无热再生干燥机

无热再生干燥机再生时外界没有对其输送热量，而是采用了PSA（Pressure Swing Adsorption）原理。这类干燥机所需的再生干燥空气占其处理量的12-16%之间。再生干燥空气要降至大气压，以获得更低的相对湿度。 
无热再生吸干机的吸附剂通常为活性氧化铝或分子筛。活性氧化铝适用于压缩空气的进口温度不超过40℃、压力露点一般不低于-40℃的场合；分子筛允许*高的压缩空气进口温度为55℃，压力露点温度可-70℃以下。 
在无热再生干燥机中，通过吸附剂吸附产生的温升相对较少，因为吸附的水蒸气不多。在正常运行中，压缩空气的出口温度比进口温度高约2-6℃。 
（一）结构布置和工作过程 
无热再生干燥机的结构比较简单（如图2-28所示）。 
吸附塔的底部安装了筛网（2），出口处安装了圆柱状的金属丝网（3）以防止吸附剂被压缩空气吹出吸附塔。两个吸附塔的进出口分别由管道相互连接，为了使两个塔之间进行切换并独立运行，连接处安装了相关阀门。 
无热再生干燥机下部的压缩空气进口处一般设有四个阀门，分别称为切换阀和排放阀，其中排放阀（6）控制吸附塔卸压、再生气排放和再生完成后吸附塔的“均压”；两个切换阀（1）控制了压缩空气的流动方向，即决定了吸附和再生的切换。在运行时这四个阀门对角动作。在小型吸干机中，采用电磁阀作为切换阀，在大型吸干机中采用气动球阀、气动蝶阀。 

图2-28
在吸干机上部出口处，干燥后的压缩空气通过止回阀（4）进入管网。同时，部分再生用干燥空气通过旁通管进入需要再生的吸附塔，旁通管上安装有孔板或球阀（5），孔板孔径或球阀开启度决定于所需的再生气量。 
无热再生干燥机的工作流程： 
干燥机开机后，A塔吸附运行，B塔再生。在预先设定的时序控制下，切换阀1-A打开、1-B关闭，排放阀6-B打开、6-A关闭，湿空气进入A塔，干燥后的空气通过止回阀4-A排入下游管线；部分干燥压缩空气在压差的作用下通过孔板（5）流向B塔，其压力被降至接近大气压，由于降压后空气体积同比例增大，使再生用空气的相对湿度只有干燥空气的几分之一，这样这种特别干燥的再生空气中的水蒸气分压远远低于B塔内吸附剂床层的水蒸气分压。吸附床层中的水蒸气在压差的作用下释放至再生空气中并被带走，再生空气通过排放阀6-B和消声器7排入大气。 
再生结束后，A、B塔切换不能马上切换，而是先关闭排放阀6-B，B塔压力升高至系统压力，即“均压”过程。因为再生时，吸附塔处于大气压状态，与吸附状态有较大的压差，如果直接切换会导致压力冲击，严重时引起机械故障。 
当两个吸附塔的压力相同时，控制系统发出信号进行切换——A塔再生、B塔吸附。 
无热再生吸干机所需要的阀门较少。这些切换阀常直接或间接由时间控制。如为了节省成本采用简单的几个时间继电器来控制切换阀，这种方法虽然成本低廉，但不可靠，因为时间继电器会产生较大的时间误差。我公司采用了成本较高的PLC（可编程控制器）控制。 
（二）运行特点 
无热再生干燥机的运行特点主要表现为两个方面：工作周期短、再生气量大。 
a)工作周期 
在无热再生干燥机中，由于常温再生空气只能脱附吸附剂外表面的湿气，因此只利用了吸附剂外表面的吸附功能，吸附剂的吸附量一般在0.5%以下。 
在无热再生干燥机中，吸附被近似地认为是等温过程，再生时需要尽量利用储存在吸附床层中的吸附热。吸附时间越长，被干燥空气带走的吸附热越多，影响再生效果，严重时无法再生。 
基于上述两方面原因，无热再生干燥机的工作周期不能太长，一般为10min。本公司无热再生干燥机就采用了10min的工作周期，英国domnick hunter公司PNEUDRI无热再生干燥机的工作周期为4min。 
无热再生干燥机的短工作周期决定了相关阀门的高动作频率。如工作周期为10min的吸干机，吸附/再生每5min切换一次，切换阀、排气阀等也每5min动作一次，每小时需要动作12次。如果每年按8000小时计，无热再生干燥机的相关阀门在一年中需动作96000次。因此，在无热再生干燥机中，切换阀是比较容易损坏的部件。切换阀的质量直接影响吸干机的正常运行。 
b)再生气量 
无热再生干燥机以变压吸附原理进行工作，其再生方式是变压再生，即用部分干燥的压缩空气降压后对吸附剂进行解吸，外界并没有热量加入，因此再生气量相对较大。 
如果不考虑吸附时的热量损失，同时假定再生气排放时为饱和空气且为大气压、湿空气和再生气的温度相等，再生气流量则可按式2-1计算。

 
 
（2-1） 
式中：
Vrf —— 再生气流量m3/min 
V —— 干燥机进口流量m3/min 
di —— 进口湿空气含湿量 
do —— 再生气排放时含湿量 
在2-1式中，我们假定了再生空气温度等于进口湿空气温度。从有关内容可知，在温度相等情况下，两种压力不同的饱和空气中水蒸气分压是相等的，其含水量与压力成反比。因此，无热再生干燥机的再生气量也可以用进口压力和再生压力的比值表示，并表述为进口流量的百分数（式2-2）。 
 
 

 
 
（2-2）
式中： 
Vrf —— 再生气流量% 
Pi —— 进口湿空气压力（绝压） 
Pr —— 再生气压力（绝压） 
需要说明的是，式2-1和2-2的计算结果是在理想状况下得到的，是*低的再生耗气量。实际上，无热再生干燥机的再生气量比按照2-1式或2-2式计算结果大，这是因为： 
为了克服吸附床阻力（图2-29）能使再生气顺利排出吸附塔，再生气的实际压力Pr要稍高于大气压，这会导致再生耗气量增加。 
放空损耗。无热再生干燥机切换频繁，每次切换时，塔内操作压力下的压缩空气都要放空，这部分并没有计算在2-1和2-2式中。 
热量损耗。无热再生干燥机是建立在等温吸附基础上的，假定解吸过程所需的脱附热完全由吸附过程中积聚在吸附剂床层中的吸附热提供。吸附剂是不良导热体，在短周期循环时可以认为其无热量损耗，但是干燥空气毕竟会带走部分吸附热，损失的热量只有用增大再生气量来补充。 
对无热再生干燥机而言，要减少再生气量，只有提高进气压力和降低进口温度这一条路可走。 
c)压力降 
无热再生干燥机的压力降包括管道、阀门和吸附床层等压力损失之和。图2-30是高度为1m的吸附床层，在不同空塔流速和操作压力下的压力损失，单位为mm水柱（10m水柱相当于0.1MPa）。本公司无热再生干燥机压力降小于0.02MPa（额定工况下）。