无热再生式干燥器节能改造

章罡本，王乾虎

（中航工业西安自控所机动维修中心，陕西 西安 710065 ）

摘 要：利用PLC可编程控制器、触摸屏、露点变送器及相关设备，组成了露点控制系统，实现了对无热再生式干燥器的节能改造，保障了压缩空气的品质，减少了能源消耗。

关键词：无热再生干燥器；露点控制；节能

      无热再生吸附式压缩空气干燥器(以下简称无热再生干燥器)，是实现常压露点温度-40℃以下或更低常压露点温度的有效手段。无热再生式干燥器根据“变压吸附”原理去除压缩空气中的水分而获得干燥的压缩空气的方法。其结构为双塔式，一个塔在工作压力下对压缩空气进行吸附干燥，另一塔在常压下对吸附剂进行脱附再生，两塔交替工作，从而连续获得干燥的压缩空气。本文主要对某单位的一台无热再生干燥器的节能改造及改造效果作简要论述。

      某厂房现有罗德康普6m3/min，37kW螺杆空气压缩机两台，配一台无热再生干燥器，空压机并联安装,与无热干燥器串联使用,压缩空气处理量为12 m3/min，干燥器进口配前置过滤器、前置精密过滤器用于清除压缩空气中的固态和液态污染物，延长干燥剂层的使用寿命（尤其是油污染会造成干燥剂因“中毒”而失效），干燥器出口端配置后置过滤器、超精密过滤器，用于清除干燥剂粉尘，过滤器出口含油率＜0.01ppm，含尘颗粒粒径0.01μm，干燥器结构如图1所示。

         图1 无热再生干燥器

      无热再生干燥器工作流程如下：空气经压缩机压缩后进入储气罐,在压力下可析出一部分水，呈饱和状态的压缩空气进入干燥器时为工作压力。温度一般要求≤45℃，压缩空气经过梭阀进入A塔,此时塔内空气中的水蒸气分压力高于吸附剂表面水蒸气分压力，水蒸气向吸附剂表面转移常压露点温度可达到-40℃以下，干燥后的压缩空气经A塔出口分成两路，一路约85%的空气经单向阀及过滤器供各厂房用气点使用，另一路约15%经节流阀降为常压后进入B塔，对B塔饱和的吸附剂进行脱附再生，后经消声器排向大气。每塔运行时间为5min，A罐吸附干燥时B罐再生，干燥再生时间为4分钟，之后均压一分钟，均压时，两个排气电磁阀均关闭；再之后，切换为A罐再生，B罐吸附干燥，运行4分钟，然后均压一分钟，此过程由控制器自动完成切换工作。

       无热再生干燥器再生耗气量为进气量的15%，由于厂房个别用气点需要24小时供气，但用气量很少，而干燥器15％的定时再生排气，导致压缩机始终处于工作状态，通过使用电能测试仪对压缩机正常工作日外耗电量的持续检测，平均每天班外时间耗电量不低于300度，节能空间巨大。

      将无热再生干燥器出口成品压缩空气，引入到露点监控节能控制系统中，通过对成品压缩空气露点的监控和对无热再生干燥器的时序控制，来实现无热再生干燥器的节能运行。在保证干燥器出口压缩空气品质的基础上，延长均压吸附时间，减少再生排气次数，从而达到节能的目的。

      无热再生干燥器露点监控节能控制系统由进口温度变送器，压缩空气引入管道、进口过滤器、调压阀、露点变送器、控制系统和操作显示系统。

      1）进口温度变送器使用WZPKJ-235，用于监控干燥器压缩空气进口温度，保证干燥器压缩空气进口温度在正常范围内；

      2）进口过滤器采用流量1.2 m3/min高效精密过滤器，保证进口压缩空气含油小于0.01ppm，保护露点变送器；

      3）调压阀用来调整露点变送器测试压力，保证所测露点为常压露点；

      4）控制系统采用西门子S7-200可编程控制器作为控制系统控制核心，操作显示系统采用用MCGS的6寸彩色触摸屏作为操作显示界面；

      5）露点变送器使用德国CS公司的FA410露点变送器采集压缩空气露点温度，此露点变送器精度2℃，使用压力范围－0.1～5.0MPa，使用温度0～50℃，可以提供－80℃～20℃范围内可靠、长期稳定的露点监测。

      控制系统具有手/自动控制、时间/露点两种控制模式选择，如图2所示。手动控制用于对设备进行安装调试，在正常使用过程中，选择自动控制，露点控制，而且可根据露点变送器采集的露点温度自动切换。

        图2 手/自动控制选择

     图3系统参数设定界面

图3为系统参数设定界面，可根据设备运行情况，自行设定露点控制温度、露控延长时间、露点报警温度等参数。

                  图4 系统状态监控界面
图4为系统状态监控界面，通过此界面可以完成对干燥器压缩空气进口温度、工作过程、露点等参数的实时监控。

       在正常工作状态下，无热再生干燥器按露点控制模式运行，露点控制温度设定为－40℃，露控延长时间设定为5分钟。如图4所示，设备开始运行后，A罐吸附干燥，B罐再生，干燥再生时间为4分钟，之后均压一分钟，均压时，两个排气电磁阀均关闭，均压一分钟结束时，如果露点变送器测定的露点温度低于设定温度，则延长均压时间，延长时间依据露控延长时间设定值，当延长时间等于设定值时，即使露点依然低于设定温度，也将切换为A罐再生，B罐吸附干燥，运行4分钟，然后均压一分钟，均压结束时，再次进入均压延长时间，直到均压时间达到延长时间设定制或露点温度高于设定温度时，切换为A罐吸附干燥，B罐再生。设备以此顺序循环运行。当露点温度高于设定温度时，干燥器将按照原有时间控制模式运行。

       通过安装露点控制系统，减少了干燥器的再生排气次数，从而减少了压缩机的无效运行时间。为验证改造的节能效果，分别在改造前3月16日早和改造后7月22日早开始，对设备的耗电量进行了连续四天的测量，如表1所示，从表中可以看出，改造后，平均每天可节约电量130度。

本厂房压缩空气系统除高温假、春节期间停机外，其他时间均为24小时运行。每年按300个工作日计算，每年可节电3.9万度，工业用电为0.85元/度，每年可节约电费3.3万元。设备改造费用为2.8万元，不用一年即收回成本。由以上分析可知，节能改造效果明显，达到了预期的目的。

表1 改造前后耗电对比表

 

改造前			改造后			改造效果
记录时间	用电时间/H：min	耗电量/度	记录时间	用电时间/H:min	耗电量/度	节电量/度/h
3月16日晚	8：45	231.7	7月22日晚	7：55	166.8	5.4
3月17日早	14：42	372.3	7月23日早	14：41	289.8	5.6
3月17日晚	9：00	244.8	7月23日晚	9：29	207	5.4
3月18日早	15：06	369.2	7月24日早	14：46	285.6	5.2

       无热再生干燥器是获得-40℃以下常压露点最主要的方式，也是在国内应用比较普遍得压缩空气干燥器。本文通过对干燥器进行露点控制节能改造，即实现了对干燥器出口压缩空气露点温度的监控，保证了厂房压缩空气的品质，又减少了压缩空气的浪费，节约了能源，值得在相似应用场所推广使用。

[1] 李丽清.微加热(余热)再生式压缩空气干燥器[J].冶金能源，2004(12)：50～52.

[2] FA410露点变送器说明书[Z].