工业效率

经验教训:节约能源成本与加热鼓风机干燥剂干燥器

经验丰富的审计人员在看到客户的工厂安装干燥剂时变得谨慎。当工厂需要仪表质量的压缩空气时,或当压缩空气管道暴露在冷冻温度下时,就需要这些干燥器。然而,当干燥剂干燥器可以获得这一水平的质量,从露点的35 of上升到-40 of水平的能源成本增加相当可观。为了尝试将干燥的能源成本降低到这些低水平,可以使用加热鼓风机干燥剂。本文介绍了三种常见的干燥剂类型,以及一些经验,好的和坏的,与加热鼓风机类型。

加热鼓风机干燥剂干燥机

加热鼓风机式干燥剂干燥机占用相当大的地板空间,但使用环境空气净化节省能源。(周围的尘埃暗示着问题即将来临。)

干燥剂干燥器的类型

在讨论加热鼓风机干燥器之前,重要的是回顾常见类型的干燥剂干燥器开始无加热的风格,这是最简单的类型。还有其他不太常见的干燥剂风格,但本文不讨论它们。

所有典型的干燥剂干燥器都有两个装满干燥剂珠的压力容器和一个控制阀系统,引导通过干燥器的压缩空气流经其中一个或另一个容器。干燥剂珠在饱和之前只有一定的能力从压缩空气中去除水蒸气(吸附)。一旦它们达到容量,水分必须在再生循环中从珠子中去除,否则干燥机将无法去除足够的水分,从而将压缩空气的露点降至较低水平。

在达到干燥剂之前,干燥器设计用于将压缩空气的流切换到充满干燥剂的其他再生容器,并在饱和床的干燥剂上开始再生过程。为了再生干燥剂,处理的容器被吹入大气压,并且已经干燥的压缩空气流过珠子。当该干压缩空气扩展到大气时,其露点大大降,使其能够更好地从饱和珠粒中除去吸附的水分。该循环在典型的10分钟循环上运行,塔交替干燥和再生。固定循环干燥器上的再生过程将消耗约15至20%的干燥流量额定值。

图2.

典型的无热干燥机。(来源:压缩空气挑战。)

重要的是要明白,吹扫是15%到20%的额定干燥器,而不是通过它的流量。由于某些原因,如果烘干机负载较轻,这就会有所不同。这意味着如果烘干机只有一半负载,例如,一个固定循环干燥剂烘干机将消耗不15%到20%的平均流量,但30%到40%。很常见的情况是发现干燥机消耗了空气压缩机产生的大部分压缩空气的设施。这使得压缩空气审计员非常怀疑干燥剂干燥机。

图3.

典型的外部加热干燥器。(来源:压缩空气挑战。)

由于这种吹扫消耗抢夺了容量的空气压缩机,过去的设计师提出了不同版本的干燥器干燥器,其中使用较少的空气,其中一个是外部加热的吹扫风格。类似于固定循环无磁体干燥器,一些已经干燥的压缩空气用于再生干燥剂,而是通过首先通过电加热器运行空气然后通过饱和床发送。

这种设计上的改变允许使用更小的压缩空气流量,约为干燥机额定流量的7.5%,释放出更多的压缩空气,用于满足压缩空气的需求,并降低整体电气运行成本。这种类型的烘干机略大于无热设计,但运行在一个4小时的循环。

图4

一种典型的加热鼓风机干燥机。(来源:压缩空气挑战。)

进一步的设计开发生产了烘干机的加热鼓风风格。它使用穿过加热器元件的鼓风机供电的环境空气来提供热再生空气来调节干燥剂。该干燥器不使用压缩空气进行再生过程,允许通过空气压缩机产生的所有压缩空气通过以进料植物需求。然而,存在需要考虑的冷却流程。

问题是非常热的干燥剂不会从压缩空气中移除水分。因此,当加热型式干燥器完成加热循环时,将压缩空气的量通过干燥剂以除去热量。在外部加热干燥器中,在冷却循环期间干燥器流动的约7.5%,通常持续约1小时的四小时循环。对于加热鼓风机风格的干燥器,冷却吹扫通常指定为干燥器等级的2%,但在这里我们需要阅读精细印刷。这2%的实际上是每四小时一小时的8%的流量平均为8%。这8%的峰值需求期间可能存在意外后果,空气压缩机处于最大容量,可能需要额外的空气压缩机容量。

更新设计的鼓风机式干燥剂干燥机使用内置的闭路循环冷却循环,鼓风机再循环内部空气通过干燥剂去除热量,没有压缩空气冷却。在这种设计中,将有某种热交换器内置到循环中,使用环境空气或冷却水来消除热量。

典型的运营成本

由于产生压缩空气的成本很高,用它来产生吹扫气流的成本也很高。此外,如果你的空压机的容量超过了15% - 20%,你就需要购买15% - 20%的更大的空压机,用于相同的压缩室流量输出。使用加热器和较低水平的压缩空气进行再生,释放更多的空气压缩机能力,并导致较低的运行成本。

例如,下表是四种类型的干燥机在固定循环模式下满载运行的成本估算:

操作各种类型的全负荷干燥机的典型成本。

图5

注意计算的运营成本假设干燥器100%以最大容量加载。假设空气压缩机效率为每100 CFM 20千瓦,功率成本为每千瓦时10美分。年度成本假设运营8,760小时。该表显示了通过使用更精致的加热液晶干燥机来获得相当大的节省。

重要特征

在现实生活中,你通常不会看到一个空气干燥机在完全100%负载的标准额定值100psi输入压力,100 of入口和环境温度。通常干燥机的负荷小于额定负荷,因此可以通过较轻的负荷降低运行成本。

例如,一个只有75%流量的干燥机,入口温度为80 oF,只处理40%的设计水蒸汽。这是因为空气比设计的温度低20度,只包含大约50%的水蒸气,相比之下,100 of干燥器的评级。对于固定循环干燥剂干燥机,运行与较低的水分负荷不影响运行成本,但它仍将消耗相同数量的吹扫空气。但是使用加热干燥器,因为干燥剂含有较少的水分,并且加热器对温度进行控制(避免干燥剂过热),加热元件的占空比将会减少,降低电气运行成本。

对于部分负载的空气干燥机,使用露点相关的开关可以获得一些显著的节省。在这个方案中,一个露点探头在干燥器排放处测量压缩空气,如果产生的露点低于干燥器额定值,就会延迟吹扫操作。烘干机控制将等待露点上升到烘干机设置点,然后激活一个再生循环。对于轻负荷烘干机,这产生了能源消耗的减少,但不同风格的烘干机对轻负荷反应不同。

对于无热干燥剂干燥机,减少吹扫倾向于只与流量的减少成比例,而不是减少水分负荷由于较低的进口温度。但对于加热式的装置,烘干机对这两种减少都有反应。这意味着由于流量的减少而节省了一些能源,并且由于更冷的进口空气中较低的水分负荷而节省了额外的能源,因此与无暖气的风格相比,节省了更多的能源。使用前面的例子,干燥机的运行成本将下降大约20%到25%的无热干燥剂干燥机,但如果操作露点控制加热变体50%到60%。

现实应用中的经验教训

多年来,一些教训已经学到,一些好的,一些不好的,当处理吹风机式干燥机。下面是一些最有趣的:

纸工厂1

某造纸厂安装了带露点开关的鼓风机式干燥器。尽管如此,植物在他们的仪表空气系统中遇到了湿空气。快速看一下烘干机显示所产生的露点远远低于其额定的-40 oF空气质量。工作人员怀疑在未干磨空气和干磨空气系统之间有一个意外的旁路。但是,仔细观察烘干机的操作,一位审计师注意到免费水从烘干机的后滤网流出。审计员还注意到,露点控制器无论如何读出的温度都是相同的,即使它被拿出来,在一个潮湿的房间里挥舞。探测器在低温读数时出现故障,这意味着如果将干燥器设置为与露点相关的切换模式,即使干燥剂已完全饱和,它也永远不会排气。

一项调查发现,探测器因为被水淹没而失败。这些水来自一个水冷系统空气压缩机的后冷却器故障,冷却水泄漏到压缩空气中。进一步调查发现,烘干机安装在一个有大量蒸汽泄漏的房间里。当冷却发生使用环境空气,过量的水分被引入干燥器干燥剂。经验教训:

  • 确保任何露点控制正在工作和校准。
  • 总是以一种方式设计,以去除自由水之前,它到达干燥器进口过滤器。
  • 保持环境没有灰尘和过多的水分。

纸工厂2

来自另一家造纸厂的压缩空气审计数据显示,他们的压力曲线每四个小时就会出现一个非常大的缺口。这些缺口大到足以引起严重的压力波动,从而影响生产。数据显示,缺口与烘干机再生操作,发生在加热操作刚刚结束。

一项调查发现,有人调整了干燥器冷却排风到一个过高的水平。这种干燥器设计有一个简单的球阀作为冷却空气控制。在阀门上放置了一个标签,说明在排气压力表上将其设置为40psi,但标签消失了。我们怀疑有人看到这个部分打开阀门,并决定完全打开它,造成过多的冷却空气流动。这个调整恢复正常,过大的压降消失了。但是由于冷却吹扫仍然是干燥器额定的8%左右,有时仍然需要每4小时加载一个额外的空气压缩机来提供额外的流量。

在这个烘干机的历史上,加热器的保险丝开始吹每几个小时的操作。经调查发现,烘干机所处的灰尘环境,使灰尘堵塞风机入口过滤器,导致加热器过载。经验教训:

  • 始终确保烘干机是根据规格调整。
  • 压缩空气系统的容量必须尺寸为冷却吹扫。
  • 有灰尘的环境条件会使鼓风机进气过滤器过载。

化学工厂

化工厂有一个大型鼓风机吹扫空气干燥器,适用于三个空气压缩机,然而,从未安装第三空气压缩机。露点控制被购买为一个选项,但失败,而客户从未修复过。

这台干燥机消耗了如此多的冷却空气,以至于一台100马力(hp)的空气压缩机不得不运行来补给流量,而高流量导致了工厂的压力问题。该装置在固定的循环中运行,即使它是轻负载的,并且如果露点控制操作正确,清洗再生循环可以关闭相当长的时间。

控制冷却吹扫的球阀也调整不当,导致太多空气进入干燥器。该烘干机的相关过滤器没有按照规格进行维护,导致过滤器和烘干机之间的压差约为8 psi。

客户启动了一个程序,用加热的鼓风机干燥器替换这个干燥器与封闭循环冷却清洗。这一改变允许关闭一台空压机,节省了大量能源,并改善了压力曲线。关于这个系统的更多细节见本文(//www.epcgrp.com/system-assessments/air-treatmentn2/oversized-dryer-causes-pressure-issues-chemical-plant)。经验教训:

  • 确保露点控制正确运行和校准。
  • 烘干机必须调整到适当的冷却流量。
  • 更新的干燥器设计可以节省能量。

肉类加工厂

一个肉类加工厂购买了一个鼓风机式烘干机作为一个系统的更换,冷藏烘干机在系列固定循环无热烘干机。双系统的各个部件压力损失过大。将这两种类型的干燥机替换为具有双平行进口和出口过滤器的尺寸合适的单鼓风机吹洗干燥机,改善了压降,导致更好的空压机控制和更稳定的工厂压力。新的烘干机比以前的系统消耗的能量少得多。

工厂人员决定在室外运行烘干机排气装置,这样烘干机排出的水分就不会被反馈到空气压缩机的进气口。过了一段时间,在一个寒冷的11月,他们开始注意到压缩空气露点的问题。调查显示,当排气达到室外温度时,含有的水分冻结,堵塞了干燥机的排气。此外,用于户外排气的管道太小,造成高于预期的压力损失。安装人员没有考虑到环境空气的高速,这不是通过排气回路的压缩空气。必须改进排放到一个更温和的环境。经验教训:

  • 用合适尺寸的单位替换标准的干燥器可以改善系统的运行。
  • 如果将清洗排气移到远程位置,请确保管道大小正确,排气消声器没有位于冻结条件下。

图6

由于较低的水分负荷和露点控制,这种干燥机很少再生。

食品加工操作1

食品加工机购买了鼓风机清洗干燥器,以便在凉爽的加工区域中调节其加工设备的空气。烘干机用脱向依赖性开关购买。相关的空气压缩机是水冷的,植物冷却水很冷,在整个年份的大部分时间里跑到40%。

由于空气压缩机的输出压缩空气温度为(20%的额定水分荷载),并且干燥器平均约为50%的流量,这种干燥器在水分方面非常轻松地装载。在该系统的压缩空气评估期间,发现干燥器每隔两到三天而不是一次每四个小时才能通过再生循环一次,而典型的固定循环单元。这节省了相当大的能量。

使用一个可选择的开关关闭冷却吹扫干燥机做了进一步的改进。与长周期,干燥机干燥剂适当冷却简单的辐射。经验教训:

  • 风机吹扫干燥器的入口温度较低,可以节省额外的能源。
  • 有时,当循环时间间隔很远时,冷却清洗不需要操作。如果你有这些条件,和选项安装,关闭冷却可以节省冷却空气。

食品加工操作2

一个产品处理器购买了一个带露点控制的鼓风机吹扫干燥机来调节工厂内的空气,特别是颜色分选机,因为压缩空气与食品接触。工厂的管道暴露在工厂一些地区的冰冻条件下。在大多数情况下,干燥机工作良好,由于较轻的装载条件。烘干机平均每12小时再生一次,而不是每4小时。

压缩空气评估发现,在干燥器再生循环期间,一个额外的空气压缩机将启动和运行。安装了一个流量计,发现烘干机消耗了过多的吹扫流量。一项调查显示,烘干机组装错误,一个阀门泄漏。两个控制阀的功能被调换,从而逆转了干燥器增压和冷却清洗的功能,导致过度的空气冷却流过4小时的再生循环。阀门校正后,干燥机运行恢复正常,在干燥机再生阶段少了一台空压机。经验教训:

  • 轻负荷减少再生循环次数。
  • 烘干机的功能应该被监控,以确保预期的运行,特别是在调试完成时。
  • 安装流量计可以检测空气干燥器的问题。

结论

使用鼓风机吹扫式空气干燥机可以降低运行成本,特别是在轻负荷和减少湿气负荷的条件下,由于较冷的空压机排放温度。然而,这些单元相当复杂,需要正确维护和监控,以确保它们保持正确的工作秩序。研究这些干燥器和监测他们在工厂压缩空气评估可以得出许多教训。

有关更多信息,请联系Ron Marshall,Marshall压缩空气咨询,电话:204-806-2085,电子邮件:ronm@mts.net

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