn)時(shí)的高溫再生流程。

　　在相同進(jìn)氣條件下，分子篩具有以下三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

　　1.分子篩是唯一高溫可用的吸附劑，在1.3% 相對(duì)濕度時(shí)比相同條件下的氧化鋁吸附能力大10倍，比硅膠大20倍。

　　2.分子篩在深度吸附時(shí)可以使壓縮空氣中的殘留水分做到只有1～3ppm。

　　3.再生溫度越高，再生效果越好（種樹的坑挖得越深）。分子篩的再生溫度200-250℃；氧化鋁的再生溫度160-190℃；硅鋁膠的再生溫度120-130℃。

　　因此，再生塔需要250℃高溫加熱時(shí)，吸干機(jī)需要分子篩。

　　圖解五：吸干機(jī)設(shè)計(jì)理論的依據(jù)是什么？

　　吸干機(jī)通常比冷干機(jī)貴，不僅是因?yàn)楦稍餁怏w后的含水量更少、制造成本更高，同時(shí)也是因?yàn)槲蓹C(jī)的設(shè)計(jì)更難。

　　吸干機(jī)的干燥原理與冷干機(jī)完全不同。吸干機(jī)是利用吸附劑吸附水的物理特性來干燥壓縮空氣，而冷干機(jī)是通過降低壓縮空氣的溫度可以使空氣含濕量降低而獲得干燥。

　　吸干機(jī)干燥效果與吸附劑的吸附量有關(guān)，而吸附量的大小與吸附劑及吸附質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓力等因素有關(guān)。

　　對(duì)于特定的吸附劑與吸附質(zhì)，吸附量X與壓力p、溫度T可用圖上公式來表示：

　　X=f(T，p)

　　上式中有三個(gè)變量(X、T、p)，固定一個(gè)變量，研究其它兩個(gè)變量之間的關(guān)系所得到的曲線稱為吸附熱力學(xué)曲線。

　　吸干機(jī)設(shè)計(jì)理論依據(jù)來自于三條吸附熱力學(xué)曲線。見圖中a等溫吸附曲線；b等壓吸附曲線；c等量吸附曲線。

　　1.等溫吸附曲線（圖a）：溫度T是常數(shù)時(shí)，壓力越大，吸附量越大；反之，壓力越小，解析量越大。

　　如無熱再生式吸干機(jī)，吸附塔內(nèi)壓力高，在吸附時(shí)，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量大。而再生塔的壓力低，再生時(shí)，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量小。通常我們稱為變壓吸附。

　　2.等壓吸附曲線（圖b）：壓力P是常數(shù)時(shí)，溫度越低，吸附量越大；反之，溫度越高，解析量越大。

　　如微熱再生式吸干機(jī)，吸附塔內(nèi)溫度低，在吸附時(shí)，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量大。而再生塔的溫度高，再生時(shí)，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量小。通常我們稱為變溫吸附。

　　3.等量吸附曲線（圖c）：吸附或再生量是常數(shù)時(shí)，溫度越高，水分壓越大；反之，溫度越低，水分壓越小。

　　如鼓風(fēng)加熱再生式吸干機(jī)，吸附塔內(nèi)壓力高、溫度低，在吸附時(shí)，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量大。而再生塔的壓力低、溫度高，再生時(shí)，吸附劑吸附量（吸附壓縮空氣中水的量）要比解析量小。通常我們?yōu)榱俗屢欢康奈絼┰诠ぷ鲿r(shí)，既能達(dá)到我們需要的壓縮空氣露點(diǎn)，又能通過提高解析條件達(dá)到徹底再生，此時(shí)我們需要等量吸附。

　　圖解六：等溫吸附曲線是什么類型吸干機(jī)的理論基礎(chǔ)？

　　無熱再生式吸干機(jī)的設(shè)計(jì)原理主要參考“等溫吸附曲線”理論。由于無熱再生式吸干機(jī)工作時(shí)（吸附和再生）均沒有外界能量輸入，吸附時(shí)主要是通過提高進(jìn)氣相對(duì)濕度來提高吸附劑的吸附能力；同時(shí)再生時(shí)利用一部分相對(duì)濕度低的成品氣體降壓來降低吸附劑的水分壓，并且利用儲(chǔ)存在吸附劑內(nèi)的吸附熱的方式，對(duì)吸附劑進(jìn)行解析。

　　我們先看圖解六左圖的圖a，工作壓力增加，吸附劑的吸附量也增加（各種吸附劑的吸附量及增加率有大有?。@就是在吸附過程希望得到的結(jié)果。反之，工作壓力下降，吸附劑的吸附量也減少（各種吸附劑的吸附量及減少率有大有?。?，這就是利用這樣的特性達(dá)到解析的目的。

　　我們?cè)倏磮D解六左圖的圖b，在相同壓力下，溫度越低，吸附量越高；同一個(gè)溫度下，壓力越高，吸附量越高。反之，溫度越高，吸附量越低，解析越容易。

　　這就是為什么無熱再生式吸干機(jī)的工作周期短的原因，因?yàn)闊o熱再生式吸干機(jī)在吸附時(shí)放熱，熱量堆積會(huì)使吸附劑床身溫度上升，影響吸附效果。同時(shí)，解析時(shí)吸熱，由于無熱再生式吸干機(jī)沒有外在能量介入，吸附時(shí)堆積的吸附熱對(duì)于吸附劑解析來說又是難能可貴的，因此，工作周期設(shè)置為10分鐘。

　　由于無熱再生式吸干機(jī)的再生需要消耗一定量成品氣，因此，再生氣體多了，壓縮空氣系統(tǒng)耗能增加；如果再生氣體量不夠，又會(huì)影響露點(diǎn)溫度。

　　我們?cè)倏磮D解六右圖，在不同工作壓力下，理論計(jì)算所需的再生耗氣量差別。

　　1.工作壓力在6bar（a）時(shí)：通過理論計(jì)算，所需耗氣量在25%。

　　2.工作壓力在15bar（a）時(shí)：通過理論計(jì)算，所需耗氣量在10%。

　　因此吸附塔與再生塔的壓力差越大，所需的耗氣量越??！

　　圖解七：等壓吸附曲線是什么類型吸干機(jī)的理論基礎(chǔ)？

　　微熱再生式吸干機(jī)主要參考“等壓吸附線”理論，吸附劑的解析時(shí)有一定的外界輸入能量（電加熱）可以降低一定的再生氣量，主要是通過提高再生氣溫度和降低水分壓的方式進(jìn)行解析。

　　我們先看圖解七左圖，相同壓力下，吸附劑吸附量與溫度的關(guān)系。

　　前面我們說過，吸附與解析是同時(shí)進(jìn)行的，就看他們的工作速率誰大，誰就主導(dǎo)過程。當(dāng)再生塔工作時(shí)，我們需要解析的速率越大越好。因此在圖上我們可以看到，隨著溫度升高，吸附量逐步減少，也就是再生量增大。因此相對(duì)于無熱再生式吸干機(jī)來說，微熱再生式吸干機(jī)再生壓力沒有變化，而再生溫度卻提高了很多，通過消耗電（加熱），可以減少再生氣體的耗氣量。

　　我們?cè)倏磮D解七右圖，在8bar（a）工作壓力下，理論計(jì)算所需的再生耗氣量。

　　通過理論計(jì)算，所需耗氣量在9.8%。

　　因此通過對(duì)再生塔的加溫，可以使再生量增加，微熱再生式吸干機(jī)所需的耗氣量比無熱再生式吸干機(jī)要小！

　　圖解八：等量吸附曲線是什么類型吸干機(jī)的理論基礎(chǔ)？

　　鼓風(fēng)熱再生式吸干機(jī)主要參考“等量吸附線”理論，吸附劑的解析利用鼓風(fēng)機(jī)抽取環(huán)境空氣代替昂貴的成品氣，并通過外界輸入能量（電加熱），提高再生氣溫度和降低再生水分壓的方式進(jìn)行解析，少量成品氣經(jīng)節(jié)流后利用再生塔吸附劑床層余熱二次再生并吹冷，使吸附劑恢復(fù)活性。

　　我們先看圖解八左圖的等量吸附曲線，揭示了吸附量、壓力及溫度的關(guān)系。

　　相同吸附量下：

　　1)溫度越低，水分壓力越低（獲得露點(diǎn)低）（吹冷過程）；

　　2)相同溫度下，壓力越高，吸附量越高。（吸附過程）；

　　3)相同壓力下，要想再生量大，溫度需要越高。（再生過程）。

　　鼓風(fēng)熱再生式吸干機(jī)通常工作周期為8小時(shí)，吸附過程與無熱再生式和微熱再生式吸干機(jī)原理是一樣的，但再生方式不一樣。

　　我們?cè)倏磮D解八右圖，鼓風(fēng)熱再生式吸干機(jī)由于再生氣來自大氣環(huán)境，這就大大減少對(duì)成品氣的需要。通過對(duì)大氣進(jìn)行加熱，可以降低再生氣體的濕度，使得再生塔內(nèi)的吸附速率降低，而再生速率提高，只要達(dá)到一定的高溫，再生塔內(nèi)的吸附劑可以徹底再生。但是在塔體切換前必須要吹冷。這時(shí)需要消耗成品氣來吹冷和深度再生。

　　在8bar（a）工作壓力下，通過理論計(jì)算，鼓風(fēng)熱再生式吸干機(jī)所需耗氣量在3.8%。

　　零氣耗鼓風(fēng)熱再生式吸干機(jī)的吸附和再生流程沒有變化，不同的是吹冷過程，利用冷卻器把吹冷氣（從大氣取）進(jìn)行冷卻，降低吹冷氣體相對(duì)濕度和溫度達(dá)到對(duì)再生塔吸附劑吹冷，從而節(jié)省了成品壓縮空氣。零氣耗鼓風(fēng)熱再生式吸干機(jī)并非完全不用成品氣，在吹冷結(jié)束前還是需要一點(diǎn)成品氣（1%左右）對(duì)再生塔進(jìn)行吹掃，使吸附劑能再生完全。但不到1%耗氣量可以忽略不記，因此稱為零耗氣。

　　圖解九：怎樣知道吸干機(jī)是不是copy？

　　前面圖一講過：無論什么形式的吸干機(jī)，其吸附機(jī)理都是一樣的，只是再生方式不同而已。

　　我們?cè)谠O(shè)計(jì)吸干機(jī)的時(shí)候一定需要計(jì)算接觸時(shí)間，如果設(shè)計(jì)人員沒有經(jīng)過對(duì)接觸時(shí)間的計(jì)算，吸干機(jī)肯定是copy的。

　　接觸時(shí)間就是壓縮空氣與吸附劑接觸的時(shí)間，它決定了工作塔內(nèi)吸附劑床層高度及壓縮空氣在工作塔的流速，接觸的時(shí)間越長，壓縮空氣的干燥度越高。

　　圖解九上圖是吸干機(jī)進(jìn)氣含水量、出口露點(diǎn)與接觸時(shí)間的關(guān)系圖。可以看出：

　　1)相同的進(jìn)氣含水量（假設(shè)20g/m3），看紅線，接觸時(shí)間越長，壓縮空氣露點(diǎn)越低；

　　2)相同的出口露點(diǎn)（假設(shè)-64℃），看黃線，進(jìn)氣含水量越高，需要的接觸時(shí)間越長；

　　3)相同的接觸時(shí)間（假設(shè)4.55s），看最上面的曲線，進(jìn)氣含水量越高，出口露點(diǎn)越高。

　　通常在吸干機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，接觸時(shí)間一般選擇4～8s，分子篩選擇3～5s，氧化鋁選擇6～8s。

　　作為吸干機(jī)設(shè)計(jì)來說，先計(jì)算接觸時(shí)間，再校核其他參數(shù)，再計(jì)算，再校核，不斷接近最佳參數(shù)，才能得到理想的吸干機(jī)。

　　沒有經(jīng)過對(duì)接觸時(shí)間的計(jì)算造出來的吸干機(jī)，肯定是COPY的。

　　圖解十：對(duì)于吸干機(jī)節(jié)能，為什么說再生能用電就不用氣？

　　壓縮空氣的品質(zhì)要求越高，付出的代價(jià)就越高。這不僅是指設(shè)備的采購成本，而且包括設(shè)備的使用成本更高。

　　前面我們說過，吸附過程不需要外界能量輸入，而再生過程和吹冷過程則需要消耗氣或熱。因此吸干機(jī)耗能主要在再生過程和吹冷過程。

　　我們先看圖解十左圖，有三條能耗曲線分別代表了在市場上用量最多的三種吸干機(jī)單位成品氣電耗。其中能耗最高的為無熱再生式吸干機(jī)、其次為微熱再生式吸干機(jī)，最低為鼓風(fēng)加熱再生式吸干機(jī)。

　　大氣變成壓縮空氣需要耗電能且電能的利用率不到20%，如果再生或吹冷時(shí)使用了壓縮空氣成品氣，成品氣的成本不僅需要耗電壓縮，也需要耗電加熱，此時(shí)使用成品氣再生越多，越耗能。這就是在空壓機(jī)站設(shè)計(jì)手冊(cè)中提出了當(dāng)需要吸干機(jī)時(shí)，單臺(tái)無熱再生式吸干機(jī)處理量大于20m3/min時(shí)不建議選用。

　　我們?cè)倏磮D解十右圖，是市場上用量常見的四種吸干機(jī)再生能耗比較：依次是無熱再生式吸干機(jī)、微熱再生式吸干機(jī)、鼓風(fēng)加熱再生式吸干機(jī)（氣耗）、鼓風(fēng)加熱再生式吸干機(jī)（零氣耗）。黃色部分代表消耗成品壓縮空氣，藍(lán)色部分代表消耗電（加熱）。

　　整體耗能（看柱子的高度）是：無熱再生>微加熱再生>鼓風(fēng)熱再生（氣耗）>鼓風(fēng)熱再生（零氣耗）；由于無熱和微熱再生時(shí)都使用了成品壓縮空氣，耗氣量分別是15～25%和8～12%，把壓縮空氣折算為電耗的話，無熱再生式吸干機(jī)整體耗能比微熱再生式吸干機(jī)高。

　　鼓風(fēng)熱再生時(shí)不需要成品氣，只需要耗電鼓風(fēng)和加熱。如果使用零氣耗鼓風(fēng)熱再生式吸干機(jī)把吹冷耗成品氣也省掉的話，耗能最低。

　　所以從吸干機(jī)的再生能耗來看，用電就不用氣（如微熱再生式吸干機(jī)比無熱再生式吸干機(jī)節(jié)能），能用大氣就不用成品氣是空壓系統(tǒng)節(jié)能的最有效的方法之一（如鼓風(fēng)熱再生式干燥器）。

　　作者注：“吸干機(jī)技術(shù)圖解”是上善氣體工作室最新課題“壓縮空氣應(yīng)用百圖百解”中的一部分內(nèi)容。更多壓縮空氣吸干機(jī)技術(shù)知識(shí)，可以看看專業(yè)書籍《干燥技術(shù)在壓縮空氣中的應(yīng)用》。

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