影響空氣干燥器干燥效果的分析

汪攀

摘 要：壓縮空氣是發(fā)電廠重要的公用系統(tǒng)。在使用過程中，常會(huì)導(dǎo)致干燥效果惡化。文章假設(shè)干燥器的每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)都再生塔均能完全再生，通過分析壓縮空氣運(yùn)行中可能變化的參數(shù)（空壓機(jī)入口空氣濕度、干燥器進(jìn)口溫度、干燥器工作壓力、干燥器再生流量、干燥器再生壓力）對(duì)干燥效果的影響，判斷運(yùn)行過程中露點(diǎn)升高的原因，及解決方法。

關(guān)鍵詞：空氣；干燥器；效果

中圖分類號(hào)：TK173 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0072-02

Abstract： Compressed air is an important public system in power plants. In the process of use， the drying effect will often deteriorate. In this paper， it is assumed that the regenerator can be regenerated completely in every cycle of the dryer. The influence of the parameters （air humidity at the inlet of the compressor， inlet temperature of the dryer， working pressure of the dryer， regenerating flow rate of the dryer， regenerating pressure of the dryer） on the drying effect was analyzed， in order to judge the cause of rising dew point during operation and solve the problem concerned.

Keywords： air； dryer； effect

1 空氣干燥器的工作流程

我廠采用的是TZ600雙塔無熱再生式干燥機(jī)，其工作原理如圖1所示：壓縮后的空氣經(jīng)過進(jìn)口閥流進(jìn)左側(cè)干燥塔，左側(cè)塔中的干燥劑吸收水分，經(jīng)過干燥后的空氣大部分供給各用戶；小部分流入右側(cè)干燥塔中，帶走其中的水分。如此雙塔交替工作，對(duì)壓縮空氣連續(xù)干燥。

2 壓縮空氣的參數(shù)變化對(duì)干燥效果的影響

本文采用Gerry方程作為濕空氣飽和水蒸汽分壓力計(jì)算式，其具體形式如下所示：

2.1 大氣相對(duì)濕度對(duì)干燥效果的影響

以我廠空壓機(jī)的工作環(huán)境為參考：選取極端的運(yùn)行參數(shù)：進(jìn)口壓力0.1MPa，進(jìn)氣溫度選擇35℃，空壓機(jī)出口為0.7Mpa，出口溫升為5℃，則出口溫度為40℃。假設(shè)空氣為理想氣體，經(jīng)過壓縮、冷卻后，出口壓縮空氣濕度剛好為100%，則進(jìn)口水蒸氣分壓為1063.40Pa，進(jìn)口空氣相對(duì)濕度為18.74%。由于我廠為沿海地區(qū)，進(jìn)口空氣濕度均大于此值，故空壓機(jī)出口壓縮空氣濕度均為100%。

2.2 我廠干燥器的運(yùn)行環(huán)境研究

干燥器進(jìn)口空氣參數(shù)：壓力0.8MPa，溫度35℃，濕度100%；干燥器出口壓力0.8MPa，溫度35℃，露點(diǎn)-50℃；假設(shè)空氣為理想氣體，調(diào)閥的工作原理為絕熱節(jié)流，其過程可看作等焓過程。查看空氣的T-S可知：在溫度在290K-320K之間時(shí)，壓力從0.8MPa節(jié)流膨脹至0.1MPa，溫度降低2℃。由此可知再生塔進(jìn)口溫度33℃，可假設(shè)再生塔出口空氣為飽和濕空氣。假設(shè)干燥器出口露點(diǎn)維持在一個(gè)恒定值，干燥流量恒定，不考慮壓縮空氣在干燥過程中的其他損耗。假設(shè)V為進(jìn)入干燥器的壓縮空氣體積，V1為用于再生的壓縮空氣體積，V2為干燥后的壓縮空氣體積（均為進(jìn)口0.8MPa壓力下的體積）。

假設(shè)水分守恒，可以得到再生流量V1和總流量V之間的關(guān)系式，如下：

V×S=V1×S1+V2×S2 （3）

V=V1+V2（4）

S為進(jìn)口壓縮空氣中水蒸氣所占體積比；

S1為干燥器后壓縮空氣中水蒸氣所占體積比；

S2為再生塔出口空氣中水蒸氣所占體積比；

體積比的計(jì)算公式：

代入我廠干燥器的相關(guān)參數(shù)可求得，V2=0.13964803V。

由此可知，理想狀況下我廠干燥裝置的工作參數(shù)：

2.3 干燥器進(jìn)口溫度對(duì)露點(diǎn)的影響

我廠冬季露點(diǎn)溫度大部分在-70℃左右波動(dòng)，夏季時(shí)露點(diǎn)溫度在-50℃左右波動(dòng)。然而按照模型計(jì)算，進(jìn)口溫度上升時(shí)，計(jì)算干燥劑出口的露點(diǎn)降低，與實(shí)際不相符。計(jì)算進(jìn)口溫度從35℃提高至40℃時(shí)，其對(duì)應(yīng)的飽和水蒸汽壓力由5674.072Pa提高至7443.812Pa，在工作壓力不變的情況下，進(jìn)入干燥器的水分負(fù)荷提高約30%，同時(shí)吸附劑的吸附能力在壓力恒定時(shí)隨溫度升高而顯著降低，故隨輸入氣體溫度的升高，干燥器的干燥效率下降。受干燥劑的吸附能力、設(shè)計(jì)尺寸影響，露點(diǎn)降低。干燥器進(jìn)口溫度異常升高導(dǎo)致露點(diǎn)高于允許值時(shí)，可以啟動(dòng)一臺(tái)干燥器運(yùn)行，減少干燥器負(fù)荷和干燥塔內(nèi)的流速，同時(shí)關(guān)小再生流量閥，減少再生流量損耗。

2.4 干燥器再生壓力對(duì)露點(diǎn)的影響

在保證再生流量、空壓機(jī)進(jìn)口溫度不變的情況下，干燥器再生壓力在0.1MPa-0.105MPa間變化時(shí)，其對(duì)應(yīng)露點(diǎn)的變化，如圖2。故再生壓力對(duì)空氣的露點(diǎn)影響顯著，當(dāng)露點(diǎn)降低顯著時(shí)，通常為再生排氣壓力偏高，導(dǎo)致在給定的體積流量下，再生不足，露點(diǎn)持續(xù)升高至較高穩(wěn)定值。

主要是因?yàn)榕艢夤艿馈⑾羝鞫氯?。可通過提高再生流量來緩解排氣壓力升高引起的再生不足。計(jì)算當(dāng)再生壓力升高至0.105時(shí)，再生流量體積比將增加1%左右。

2.5 再生流量對(duì)露點(diǎn)的影響

在只改變?cè)偕髁康那闆r下，其對(duì)應(yīng)露點(diǎn)的變化如圖3。

再生流量在設(shè)計(jì)工況周圍小范圍變化時(shí)，其露點(diǎn)的穩(wěn)定工況點(diǎn)變化明顯。干燥劑在完全反吹結(jié)束，剛投入運(yùn)行階段，其露點(diǎn)表現(xiàn)為最初比較低，由于再生流量的不足，運(yùn)行過程中，水分逐漸積累，露點(diǎn)會(huì)隨運(yùn)行時(shí)長，逐漸升高，最終穩(wěn)定。

2.6 工作壓力對(duì)露點(diǎn)的影響

當(dāng)工作壓力降低時(shí)，當(dāng)維持其出口露點(diǎn)為-50℃時(shí)，工作壓力與再生流量關(guān)系如圖4?？梢钥闯?，在保證露點(diǎn)穩(wěn)定不變，再生流量隨工作壓力的降低升高。因?yàn)榭諌簷C(jī)出口空氣溫度更大的是受冷卻器和環(huán)境的影響，假設(shè)進(jìn)口溫度不變，在干燥相同體積的空氣時(shí)，干燥劑吸收的水蒸氣質(zhì)量一定。在實(shí)際工作過程中，工作壓力下降后，再生調(diào)閥沒變，再生體積流量減少；同時(shí)干燥空氣中水蒸氣的體積含量增加，再生時(shí)能夠帶走的水分減少。所以出口露點(diǎn)隨干燥器工作壓力的降低而升高。

3 結(jié)束語

露點(diǎn)溫度主要受兩方面的因素影響：一方面，干燥塔設(shè)計(jì)參數(shù)的限制和自身干燥劑；另一方面是與流經(jīng)干燥塔的壓縮空氣工作參數(shù)。對(duì)于干燥劑損壞或者干燥劑在運(yùn)行過程中油污污染導(dǎo)致的失效，引起的露點(diǎn)升高，此類故障可通過更換干燥劑解決。對(duì)于壓縮空氣參數(shù)變化而引起的露點(diǎn)升高。此類，可通過調(diào)節(jié)干燥的再生流量和干燥器的運(yùn)行方式（及時(shí)反吹），觀察露點(diǎn)是否會(huì)降低，從而判斷是否為該類故障。故障未排除時(shí)，可通過增加再生流量維持較低露點(diǎn)，故障排除后應(yīng)恢復(fù)正常工況，減少能量浪費(fèi)。對(duì)于壓縮空氣溫度的升高引起露點(diǎn)升高，此類既不能通過增加再生流量也不能通過更換干燥劑來降低露點(diǎn)，可通過增加干燥器從而減少干燥塔的負(fù)荷來降低露點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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