摘要：針對常規(guī)吸附式干燥塔熱交換效率低、能耗高的問題，在吸附塔內部設置了大量的換熱管，可以高效地對吸附塔內部的工質進行加熱和冷卻，減少再生氣的消耗量。在利用壓縮熱的情況下，可以做到非常低的能耗并且?guī)缀醪幌膲嚎s空氣，即所謂的“零氣耗”。

關鍵詞：壓縮空氣干燥；零氣耗；節(jié)能降耗

1 引言

壓縮空氣在許多行業(yè)中被大量地應用，從空氣壓縮機出來的壓縮空氣含有大量的水分，這些水分有時會對輸送管道和使用設備造成嚴重地危害。為了獲得合格的壓縮空氣，需要對空壓機產出的壓縮空氣進行處理，除去壓縮空氣中的水、油、粉塵雜質等。目前廣泛應用的干燥設備有吸附式干燥機和冷凍式干燥機。吸附式干燥機常用的有無熱再生式和微熱再生式，除水效果好，但能耗比較高，冷凍式干燥機能耗比較低，但除水效果差。

2 現有吸附塔的原理和不足

現有技術的壓縮空氣吸附塔（圖1）是在一個容器內充填一定數量的吸附劑，含水的壓縮空氣從容器的一端進入，通過吸附劑，壓縮空氣中的水分被吸附劑吸附，從而得到干燥的壓縮空氣，干燥的壓縮空氣從容器的另一端產出。由于吸附劑的吸附水分的能力是有限度的，當吸附足夠多的水分后，其吸附能力會下降，甚至不吸附，這時就要對吸附劑進行再生脫水處理，吸附劑的再生可以是無熱再生和有熱再生。吸附劑在吸附壓縮空氣中的水分時，會釋放出大量的熱量（凝結熱），吸附劑在再生脫水時，要吸收大量的熱量（汽化熱）。特別是在吸附塔脫水再生時，再生空氣從入口至出口，經過與吸附劑的熱交換和吸附劑脫水時的汽化熱，溫度迅速地降低。再生空氣的溫度直接決定了再生空氣吸納水蒸氣的能力，再生空氣溫度高，可吸納的水蒸氣量就多，再生空氣量就可相應減少?，F有技術的吸附塔由于只能依靠再生空氣來攜帶熱量，而受再生空氣量的限制，不能迅速地將再生空氣的溫度提高（無熱再生時會降低再生空氣的溫度），在較長時間內再生空氣吸納的水蒸汽少，導致再生空氣用量增加，能耗增加。

3 新型吸附塔的原理和特點

新型的壓縮空氣吸附塔（圖2）在吸附塔內部布置了大量的換熱管，換熱管從吸附劑中穿過。換熱管外表面直接與吸附劑接觸，換熱管內部則通過冷風（環(huán)境風）或熱風。通過換熱管的熱交換，完成對吸附塔內部的吸附劑和通過其內部的壓縮空氣和再生空氣的冷卻和加熱過程。

吸附流程：壓縮空氣從壓空進口進入吸附塔，通過吸附劑層時被吸附其中的水分，釋放的凝結熱使壓縮空氣溫度升高，通過換熱管層時，與換熱管中的冷卻空氣進行熱交換溫度下降。如此反復地通過吸附劑層和換熱管層，壓縮空氣中的水分被吸附掉，而吸附過程產生的凝結熱被換熱管中的冷卻空氣帶走。干燥的壓縮空氣從壓空出口排出，但出氣的溫度和塔內吸附劑的溫度卻保持與冷卻空氣的溫度相接近，因此避免了吸附劑因溫度升高造成的吸附能力下降的問題。如能控制冷卻空氣的溫度，就可以使產出的壓縮空氣保持在所需要的溫度，可以避免因壓縮空氣的溫度過低造成的動力性能的下降。

再生流程：再生空氣從壓空出口進入吸附塔，通過吸附劑層時將吸附劑中的水分解析，水汽化時從再生空氣中吸附熱量使再生空氣溫度降低，通過換熱管層時，與換熱管中高溫的加熱空氣進行熱交換溫度上升。如此反復地通過吸附劑層和換熱管層，再生空氣在帶走吸附劑中的水分的同時，還完成了對吸附劑的加熱過程。吸附劑在與換熱管接觸的直接加熱和再生空氣的加熱的雙重作用下，被迅速地加熱到所需的再生溫度。當再生尾氣從壓空進口排出時，仍然能夠保持比較高的溫度。尾氣溫度越高，能攜帶的水分就越多，所需的再生空氣的量自然也就少了。

4 一種自帶過濾裝置的吸附塔

吸附塔（圖3）在進氣端集成了油、水分離和過濾裝置，在出氣端集成了粉塵過濾裝置，可以防止油、水、塵進入吸附塔內，直接產出高品質的干燥壓縮空氣，不需要另行配置前級的油水分離器和后級的粉塵過濾器。

壓縮空氣從壓空進口進入，通過進氣過濾器芯除去其中的油、水、雜質等，通過下部的沖孔板進入吸附塔內部進行脫水處理，干燥的壓縮空氣通過上部的沖孔板進入出氣過濾器芯除去其中的粉塵，干燥、潔凈的壓縮空氣從壓空出口排出。沖孔板上布滿了細長的孔隙（圓孔易被吸附劑堵塞），既可以保證空氣能通過而吸附劑卻漏不出來。

再生氣從再生氣進口進入，通過上部的沖孔板進入吸附塔內部對吸附劑進行再生，再生尾氣通過下部的沖孔板從再生氣出口排出。由于再生氣不需通過進、出氣過濾器芯，阻力小可以降低再生風機的能耗。

5 新型的壓縮空氣干燥裝置

圖4是采用新型的吸附塔的壓縮空氣干燥裝置，再生氣采用的是環(huán)境空氣，再生氣的加熱是利用壓縮空氣的壓縮熱，整個裝置除了風機和控制系統(tǒng)耗電以外，不需要額外的熱源，不需要用壓縮空氣進行再生和吹冷。整個裝置由吸附塔A（303）、吸附塔B（304）、換熱風機（305、306）、再生風機（307）、空氣加熱器（308）、切斷閥（309-314、316-318）、調節(jié)閥（315）、排氣消聲器（319）、單向風閥（320-330）、空氣冷卻器（331）、旁通閥（332）、排污閥（333）、程序控制器（334）管道、傳感器等組成。進氣壓力（P1）、出氣壓力（P2）、過濾器壓差（P3）、出氣露點（LD）、進氣溫度（T1）、出氣溫度（T2）、冷卻出氣溫度（T3）、熱風溫度（T4）、再生尾氣溫度（T5）、再生氣溫度（T6）。高溫含水的壓縮空氣從壓縮空氣入口（301）進入，合格的壓縮空氣從壓縮空氣出口（302）排出。換熱風機為雙向風機，通過改變風機的轉向，可以實現對吸附塔的加熱和冷卻程序。再生風機為雙向風機，通過改變風機的轉向，可以實現對吸附劑的

再生和吹冷程序。

A塔吸附時的壓縮空氣流程：壓縮空氣→301→308→331→309→303→313→302。

A塔吸附時的冷卻空氣流程：環(huán)境空氣→323→303→305→320→排出。當T2高于上限設定溫度時，305開啟，低于下限設定溫度時305關閉。這樣既節(jié)能，又能保持壓縮空氣的溫度的穩(wěn)定。

B塔再生時的再生氣流程：環(huán)境空氣→327→326→308→328→307→318→304→312→330→319→排出。只有T6高于設定的最低再生溫度時再生程序才能進行，以防止再生溫度過低造成的負面影響。

B塔再生時的加熱空氣流程：306→304→326→308→325→306。由于加熱空氣形成了一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)，沒有額外的熱量損失，因此可以提高加熱的速度。

B塔吹冷時的吹冷空氣流程：307→329→312→304→318→307。當T6低于設定的吹冷溫度時，吹冷程序結束。由于吹冷空氣形成了一個封閉的系統(tǒng)，在整個吹冷過程中，沒有外部的空氣進入系統(tǒng)，因此在整個吹冷過程不會增加額外的水分。

B塔吹冷時的冷卻空氣流程：環(huán)境空氣→327→304→306→324→排出。

吸附塔A、B的吸附和再生的切換由LD控制，當露點溫度高于設定值時，程序控制器進行吸附塔的切換動作。

315和316平時為均壓用，當進氣壓縮空氣溫度過低不能用環(huán)境空氣進行再生時，還可以提供干燥的壓縮空氣進行再生。

P3用于檢測過濾器的壓差，當超過設定值時提醒更換過濾器芯。在應急的情況下，可以開啟旁通閥（332）以降低阻力。

T3可以用于控制331的冷卻水（風）量，特別適用于常年氣溫比較低的北方，能夠獲得非常好的節(jié)能效果。此干燥裝置與噴油螺桿式空壓機配套使用，高溫的壓縮空氣可以直接輸出，空壓機內部只需要配置油冷卻器，油溫可以采用調節(jié)冷卻風（水）量來控制，可以取代空壓機內部的溫控閥，從而降低冷卻系統(tǒng)的能耗。

6 干燥裝置的特點能耗低：再生的熱量利用了壓縮空氣的壓縮熱，再生氣采用的是環(huán)境空氣，干燥裝置的能耗只有風機和控制系統(tǒng)，干燥裝置的能耗可以達到1%甚至更低。當壓縮空氣溫度比較低，使用壓縮空氣作為再生氣時，能耗也要低于無熱再生式干燥裝置。當無壓縮熱利用時，可以采用電加熱或其他的加熱方式，由于不消耗壓縮空氣，而且再生氣用量小，再生尾氣排出的熱損失小，能耗大大地低于微熱再生干燥裝置。阻力?。河捎谔岣吡宋絼┑奈叫?，因此可以使用直徑比較大的吸附劑，獲得更低的阻力。壓力適用范圍廣：即使在壓力較低的情況下，只要壓縮空氣的溫度能夠保證，仍能做到極低的能耗。出氣溫度穩(wěn)定可控：可以根據需要提供合適的供氣溫度，即不會過高對用氣設備造成損害，也不會過低降低壓縮空氣的動力性能。流量適用范圍廣：該裝置采用的是露點控制，當流量或壓縮空氣的含水量減少時會自動的延長吸附時間，基本上不會增加額外的消耗，特別適用于一臺干燥機對多臺空壓機運行的場合，既可以降低設備的投資，還可以減少占地的面積。干燥機處于小流量運行時，系統(tǒng)的阻力也會降低，有利于空壓機的節(jié)能運行，當采用多臺干燥機并聯(lián)運行時，可以有效地發(fā)揮備機的作用。過濾器芯更換方便：可以不停機更換過濾器芯，只要把握好更換的時間，不會對出氣品質造成影響。7 應用前景

該干燥裝置的干燥效果與常規(guī)吸附式干燥裝置相當（甚至更好），而能耗與冷干機相當（甚至更低）。當前無熱再生干燥裝置和微熱再生干燥裝置仍然被大量的使用，如果把這些設備更換成本干燥裝置，節(jié)約的能耗加起來應該是一個非常大的數字。