影响空气干燥器干燥效果的分析

汪攀

摘 要：压缩空气是发电厂重要的公用系统。在使用过程中，常会导致干燥效果恶化。文章假设干燥器的每个循环周期内都再生塔均能完全再生，通过分析压缩空气运行中可能变化的参数（空压机入口空气湿度、干燥器进口温度、干燥器工作压力、干燥器再生流量、干燥器再生压力）对干燥效果的影响，判断运行过程中露点升高的原因，及解决方法。

关键词：空气；干燥器；效果

中图分类号：TK173 文献标志码：A 文章编号：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

我厂采用的是TZ600双塔无热再生式干燥机，其工作原理如图1所示：压缩后的空气经过进口阀流进左侧干燥塔，左侧塔中的干燥剂吸收水分，经过干燥后的空气大部分供给各用户；小部分流入右侧干燥塔中，带走其中的水分。如此双塔交替工作，对压缩空气连续干燥。

2 压缩空气的参数变化对干燥效果的影响

本文采用Gerry方程作为湿空气饱和水蒸汽分压力计算式，其具体形式如下所示：

2.1 大气相对湿度对干燥效果的影响

以我厂空压机的工作环境为参考：选取极端的运行参数：进口压力0.1MPa，进气温度选择35℃，空压机出口为0.7Mpa，出口温升为5℃，则出口温度为40℃。假设空气为理想气体，经过压缩、冷却后，出口压缩空气湿度刚好为100%，则进口水蒸气分压为1063.40Pa，进口空气相对湿度为18.74%。由于我厂为沿海地区，进口空气湿度均大于此值，故空压机出口压缩空气湿度均为100%。

2.2 我厂干燥器的运行环境研究

干燥器进口空气参数：压力0.8MPa，温度35℃，湿度100%；干燥器出口压力0.8MPa，温度35℃，露点-50℃；假设空气为理想气体，调阀的工作原理为绝热节流，其过程可看作等焓过程。查看空气的T-S可知：在温度在290K-320K之间时，压力从0.8MPa节流膨胀至0.1MPa，温度降低2℃。由此可知再生塔进口温度33℃，可假设再生塔出口空气为饱和湿空气。假设干燥器出口露点维持在一个恒定值，干燥流量恒定，不考虑压缩空气在干燥过程中的其他损耗。假设V为进入干燥器的压缩空气体积，V1为用于再生的压缩空气体积，V2为干燥后的压缩空气体积（均为进口0.8MPa压力下的体积）。

假设水分守恒，可以得到再生流量V1和总流量V之间的关系式，如下：

V×S=V1×S1+V2×S2 （3）

V=V1+V2（4）

S为进口压缩空气中水蒸气所占体积比；

S1为干燥器后压缩空气中水蒸气所占体积比；

S2为再生塔出口空气中水蒸气所占体积比；

体积比的计算公式：

代入我厂干燥器的相关参数可求得，V2=0.13964803V。

由此可知，理想状况下我厂干燥装置的工作参数：

2.3 干燥器进口温度对露点的影响

我厂冬季露点温度大部分在-70℃左右波动，夏季时露点温度在-50℃左右波动。然而按照模型计算，进口温度上升时，计算干燥剂出口的露点降低，与实际不相符。计算进口温度从35℃提高至40℃时，其对应的饱和水蒸汽压力由5674.072Pa提高至7443.812Pa，在工作压力不变的情况下，进入干燥器的水分负荷提高约30%，同时吸附剂的吸附能力在压力恒定时随温度升高而显著降低，故随输入气体温度的升高，干燥器的干燥效率下降。受干燥剂的吸附能力、设计尺寸影响，露点降低。干燥器进口温度异常升高导致露点高于允许值时，可以启动一台干燥器运行，减少干燥器负荷和干燥塔内的流速，同时关小再生流量阀，减少再生流量损耗。

2.4 干燥器再生压力对露点的影响

在保证再生流量、空压机进口温度不变的情况下，干燥器再生压力在0.1MPa-0.105MPa间变化时，其对应露点的变化，如图2。故再生压力对空气的露点影响显著，当露点降低显著时，通常为再生排气压力偏高，导致在给定的体积流量下，再生不足，露点持续升高至较高稳定值。

主要是因为排气管道、消音器堵塞。可通过提高再生流量来缓解排气压力升高引起的再生不足。计算当再生压力升高至0.105时，再生流量体积比将增加1%左右。

2.5 再生流量对露点的影响

在只改变再生流量的情况下，其对应露点的变化如图3。

再生流量在设计工况周围小范围变化时，其露点的稳定工况点变化明显。干燥剂在完全反吹结束，刚投入运行阶段，其露点表现为最初比较低，由于再生流量的不足，运行过程中，水分逐渐积累，露点会随运行时长，逐渐升高，最终稳定。

2.6 工作压力对露点的影响

当工作压力降低时，当维持其出口露点为-50℃时，工作压力与再生流量关系如图4。可以看出，在保证露点稳定不变，再生流量随工作压力的降低升高。因为空压机出口空气温度更大的是受冷却器和环境的影响，假设进口温度不变，在干燥相同体积的空气时，干燥剂吸收的水蒸气质量一定。在实际工作过程中，工作压力下降后，再生调阀没变，再生体积流量减少；同时干燥空气中水蒸气的体积含量增加，再生时能够带走的水分减少。所以出口露点随干燥器工作压力的降低而升高。

3 结束语

露点温度主要受两方面的因素影响：一方面，干燥塔设计参数的限制和自身干燥剂；另一方面是与流经干燥塔的压缩空气工作参数。对于干燥剂损坏或者干燥剂在运行过程中油污污染导致的失效，引起的露点升高，此类故障可通过更换干燥剂解决。对于压缩空气参数变化而引起的露点升高。此类，可通过调节干燥的再生流量和干燥器的运行方式（及时反吹），观察露点是否会降低，从而判断是否为该类故障。故障未排除时，可通过增加再生流量维持较低露点，故障排除后应恢复正常工况，减少能量浪费。对于压缩空气温度的升高引起露点升高，此类既不能通过增加再生流量也不能通过更换干燥剂来降低露点，可通过增加干燥器从而减少干燥塔的负荷来降低露点。

参考文献：

[1]王辉.空气干燥器的结构形式对干燥剂粉尘化的影响[Z].中国铁道学会制动学术交流会，1997.

[2]刘美燕.基于半导体工艺微热再生干燥系统的研究[D].北京工业大学，2014.