壓縮空氣具有易儲存、易控制、流動性好及安全、環(huán)保等特點(diǎn)。因此壓縮空氣被認(rèn)為是僅次于電力的第二動力源。
空壓機(jī)后面配置的后冷卻器和水氣分離裝置被認(rèn)為是最早的壓縮空氣干燥裝置。空壓機(jī)的排氣溫度都在140℃以上,如此高溫度的壓縮空氣一般都無法直接使用。同時,由于活塞機(jī)和螺桿機(jī)特別是活塞機(jī)的工作方式,使得壓縮空氣的脈動較大。因此,在最初的壓縮空氣系統(tǒng)中,人們配套了儲氣缸、后冷卻器和水氣分離裝置。
儲氣罐的作用是減少氣流脈動及存儲壓縮空氣。后冷卻器的作用是降低空壓機(jī)的排氣溫度度,經(jīng)冷卻后的壓縮空氣溫度可以降到40℃以下。壓縮空氣被急劇冷卻后,有大量的水分析出。一部分由排水閥直接排出外,一部分經(jīng)水氣分離器分離后排出。水氣分離器采用離心運(yùn)動的原理,讓壓縮空氣以一定的線速度沿桶體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,將較大的油、水和固態(tài)微粒分離出來。
后冷卻器的冷卻和氣液分離器的分離,構(gòu)成了最初的壓縮空氣冷卻、凈化過程。實(shí)際上除了大量的水分外,還有大量的油污、粉塵及其他固態(tài)雜質(zhì)也被一并排放掉了。
早期的人們主要關(guān)心壓縮空氣的兩個主要參數(shù),即額定壓力和額定流量。對壓縮空氣中含有的油污、冷凝水、顆粒雜質(zhì),以及這些雜質(zhì)對下游設(shè)備造成的危害沒有太多的認(rèn)識,更有甚者認(rèn)為壓縮空氣中的油污對氣缸等執(zhí)行元件的動作有潤滑作用,對機(jī)械有好處。但是,對氣動系統(tǒng)來說,壓縮空氣中水分會造成部件銹蝕,冬季會結(jié)冰,造成冰堵;油污常常造成密封件老化、失效;粉塵則加快了運(yùn)行件的磨損。隨著壓縮空氣應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大,用戶對壓縮空氣的品質(zhì)越來越關(guān)注,逐步認(rèn)識到由于壓縮空氣不潔帶來的危害。
不斷出現(xiàn)的由于壓縮空氣品質(zhì)低引起的損壞和事故,迫使人們開始尋找壓縮空氣干燥和凈化的方法。1952年SABROE 公司成立,其最早的產(chǎn)品就是吸附式干燥器,與更早就開始使用的過濾器一起,開始對壓縮空氣進(jìn)行專業(yè)意義上的凈化。1965年,該公司開始生產(chǎn)冷凍式干燥機(jī)。1970年即生產(chǎn)出世界上大的冷凍式干燥機(jī)(1666m3/min)。
從時間發(fā)展來看,國外的壓縮空氣專業(yè)凈化公司大多成立于20世紀(jì)60~70年代。如:Domnick Hunter成立于1963年;Ultrafilter公司成立于1972 年。這些國外公司的主要特點(diǎn)如下:
1)有比較完善的實(shí)驗(yàn)和測量手段,能為用戶提供高品質(zhì)的干燥和凈化設(shè)備。如:Domnick Hunter公司可進(jìn)行DOP實(shí)驗(yàn)(測量過濾器效率的一種方法),含油量的測量也是按照ISO8573標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。國外新干燥器產(chǎn)品的試驗(yàn)和研究常常與用戶聯(lián)合進(jìn)行,許多設(shè)備的試驗(yàn)和驗(yàn)證都是在用戶裝置上進(jìn)行的。
2)注意環(huán)境保護(hù)。無論是Ultrafilter還是Domnick Hunter公司,都有自己的環(huán)保型油/水分離產(chǎn)品。凈化過程中系統(tǒng)排放的冷凝液往往是油、水乳化液,從環(huán)保角度出發(fā),排放這種乳化液是非法的。油/水分離裝置可以使乳化液中的油水分離,使排放達(dá)到環(huán)保的要求。
3)節(jié)能。如Ultrafilter公司生產(chǎn)的惰性氣體干燥器,讓解吸和冷凍都在封閉循環(huán)中進(jìn)行,再生用的部分惰性氣體又被送回到原系統(tǒng)中,杜絕了直向空中排放造成的氣體浪費(fèi)。同樣,該系統(tǒng)若被用于腐蝕性氣體的干燥,則可避免這類氣體對周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
1983年,Pioneer Air System公司研制出首臺復(fù)合式干燥機(jī)。它采用前級冷凍干燥,后級吸附干燥的組合方式。該類干燥器的特點(diǎn)是節(jié)能。它將前級冷凍干燥機(jī)部分原本被浪費(fèi)掉的冷凝余熱回收,對后級的再生氣體進(jìn)行加熱,使再生氣耗量由15%減少到3%左右;同時,由于再生氣耗量的減少,降低了氣體的脈沖強(qiáng)度,延長了吸附劑的使用壽命,減少了吸附劑的材料耗費(fèi)。這些產(chǎn)品創(chuàng)新都是基于節(jié)能環(huán)保的理念。
20世紀(jì)70年代末、80年代初,國內(nèi)的一些廠家開始研制壓縮空氣干燥器及其他凈化設(shè)備。國內(nèi)最早使用的也是無熱再生干燥機(jī)。大約90年代初,國內(nèi)的一些企業(yè)開始生產(chǎn)冷凍式干燥機(jī)。目前,國內(nèi)廠家已經(jīng)能夠提供從干燥機(jī)到過濾器的比較全的配置設(shè)施,滿足大多數(shù)用戶對壓縮空氣干燥和凈化的要求。