有热再生

2.4.4.2 有热再生
有热再生干燥机按“变温吸附”（TSA）原理进行吸附剂再生，再生条件比无热再生干燥机优越。加热能脱附吸附剂内表面的水蒸气，使吸附剂实现深层吸附，因此有热再生干燥机中吸附剂的动态吸附量远远比无热再生干燥机中的吸附剂动态吸附量大。
相对于无热再生干燥机而言，有热再生干燥机的种类就比较多，但其吸附原理是一样的，主要区别在于加热方式、再生气来源等方面。

图2-30 内加热再生干燥机

按加热器的安装方式分，有热再生干燥机可分为内加热再生干燥机（图2-30）、外加热再生干燥机两类。外加热再生干燥机又可按再生气来源分为利用干燥空气再生的微热再生干燥机和利用环境空气再生的外加热鼓风再生干燥机。在工业企业中，外加热再生干燥机可作为加热源的能源比较多，如电、蒸汽、热油等。近年来，国内出现了利用空压机的压缩热作为再生能源的压缩热再生干燥机。在国外，在外加热鼓风再生干燥机的基础上开发出了真空再生干燥机。
内加热再生干燥机的特点是加热器安装在吸附塔内，加热器直接对吸附剂加热，使富集在吸附剂上的水蒸气脱离其表面，并用少量干燥的再生气把水蒸气带出吸附塔外。由于吸附剂的导热性较差，因此吸附塔内的吸附剂无法得到均匀加热，导致再生不完全。另，由于加热器安装在吸附塔内，带来了维护困难、不够安全等缺点，因此此类干燥机已基本淘汰。

（1）微热再生
顾名思义，微热再生干燥机的再生温度比外加热再生干燥机的再生温度略低。但各干燥机制造商对微热再生的理解不尽相同。如再生温度、工作周期、吸附剂充填量等参数的差别很大（而无热再生干燥机的结构参数比较接近）。
（一）结构布置和工作过程　
微热再生干燥机的结构布置比无热再生干燥机稍微复杂（如图2-31所示），主要增加了再生气加热器（8），干燥机上部多了两个止回阀（9）。

图-31

微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）流入再生气加热器（8），被加热至设定温度并进入B塔内解吸潮湿的吸附剂，使吸附剂再生。潮湿的再生空气通过排放阀6-B和消声器7排入大气。这一再生阶段称为“加热阶段”。
加热再生持续一段时间后，出口再生空气温度达到设定值，再生气加热器就停止加热。未加热的再生干燥空气进入B塔内对吸附床层进行冷却，使其恢复至吸附时的温度，这一阶段称为“冷吹阶段”。
冷吹结束后，B塔进行“均压”，最后完成整个再生过程。
微热再生吸干机的控制系统比无热再生干燥机复杂。除了控制相关阀门外，还需要根据再生温度控制加热器的运行。我公司的RSXG型微热再生干燥机采用PLC（可编程控制器）和相关的温控装置实现控制。
（二）运行特点
微热再生干燥机的运行特点是工作周期相对较长、再生气量比无热再生小（在额定工况下约为7%）和需要消耗额外的能源等。
a)工作周期　　
微热再生干燥机中的吸附剂是深层吸附，其动态吸附量比无热再生干燥机中的大，相同数量吸附剂可处理更多的压缩空气，即吸附时间可以适当延长。
由于吸附剂的导热系数较小，因此再生时把吸附剂床层温度加热至所需的再生温度需要较长的时间。从微热再生干燥机的再生过程我们知道，加热再生结束后还需要对吸附床层进行冷却（冷吹），这同样需要较长的时间。
由于上述两方面的原因，微热再生干燥机的工作周期相对较长。本公司通过实际试验，总结出了不同再生温度、再生气流量和工作周期之间的关系，并确定了RSXJ型微热再生干燥机的工作周期为90-120min。
b)再生气量
微热再生干燥机的再生气量由加热再生气耗和冷吹气耗两部分组成。加热阶段的再生气量决定于再生所需要的热量，因为该阶段的再生气主要作为再生热带入吸附塔的载体。加热再生阶段所需的热量由以下几部分组成：
——吸附剂所吸收的热量
——吸附热。取决于在操作压力下吸附剂吸附的水量。吸附量大,释放的吸附热就多。
——吸附塔等部件需吸收的热量
——热量损失
在加热再生阶段，再生耗气量约为进气量的5%左右。
冷却空气用量取决于在冷吹阶段需要带走的热量。在正常冷吹条件下，冷却空气需要量约为4-8%。
结合这两部分再生气量，本公司微热再生干燥机的再生气耗约为7%。
c)加热器功率
微热再生的加热器功率决定于加热阶段所需要的总热量，微热再生干燥机的电加热器功率约为0.5kw/(1m3/min)。
d)压力降
参见无热再生干燥机部分。
（2）外加热鼓风再生
外加热鼓风再生干燥机被认为是有热再生干燥机的经典产品，它的一大特点就是在加热再生阶段用的再生空气是取自环境的空气，只在冷吹阶段使用干燥后的压缩空气，因此其有效供气量比微热再生干燥机高。
外加热鼓风再生干燥机的外形如图2-32所示。其再生部分比微热再生干燥机多一台鼓风机用以抽取环境空气。其吸附原理及过程与微热再生基本相同。
在外加热鼓风再生干燥机中的吸附剂动态吸附量较大，有报道最高的可达达到16%-18%，几乎接近静态吸附量。吸附时放出的热量也高，出口空气温度比进口空气温度高12-20℃。为了实现连续运行，吸附剂要求再生彻底、完全，因此其再生温度要高。

图2-32

外加热鼓风再生干燥机的再生阶段也分为：加热——冷吹——均压三部分。
加热阶段和部分冷吹阶段所用的再生空气取自大气。
冷吹阶段后期，吸附床层温度较低，吸附剂已具有吸附能力。由于环境空气是湿空气，因此如果冷吹后期的再生空气仍然是环境空气的话，吸附剂（尤其是吸附塔上部）会吸附其中的水蒸气。在切换投入吸附的开始阶段，出口压缩空气的露点温度会比较高，并出现露点峰值。为了避免这种现象，冷吹阶段后期（约1小时）的再生空气必须使用干燥后的压缩空气，用量约为5%~12%，整个再生阶段的平均干燥空气用量在3%以上。
外加热鼓风再生干燥机的技术参数如下：
——工作周期：一般为8小时
——吸附剂充填量：25-30kg/(1m3/min)
——加热器功率:0.8-1.0kw/(1m3/min)
——再生耗气量:3%以上
——再生温度：硅胶120-180℃、活性氧化铝150-200℃、分子筛：180-320℃
——出口露点温度：-40℃
（3）压缩热再生
在压缩空气干燥机中，虽然吸附式干燥机所能达到的露点温度较低，但其能耗太大，在“可持续发展”战略被人们越来越认同的情况下，降低吸干机的能耗是业界一直追求的目标。本公司的RSC型组合式低露点压缩空气干燥机是一种能达到低露点又节能的干燥设备。当然在业界也有人开发了相对节能的吸干机——利用空压机的压缩热再生的吸干机，我们称它为“压缩热再生干燥机”。
这种干燥机的设计思想是：空气在被压缩过程中体积缩小，温度升高。由于气体的焓是温度的单值函数，当空压机的最终排气温度与吸气温度相等时，其焓值是不变的，这意味着空压机所作的压缩功全部变为热量而被冷却水或外界大气带走。这部分压缩热的数量相当可观。一台空气压缩机产生的压缩热完全满足相同流量吸附式干燥器的再生热需求。
目前这一类型干燥机有两种形式：
1）直接利用空压机排出的未经后部冷却器冷却的热压缩空气进行再生。
此类干燥机的再生方式与外加热鼓风再生干燥机相似——都用潮湿空气作为再生空气。但再生程度前者比后者差得多。这是因为：
根据吸附剂有热再生原则，吸附剂再生彻底与否取决于再生空气的温度和含湿量。压缩热再生干燥机的再生温度取决于空压机的排气温度，一般活塞式空气压缩机的排气温度按规定不超过160℃，实际运行中排气温度很少有达到160℃的情况，有时甚至低至110℃，而螺杆空压机的排气温度更低，用这样低的排气温度用于吸附剂再生是很不利的。再生气体温度低造成了再生的不完全，而再生不完全的后果就是成品气的露点高。而外加热鼓风干燥机不存在这一情况。
空压机的二级缸排气的含湿量与环境空气的相对湿度有关。压力状态下单位体积空气的水蒸气量比常压空气多，这就决定了此类干燥机的再生不可能很彻底，除非环境空气的相对湿度很低。
总之，此类干燥机的在再生温度不太高的情况下，出口露点温度受环境的影响很大，根据不同季节、不同地区，该类干燥机的出口露点温度在-10至-40℃之间变化，不适合于要求露点稳定的工艺中。
2）利用中间加热器，用空压机排出的未经后部冷却器冷却的热压缩空气与干燥后的部分空气热交换，提高再生气的温度。这种干燥机的结构与微热再生干燥机相同，只是热源不是电、蒸汽等，而是热空气。由于空压机排气温度不会很高，因此基本属于微热再生干燥机一类。