吸附干燥机的选型、使用与维护

一、选型篇
1.1 适用吸附干燥机的场合
按GB/T13277 -91《一般用压缩空气质量等级》（等效采用ISO8573第II部分）规定，压缩空气含水等级共分6级，其中1~3级压力露点均在-20℃以下，必须使用吸附干燥机才能达到。其典型的应用领域有：摄影胶片、微电子芯片（1级，-70℃）、精密喷涂（2 级，-40℃），粉状产品输送（3级，-20℃）等。
有些场合虽然对压缩空气的露点要求并不十分严格，但输气管道要通过0℃以下环境且外部不复保温材料时，为了防止所输送的压缩空气中残余水分在管道内冻结，就必须使其压力露点低于环境所能达到的最低温度，此时也应当适用吸附干燥机对压缩空气进行除水处理。
经吸附干燥机处理的空气露点可涵盖冷冻干燥器的处理效果，所以原则上一切使用冷冻干燥器的场合都可以用干燥器作代替，但反过来是不行的。由于冷冻干燥机的能耗比吸附干燥机低得多，因此用吸附干燥机替代冷冻干燥机在经济上肯定是不合算的。

1.2 再生方式选择
成品气露点和再生能耗是选择吸附干燥机时必须考虑的两大因素。一般来说，两者不能兼顾，即要获得低露点的压缩空气，就必定要付出较多的能耗代价。
按吸附理论，吸附干燥机的基本形式只有无热再生和有热再生两种。无热再生干燥器由于以变压吸附为基础，采用了短周期循环工作制，经它处理的压缩空气露点无论在深度或稳定性方面都比有热再生干燥器好，且再生能耗已十分接近理论底线，所以自从无热再生吸附干燥机出现后，油热再生干燥器就有退出应用领域的趋向。
上世纪90年代中期出现在我国的“微热”再生干燥器是比较“另类” 的，其初衷显然是为了进一步降低再生耗能；但这一创建在许多基本问题上目前还停留在泛泛而谈中，例如有关微热干燥器耗气量可见的“样本数据”就有3%~11%等多种版本，需在理论上作翔实论证，以消除可能出现的技术误导。用户在选型时没有必要去轻信这些诱人的 “样本数据”，事实上任何类型的吸附干燥机都要消耗较多的再生能量（无论是气耗或热耗，最终都以电费形式列支），必要时对选型设备进行“能量衡算”不失是一种谨慎的举措。

1.3 吸附剂选用
活性氧化铝和分子筛是吸附干燥机常用的吸附剂。这两种吸附剂对水蒸汽都具有强大的吸附能力。活性氧化铝还综合具备了许多优良的物理及化学性能，因此在极大多数场合是吸附干燥机的首选。特别在无热再生情况下，活性氧化铝几乎是获取压力露点-40℃左右压缩空气的当然选择。但是该吸附剂在低水分环境下的吸附能力远不如分子筛，所以在获取极干燥压缩空气（压力露点低于-60℃）时分子筛就大有用武之地。但分子筛的机械强度及抗水滴性能很不理想，因此经常将它与氧化铝结合起来使用一期获得最佳效果。不分场合全部选用分子筛作吸附干燥剂并非是上佳之策。

1.4 组合干燥器的选用
在吸附干燥机上游配置一台冷冻干燥基座前置处理是获取极低露点压缩空气以及降低再生器好的一种良好的工艺设计。一般认为，这种组合应用在服役期内能耗费用的节省足以抵消设备初投资的增加。在对压缩空气系统运行质量有较高要求时，可以选择之中串级布置。
将两台不同类型的干燥设备硬性组装在一起构成所谓“组合式干燥器”在多数情况下并无必要。一个好的气源系统，不仅要为系统中每台设备提供最好的工作条件以发挥其最大效用，而且也要考虑到设备日常维护和故障检修时的方便性。从这两方面考察，分体串级似乎比& amp; ldquo;组合式干燥器”要更好一些。

二、使用篇
正确使用吸附干燥机是获得所需露点压缩空气、节约再生能耗及延长设备使用寿命的重要前提。
2.1 吸附干燥机很少单独使用，几乎在所有气动管网中干燥器都是与过滤器配合使用的。这既是为了满足勇气质量的需要，也是吸附干燥机本身正常工作的要求。下图所示为一个典型的吸附干燥机系统配置图。

F1 F2 吸附干燥机 F3

该配置在吸附干燥机进气口前设置了两支过滤器，在排气口后设置了一支过滤器，它们的作用分别是：
①除水过滤器。它的作用是除去压缩空气进气中较大的液态水滴。吸附剂只对其态水分（水蒸气）有吸附作用，液态水的沾染和浸泡会使吸附作用很快减弱乃至永久消失。所以除水过滤器的设备非常必要，其精度一般在3~25u间选取。
②除油过滤器。吸附剂表面即使沾染上厚度只有几个u 的油膜，也将导致“中毒”而永久失去吸附活性。一般空压机的排气含油量（油雾剂油蒸汽）都在几十ppm以上，即使是国产无油空压机的排气含油量也难以做到绝对无油，为防止微量油分在吸附床中积累（这种积累速度是很快的），在干燥器进气口前设置除油过滤器是很重要的。只有当空压机排气绝对无油时（如离心式空压机），才可以不用除油过滤器。一般要求进入吸附干燥机的空气含油量应控制在0.1mg/m3以下，因此对除油过滤器的精度要求时比较高的。
③除尘过滤器。吸附剂在受到交变压力的反复冲击、挤压时会摩擦产生大量粉尘，这些粉尘虽然细小，但却十分坚硬，会对下游气动设备或工件造成堵塞、磨损和污染作用，必须予以除去。该过滤器精度可在1~5u左右（或按工艺要求）选取。如果下游用气设备对压缩空气的质量还有其他要求，则在用气管网末端还要添设其他专用过滤器，如除菌过滤器，图中未画出。
④由于吸附剂的机械强度有限，对冲击负荷比较敏感，因此在与活塞式空压机连用时，要在空压机后面设置稳压储气罐，以消除脉动气流对吸附剂的高速冲击。

2.2 额定使用条件
在额定流量下，进气温度和压力对干燥器使用效果影响很大。
①过高的进气温度不仅使空气中饱和含水量增加而且导致吸附剂吸附能力降低。按标准，进入吸附干燥机的空气温度应在38℃（40℃）以下，鉴于现有空压机的排气温度较难达到之一标准（特别在高温季节或通风条件不好的情况下），在干燥器前设置后部冷却器是由必要的。
②空气压力过低给干燥器造成的负面影响日现在两个方面。一方面低压空气的饱和含水量比高压时多，使干燥器工作负荷增加；另一方面由于密度降低，压缩空气通过吸附床时的质量流速增大，这等于减少了压缩空气与吸附剂之间的接触时间，从而导致成品气露点上升。
③ 与所有机械、动力设备一样，吸附干燥机的实际处理量控制在额定处理量的70~80%范围内是比较合理的。尤其对加热再生干燥器，一般都不推荐在满负荷下连续使用，因为之类干燥器的吸附剂充填量相对于额定处理量（即“比充填量”）来说已显得非常局促，超负荷使用会影响成品气露点。但无热再生干燥器，只要压力降不受影响，可以允许在一定范围内扩容使用，因为无热再生干燥器的& ldquo;比充填量”很大（其富裕两可达到十几倍）。“比充填量”的大小决定了吸附干燥机超负荷运行的可能性。
④吸附干燥机若长期在低负荷状态下运行是很不经济的，因为这将增加能耗成本。凡有可能出现较长时间 “大马拉小车”的场合，除了对干燥器本身实施可行的节能措施外，在系统设计时，采用两台或两台以上叫小容量的 吸附干燥机并联使用比单台大容量吸附干燥机更适宜于负荷条度，技术经济性及安全保障程度也更高。
⑤吸附干燥机筒体一般都属于压力容器，在设备服役期内应严格按压力容器的有关规程进行管理和使用。

2.3 正确对待再生能耗
①吸附干燥机是耗能设备，而且几乎全部能耗都用在再生阶段。通过对设备的“能量衡算”，不仅可将再生过程中能量的“收支项目”逐一列出，而且可以将其量化到足够精确的程度。实际上运行条件一经确定，各类吸附干燥机所需的再生能耗也就基本确定了。
总的来说，各类吸附干燥机的再生能耗都很大——服役期内以电费形式支出的能耗成本将远远超过设备本身的购置费，以至流传这样一种说法：再生费用的多少决定了吸附装置的应用价值。
②另一方面，使用吸附干燥机的目的是为了获得低露点压缩空气，成品气露点越低，所要付出的能耗代价也越高。从这个意义上讲，在选型时就要排除“露点越低越好”的观点，在可使用冷冻干燥机的地方，使用吸附干燥机必然是一种浪费。
③ 用吸附干燥机既然有其必需使用的理由，那么使用过程中要付出一定的能耗代价是应当预期到的。忽视干燥器正常工作的实际需要而“刻意节能”实在是一种得不偿失之举，所产生的后果不仅是得不到所需露点的压缩空气，而且 “再生能耗不足”给设备正常运行带来的负面影响更是多方面的。
④运行条件对吸附干燥机的再生耗能是有极大关系。无热再生干燥器由于运行制度比较稳定，所以其再生能耗也比较稳定。而在使用微热干燥器这类设备时，应对其运行参数一一了解清楚，吸附时间、加热时间、冷却时间、加热其功率及加热温度和尾气温度参数对再生气耗量有明显的影响。在程序控制器设备和调整时，要兼顾各参数之间的相应关系，以获得最佳工作效果。

2.4 环境影响
安装环境对冷冻干燥机使用效果的影响是众所周知的，吸附干燥机受环境的影响主要表现在环境温度上：
① 环境温度对高会降低吸附剂的吸附效率。在一定范围内吸附剂温度低，吸附能力就越强，当环境温度升高时，吸附剂的吸水能力降低。另外，吸附过程是放热反应，吸附时间越长，吸附床的温升越高。这对充填量富裕的无热再生干燥器可能不起什么影响，但对微热再生这类干燥器来讲就有比较明显的副作用。
② 环境温度过低给吸附干燥机造成的负面影响比高温环境更明显。再生排气中所含的大量水分（气态/液态）会在低温环境或物体的低温表面结露甚至结冰。再生气流通过的排气阀内壁和消声器是最容易积存水分的地方，在寒冷环境里排气通道一旦发生“冰堵 ”，将对干燥器正常运行造成严重影响。所以，吸附干燥机安装地点的环境温度应在零度以上。
③吸附剂除了能吸附水蒸汽外，对其它气体介质也具有一定的吸附能力，特别是分子筛对二氧化碳和其他一些有机气体的吸附量是不能忽视的。当空压机吸气环境中含有其它气体成分时，应注意其累积效应对吸附剂动吸附量的影响。

三、维护篇
3.1 吸附干燥机的易损部件
传统上将吸附剂、控制器和阀门合称为吸附干燥机的三大易损件。分述如下：
① 作为干燥器的工作主体，吸附剂的大部分时间里承受着压力、水汽和热量的频繁冲击，容易遭受机械性破碎和手介质污损，使吸附性能劣化。自从活性氧化铝取代硅胶成为主选吸附剂后，各种性能都大为改善，尤其抗压强度及抗液态水浸泡性方面达到了很高水准，只要不出现“再生能耗不足& amp; rdquo;等操作因素，经活性氧化铝处理后，压缩空气露点稳定达到-40℃在技术是能保证的，且工作寿命也可达2~3年以上。
②程序控制器是吸附干燥机的指挥中心，随着电子技术的发展及单片机和PLC技术的推广应用，在控制精度与可靠性方面均比早期的机械——电气控制有了长足进步。除了加热再生干燥器用的功率器件在抗过载性和抗干扰性方面还需提高外，极大部分在用的程序控制器已经不属于易损部件了。
③控制法是吸附干燥机中比较易损的零部件。尽管厂家都将密封性和使用寿命作为阀门选择（其空载寿命往往都在几十万次以上）的主要依据，但仍免不了在线应用时的过早损坏。阀片破裂、密封泄露和电磁线圈烧毁是控制阀的常见故障。频繁切换（无热再生）和长期遭受水分及吸附剂脱落物的混合侵袭（特别是加热再生）是阀门损坏的重要原因。由于阀门故障时多发性故障，因此在选型时应将阀门现场快速维修的可能性考虑进去。 < br /> ④除了控制阀外，消声器也是一个容易出现故障的部件。其主要表现形式是消声排气通道堵塞。在吸附干燥机中，消声器除了用来降低再生排气噪声外，几乎没有其它实质性功能，但一旦消声器除了故障（特别是“堵塞”）故障，给整机运行带来的损伤却是致命的。所以对这个部件进行日常维修不能忽视。

3.2 常见故障及排除
吸附干燥机最常见的故障那个可分为器质性、负载性和再生性三类，现简述之。
①器质性故障时由于干燥器上某一零部件损坏所引起的，如阀门损坏、消声器故障和控制器失灵等。工作寿命终了和遭外力破坏时发生器质性故障的主要原因。这类故障往往是在无先兆或先兆不明的情况突然发生，但较容易判断，也叫容易处理。
②负载性故障的主要原因是设备超负荷运行，其主要表现为出口排气露点升高。压缩空气处理量增大、进其温度升高或进气压力降低等是造成吸附干燥机超负荷工作的常见原因。多数情况下，负载性故障不打容易被觉察，但后果也不会太严重，且较容易处理。
③ 再生性故障是由“再生能耗不足”引起的。其显性表征有：再生尾气排放温度过低、尾气带水，消声器或排气阀外表结露、再生塔的外表温度低于环境温度或出现 “外壁结露”等；而隐性弊症则是“塔内结露”— —即由于能量载体（干燥气）供给不足，解吸出来的水汽不能在规定时间里全部排出，冷却时剩余水汽就会在吸附床内凝聚成液态水 ——这是极端有害的。实践表明：吸附干燥机运行中所发生的许多“疑难杂症”几乎都与 “再生能耗不足”有关。
再生性故障由于隐蔽性强、潜伏时间长，而且往往还掺杂有认为因素家（如“惜耗”心理）或先发因素（如选型不当），所以处理起来比较困难。这类故障对吸附干燥机运行及整体性能都有较大的危害。增加再生能耗是这类故障最直接有效的办法。