<接上期——>
【压缩机网】4.2 吸干机实际耗能分析
压缩空气的品质要求越高，付出的代价就越高。这不仅是设备的采购成本，而且设备的使用成本更高。当气体品质要求压力露点低于0℃的时候，我们将不得不采用吸干机来干燥压缩空气了。
同样在吸干机的样本和铭牌上是看不见总功耗数据。表15是在规定工况下计算，如果使用工况及空气质量等级要求发生变化时，其能耗也会变化。吸干机耗能主要在以下方面（水和机房散热除外）：压降、耗能（气和电）。
4.2.1“压降”对于吸干机节能来说与冷干机一样。
按JB/T 10532-2017《一般用吸附式压缩空气干燥器》标准工况0.7MPa工作压力下，吸干机允许压降<3%=0.021MPa=1.47%(压缩空气系统中压力降低0.1MPa，耗能7%)，所以为了不到1%的节能，再希望把压降降低一半：△P<0.01MPa以下，制造成本会大大增加，对于大多数用户来说不划算。
压降问题对于冷干机来说只要符合标准生产即可，“压降”耗能做能源管理合同的企业可以关注吸干机的压降。
如果40m3/min在7bar下，把压降从0.21bar做到0.1bar，6000h/年工作时间计算，可节约电能=250*（0.21-0.1）*7%*6000=11550kW/h。
4.2.2“耗能”才是吸干机最大的节能项目。
因为吸干机的耗能（气和电）是为了再生和吹冷，用的都是成品气。大气变成压缩空气需要耗能，压缩空气变成成品气也需要耗能，而且成品气的成本远大于其他能源成本。所以吸附剂的再生能用大气就不用成品气，能用电就不用气。
图29常规吸干机耗能比较：无热再生>微热再生>外加热再生。
4.2.2.1 影响吸干机耗能有四个因数：露点、进气温度、工作压力及负荷：
①“露点”对吸干机耗能的影响
在ISO8573-1-2010标准：吸干机露点温度分四档：-20℃、-40℃、-70℃和<-70℃，从表12可看出，无热、微热、加热再生吸干机都可以达到-20℃、-40℃、-70℃。但是要到达这三个指标，其耗能会有非常大的区别。
从行业团标：T-CGMA033001-2018《压缩空气站能效分级指南》就“压缩空气站能效等级”根据综合输功效率按供气压力露点要求分为5级，1级最高，5级最低，而含有吸干机的压缩空气站能效等级有4个表（分别是表2～5），其综合输功效率规定值也不同。每级能耗升高约5%。见图30。
意味着，同样一级能效的压缩空气站，压缩空气露点要求越低，允许耗功越高。而压缩空气的品质是需要花钱的。
举例：见图31，比如用无热再生吸干机去实现压力露点：-20℃、-40℃、-70℃，耗气量的差别。
②“进气温度”对吸干机耗能的影响
在JB/T 10532-2017《一般用吸附式压缩空气干燥器》标准工况中进气温度38℃，假设压力露点温度不变，如果按样本标注最高工作温度46℃，其耗能将增加45%左右。
所以从图32可看出，进气温度越低越节能。
③“工作压力”对吸干机耗能的影响
由在JB/T 10532-2017《一般用吸附式压缩空气干燥器》标准工况中工作压力0.7MPa，假设压力露点温度不变，如果实际工作压力为0.6MPa，其耗能将增加15%左右。
所以从图33可看出，工作压力越高越节能。
④“负荷”变化对吸干机耗能的影响
大多数吸干机都是采用固定程序且按最大负荷配置，当压缩空气处理量发生变化时，吸干机的耗功却固定不变，就造成了吸干机耗能的浪费。一般分两种情况：
◆变负荷空压机+最大处理量吸干机。当压缩空气容积流量发生变化时，吸干机的耗能不变；
◆容积流量不变，实际工况变化，如进气温度、工作压力波动等等；
吸干机如果能配置负荷节能控制系统，其节能效果非常明显。从图34可以看出：露点节能控制系统最节能。
五、压缩空气应用中干燥技术的蓝海市场
在文章的前半部分都是介绍常规型的压缩空气干燥器，其市场份额在90%以上，主要特点：性价比高、使用量大、质量稳定、制造/使用/维护方便。见图三十五黄框部分。
同时根据市场的特定需求，压缩空气干燥器也为特定客户量身定做了颇有市场量的经典产品（见图36所示）。以压缩空气的品质与节能为主线，高度融合先进的干燥技术，运用于高端市场。蓝海市场的压缩空气干燥器价高质优，并且拥有忠诚度很高的高端客户群体，也是空压系统净化设备行业努力追求和奋斗的结果。
5.1 组合式干燥器
组合式干燥器最早于1983年，由PIONEER AIR SYSTEM公司研制出来，把前级冷干机和后级吸干机组合起来，利用冷干机降温除湿，将压缩空气大部分水蒸气去除，少量水蒸气由吸干机深度干燥。并且利用冷干机冷凝器余热加热再生气体，从而把吸干机的再生耗气量从15%降到3%，同时，还可以延长吸附剂的更换周期，达到节能环保的目的。
笔者非常推崇组合式干燥器这种设计理念，它巧妙的把压缩空气中的水蒸气去除方式按照现代工业加工方式，将原来由吸干机直接干燥到压力露点温度分成粗加工（先由耗能较少的冷干机去除大部分水蒸气，压力露点3℃）和精加工（吸干机就可以从3℃再深度干燥达到额定压力露点要求，同时减少耗能）两道工序完成。无论是市场广度还是深度，都是最完美的干燥方式组合（将冷干机和吸干机技术融合，见表20）且按常规干燥器的生产方式覆盖全露点和全流量，非常值得推广。
图37是市场上常见的组合式干燥器，左图为广州博立，右图是震东。
5.2 膜式干燥器
压缩空气通过中空纤维膜时，由于空气和水蒸气的分子直径大小及渗透压不同，使水蒸气可以从空气中分离出来，达到干燥的效果。
膜分离干燥技术主要用于小流量，可以根据用气要求对空气出口露点在-40～10℃之间（见表21）进行调节，满足不同工况需要。机器小巧，性能稳定可靠，无需电源、不受环境温度影响，相对于常规干燥器更环保更节能。主要应用于工业控制、医药技术、食品加工、技术研究试验室等终端场合的中高端客户群体。
图38为杭州科林爱尔膜式干燥器展于上海Com Vac ASIA。
5.3 模组吸干机
讲到模组吸干机，不得不提到模组的大佬：多明尼克汉德（Domnick hunter）模组无热再生吸附式干燥机，全球市场占有率最高。
模组吸干机以其外观漂亮，占地面积小，可挂墙，方便安装接近用气点使用，压力露点低且稳定；气流分配均衡，不存在死角，无“隧道效应”；吸附剂的填充均匀、紧密、不留死角；吸附剂用量少；压力损失小；模块倍数级组合可以让处理量翻倍而著称。如今在压缩空气净化设备市场中异军突起。
模组吸干机，从干燥理论上跑不出吸附热力学三大理论：等温吸附、等压吸附及等量吸附。其吸附深度及耗能不会与常规吸干机有区别。同时受到模组筒体加工制造难度大（相对钢制双筒吸干机），成本较高。在追求性价比常规市场来说，价格是阻碍其普及的鸿沟。但随着市场认可度提高和批量提升，成本下降是有可能的。
对于追求设备美观，占地面积小，结构紧凑，还可以有效规避压力容器监检等要求的中高端客户来说，其压力露点可以覆盖冷干机和吸干机（表22）范围小型干燥器还是很受欢迎的。
模组吸干机主要抢夺传统冷干机和吸干机之间结合区域，即气体质量中等要求（压力露点3～-20℃），处理量不大（10m3/min以下）的干燥器市场。
图39为佑侨模组吸干机服务于某食品厂。
如果还想要深度挖掘市场，模组吸干机可在其精、小、靓的基础上进行技术发挥：
①与铝翅板换冷干机撬装成组合式干燥器；
②可以配合4个9以上的小型制氮制氧机生产和使用；
〈本文未完待续，更多精彩内容见下期——〉
参考资料
JB_T 10526-2017 《一般用冷冻式压缩空气干燥器》；
JB_T 10526-2017 《一般用冷冻式压缩空气干燥器》；
ISO 8573-1 2010 《压缩空气 第1部分：污染物和纯度等级》；
T/CGMA033001-2018《压缩空气站能效分级指南》;
T/CGMA ××××—××××《一般用压缩空气干燥器选型指南》征求意见稿；
《压缩空气干燥与净化设备》；
《压缩空气应用指南》；
《容积式压缩机技术手册 化工、动力、制冷》。
作者简介
第一作者：梁柳生，广西柳州，大学本科。高级工程师，1990开始从事空压机行业工作；有在国企、合资及外企工作经历，其中22年在AC集团工作。先后从事过空压机及后处理设备的产品设计、产品工艺、生产管理、产品质量跟踪服务等及全国销售总监，并有在欧洲学习和工作的经历。2017年创办上善气体工作室，专业从事压缩空气系统研究，精益生产管理及销售的培训工作。国家标准JBT10526-2005《一般用冷冻式压缩空气干燥器》第一起草人，全国压缩机标准化技术委员会副主任委员。
第二作者：梁翰林，上善气体工作室讲师助理。
来源：本站原创
<接上期——>
【压缩机网】4.2 吸干机实际耗能分析
压缩空气的品质要求越高，付出的代价就越高。这不仅是设备的采购成本，而且设备的使用成本更高。当气体品质要求压力露点低于0℃的时候，我们将不得不采用吸干机来干燥压缩空气了。
同样在吸干机的样本和铭牌上是看不见总功耗数据。表15是在规定工况下计算，如果使用工况及空气质量等级要求发生变化时，其能耗也会变化。吸干机耗能主要在以下方面（水和机房散热除外）：压降、耗能（气和电）。
4.2.1“压降”对于吸干机节能来说与冷干机一样。
按JB/T 10532-2017《一般用吸附式压缩空气干燥器》标准工况0.7MPa工作压力下，吸干机允许压降<3%=0.021MPa=1.47%(压缩空气系统中压力降低0.1MPa，耗能7%)，所以为了不到1%的节能，再希望把压降降低一半：△P<0.01MPa以下，制造成本会大大增加，对于大多数用户来说不划算。
压降问题对于冷干机来说只要符合标准生产即可，“压降”耗能做能源管理合同的企业可以关注吸干机的压降。
如果40m3/min在7bar下，把压降从0.21bar做到0.1bar，6000h/年工作时间计算，可节约电能=250*（0.21-0.1）*7%*6000=11550kW/h。
4.2.2“耗能”才是吸干机最大的节能项目。
因为吸干机的耗能（气和电）是为了再生和吹冷，用的都是成品气。大气变成压缩空气需要耗能，压缩空气变成成品气也需要耗能，而且成品气的成本远大于其他能源成本。所以吸附剂的再生能用大气就不用成品气，能用电就不用气。
图29常规吸干机耗能比较：无热再生>微热再生>外加热再生。
4.2.2.1 影响吸干机耗能有四个因数：露点、进气温度、工作压力及负荷：
①“露点”对吸干机耗能的影响
在ISO8573-1-2010标准：吸干机露点温度分四档：-20℃、-40℃、-70℃和<-70℃，从表12可看出，无热、微热、加热再生吸干机都可以达到-20℃、-40℃、-70℃。但是要到达这三个指标，其耗能会有非常大的区别。
从行业团标：T-CGMA033001-2018《压缩空气站能效分级指南》就“压缩空气站能效等级”根据综合输功效率按供气压力露点要求分为5级，1级最高，5级最低，而含有吸干机的压缩空气站能效等级有4个表（分别是表2～5），其综合输功效率规定值也不同。每级能耗升高约5%。见图30。
意味着，同样一级能效的压缩空气站，压缩空气露点要求越低，允许耗功越高。而压缩空气的品质是需要花钱的。
举例：见图31，比如用无热再生吸干机去实现压力露点：-20℃、-40℃、-70℃，耗气量的差别。
②“进气温度”对吸干机耗能的影响
在JB/T 10532-2017《一般用吸附式压缩空气干燥器》标准工况中进气温度38℃，假设压力露点温度不变，如果按样本标注最高工作温度46℃，其耗能将增加45%左右。
所以从图32可看出，进气温度越低越节能。
③“工作压力”对吸干机耗能的影响
由在JB/T 10532-2017《一般用吸附式压缩空气干燥器》标准工况中工作压力0.7MPa，假设压力露点温度不变，如果实际工作压力为0.6MPa，其耗能将增加15%左右。
所以从图33可看出，工作压力越高越节能。
④“负荷”变化对吸干机耗能的影响
大多数吸干机都是采用固定程序且按最大负荷配置，当压缩空气处理量发生变化时，吸干机的耗功却固定不变，就造成了吸干机耗能的浪费。一般分两种情况：
◆变负荷空压机+最大处理量吸干机。当压缩空气容积流量发生变化时，吸干机的耗能不变；
◆容积流量不变，实际工况变化，如进气温度、工作压力波动等等；
吸干机如果能配置负荷节能控制系统，其节能效果非常明显。从图34可以看出：露点节能控制系统最节能。
五、压缩空气应用中干燥技术的蓝海市场
在文章的前半部分都是介绍常规型的压缩空气干燥器，其市场份额在90%以上，主要特点：性价比高、使用量大、质量稳定、制造/使用/维护方便。见图三十五黄框部分。
同时根据市场的特定需求，压缩空气干燥器也为特定客户量身定做了颇有市场量的经典产品（见图36所示）。以压缩空气的品质与节能为主线，高度融合先进的干燥技术，运用于高端市场。蓝海市场的压缩空气干燥器价高质优，并且拥有忠诚度很高的高端客户群体，也是空压系统净化设备行业努力追求和奋斗的结果。
5.1 组合式干燥器
组合式干燥器最早于1983年，由PIONEER AIR SYSTEM公司研制出来，把前级冷干机和后级吸干机组合起来，利用冷干机降温除湿，将压缩空气大部分水蒸气去除，少量水蒸气由吸干机深度干燥。并且利用冷干机冷凝器余热加热再生气体，从而把吸干机的再生耗气量从15%降到3%，同时，还可以延长吸附剂的更换周期，达到节能环保的目的。
笔者非常推崇组合式干燥器这种设计理念，它巧妙的把压缩空气中的水蒸气去除方式按照现代工业加工方式，将原来由吸干机直接干燥到压力露点温度分成粗加工（先由耗能较少的冷干机去除大部分水蒸气，压力露点3℃）和精加工（吸干机就可以从3℃再深度干燥达到额定压力露点要求，同时减少耗能）两道工序完成。无论是市场广度还是深度，都是最完美的干燥方式组合（将冷干机和吸干机技术融合，见表20）且按常规干燥器的生产方式覆盖全露点和全流量，非常值得推广。
图37是市场上常见的组合式干燥器，左图为广州博立，右图是震东。
5.2 膜式干燥器
压缩空气通过中空纤维膜时，由于空气和水蒸气的分子直径大小及渗透压不同，使水蒸气可以从空气中分离出来，达到干燥的效果。
膜分离干燥技术主要用于小流量，可以根据用气要求对空气出口露点在-40～10℃之间（见表21）进行调节，满足不同工况需要。机器小巧，性能稳定可靠，无需电源、不受环境温度影响，相对于常规干燥器更环保更节能。主要应用于工业控制、医药技术、食品加工、技术研究试验室等终端场合的中高端客户群体。
图38为杭州科林爱尔膜式干燥器展于上海Com Vac ASIA。
5.3 模组吸干机
讲到模组吸干机，不得不提到模组的大佬：多明尼克汉德（Domnick hunter）模组无热再生吸附式干燥机，全球市场占有率最高。
模组吸干机以其外观漂亮，占地面积小，可挂墙，方便安装接近用气点使用，压力露点低且稳定；气流分配均衡，不存在死角，无“隧道效应”；吸附剂的填充均匀、紧密、不留死角；吸附剂用量少；压力损失小；模块倍数级组合可以让处理量翻倍而著称。如今在压缩空气净化设备市场中异军突起。
模组吸干机，从干燥理论上跑不出吸附热力学三大理论：等温吸附、等压吸附及等量吸附。其吸附深度及耗能不会与常规吸干机有区别。同时受到模组筒体加工制造难度大（相对钢制双筒吸干机），成本较高。在追求性价比常规市场来说，价格是阻碍其普及的鸿沟。但随着市场认可度提高和批量提升，成本下降是有可能的。
对于追求设备美观，占地面积小，结构紧凑，还可以有效规避压力容器监检等要求的中高端客户来说，其压力露点可以覆盖冷干机和吸干机（表22）范围小型干燥器还是很受欢迎的。
模组吸干机主要抢夺传统冷干机和吸干机之间结合区域，即气体质量中等要求（压力露点3～-20℃），处理量不大（10m3/min以下）的干燥器市场。
图39为佑侨模组吸干机服务于某食品厂。
如果还想要深度挖掘市场，模组吸干机可在其精、小、靓的基础上进行技术发挥：
①与铝翅板换冷干机撬装成组合式干燥器；
②可以配合4个9以上的小型制氮制氧机生产和使用；
〈本文未完待续，更多精彩内容见下期——〉
参考资料
JB_T 10526-2017 《一般用冷冻式压缩空气干燥器》；
JB_T 10526-2017 《一般用冷冻式压缩空气干燥器》；
ISO 8573-1 2010 《压缩空气 第1部分：污染物和纯度等级》；
T/CGMA033001-2018《压缩空气站能效分级指南》;
T/CGMA ××××—××××《一般用压缩空气干燥器选型指南》征求意见稿；
《压缩空气干燥与净化设备》；
《压缩空气应用指南》；
《容积式压缩机技术手册 化工、动力、制冷》。
作者简介
第一作者：梁柳生，广西柳州，大学本科。高级工程师，1990开始从事空压机行业工作；有在国企、合资及外企工作经历，其中22年在AC集团工作。先后从事过空压机及后处理设备的产品设计、产品工艺、生产管理、产品质量跟踪服务等及全国销售总监，并有在欧洲学习和工作的经历。2017年创办上善气体工作室，专业从事压缩空气系统研究，精益生产管理及销售的培训工作。国家标准JBT10526-2005《一般用冷冻式压缩空气干燥器》第一起草人，全国压缩机标准化技术委员会副主任委员。
第二作者：梁翰林，上善气体工作室讲师助理。
来源：本站原创
网友评论
条评论
最新评论