Адсорбционные и абсорбционные осушители сжатого воздуха
Известно, что атмосферный воздух имеет определенное количество водяного пара, который, в процессе сжатия увеличивает концентрацию воды. Для того чтобы избежать сложностей в работе компрессорной станции, возникающих по этой причине, нужно осушить сжатый воздух. Ниже мы расскажем о двух типах осушения – абсорбционном и адсорбционном.
Абсорбционное осушение
Абсорбционное осушение – это такой процесс, в котором водяной пар химически поглощается специальным материалом – как твердым, так и жидким. Для этого процесса вполне могут подойти хлорид натрия и серная кислота. Однако, в таком случае возникает опасность коррозии. При использовании такого метода осушения требуется большое количество абсорбирующих материалов, при этом точка росы снижается лишь на небольшие значения, поэтому данный метод не является широко распространенным.
Адсорбционное осушение
Об адсорбционном осушении стоит рассказать более подробно.
 |
В процессе такого типа осушение происходит посредством прохождения влажного воздуха через влагопоглощающий материал, например, силикагель. Иногда данный материал называют “десикант”. При прохождении сжатого воздуха через такой осушающий материал, влага удаляется из воздуха и поглощается десикантом. Помимо силикагеля, для данных целей можно использовать оксид алюминия, молекулярные сита и прочие материалы. Для восстановления и поддержания свойств осушения, десикант нуждается в периодической регенерации. Как правило, адсорбционные осушители конструктивно имеют два отделения – одно непосредственно для осуществления процесса осушения сжатого воздуха, второе для регенерации.
Иногда эти отделения называют “колоннами”. Регенерация и осушение в колоннах осуществляются циклически. Величина точки росы под давлением при таком процессе может достигать -40 градусов Цельсия. Данный показатель позволяет применять такие осушители в областях с очень высокими требованиями к осушению сжатого воздуха.
Способ регенерации поглощающего вещества может быть разный, но именно он определят тип осушителя. Если необходим осушитель, сохраняющий энергию, то, как правило, он будет иметь более сложную конструкцию, что отразится на цене. Однако, в конечном этапе, он сэкономит ваши затраты на энергоносители.
Ниже представлены способы регенерации десиканта:
- Регенерация продувкой – происходит в процессе разрежения или продувки сжатого воздуха. Такой способ используется при малом расходе воздуха и требует примерно 20% от мощности осушителя при давлении 7 бар.
- Регенерация продувкой с подогревом – осуществляется нагрев разреженного продуваемого воздуха с помощью электронагревателя. Дополнительный нагрев позволяет уменьшить поток продувки до 8% и снизить потребление энергии на 25%.
- Регенерация воздуходувкой – при таком процессе воздух из окружающей среды продувается через электронагреватель, а далее подается на поглощающий материал для обеспечения его регенерации. В этом процессе сжатый воздух для целей регенерации не используется, что экономит до 40% на потреблении энергии по сравнению с моделями осушителей, не имеющими подогрева.
- Регенерация с помощью утилизация тепла, вырабатываемого при сжатии – десикант регенерируется благодаря теплу, поступающему из компрессора в процессе сжатия. В основном, при таком типе регенерации можно получить стандартную точку росы под давлением, равную -20 градусам Цельсия. Если же при данном способе регенерации использовать еще и дополнительный подогрев, то есть возможность еще более снизить точку росы.
 |
Очевидно, что перед началом процесса адсорбционного осушения, необходимо провести соответствующую подготовку – отделить и дренировать конденсационную воду, установить масляный фильтр на входе в осушитель (если компрессор смазывается маслом), после осушителя следует установить фильтр частиц. Следует заметить, что 4 способ (утилизация тепла, вырабатываемого при сжатии) можно использовать только в случае безмасляного компрессора, вследствие необходимости высоких температур сжатия. Конструкция осушителей такого типа имеет вращающийся барабан, заполненный поглощающим материалом, разделенный на 4 сектора. Один из секторов регенерируется посредством подачи части горячего сжатого воздуха от компрессора, температурой примерно 150-190 градусов.
Далее воздух, прошедший регенерацию, конденсируется и охлаждается. Конденсат дренируется, а воздух через эжектор поступает обратно в основной поток. Оставшиеся три сектора барабана необходимы для осушения сжатого воздуха, подающегося из концевого охладителя компрессора.
При данном способе осушения отсутствуют потери сжатого воздуха, и при этом, мощность потребляется только для осуществления вращения барабана. Плюсом также является отсутствие необходимости в масляных фильтрах и фильтрах частиц.
Вакуумная система регенерации
Отдельно стоит сказать про вакуумную регенерацию. Здесь хотелось бы использовать пример адсорбционного осушителя с вакуумной регенерацией серии APD-V.
 |
В общих чертах, принцип действия осушителя схож с вышеописанными: осушитель осушает сжатый воздух, который вырабатывается компрессором. Предварительный фильтр (опция) очищает сжатый воздух от пыли, жидкого масла и жидкой воды. Функционально предварительные фильтры продлевают срок службы осушителя. Финальный фильтр (опция) очищает сжатый воздух от продуктов трения адсорбента, прежде чем сжатый воздух попадет в область применения. В обоих сосудах расположен адсорбционный материал. Этот материал работает как губка и хранит влажность. После этого накопленная влажность удаляется в процессе регенерации. Оба сосуда работают по отдельности, это означает, что одна сторона находится в процессе осушения воздуха, в то время как другая сторона находится в процессе регенерации.
Давайте более подробно рассмотрим процессы адсорбции и регенерации в рамках представленной адсорбционного осушителя серии APD-V.
- Адсорбция
Из системы трубопроводов после компрессора насыщенный сжатый воздух поступает в предварительный фильтр (защита осушителя, класс 0,01 μ) во впускное отверстие сушилки. Сжатый воздух контактирует с адсорбентом, который заполняется в емкости снизу вверх. При этом влажность накапливается в адсорбенте. Высушенный воздух проходит через выпускной патрубок осушителя в конечный фильтр, который устра частицы трения адсорбента.
- Фаза расширения (10 мин.)
Фаза расширения начинается с открытия расширительного клапана. При этом регенерированный сосуд расширяется до тех пор, пока давление не станет сферическим. Датчик контролирует это. Выход воздуха из резервуара приглушается глушителем, слышен непрерывный шум потока.
- Регенерация (параллельная в процессе адсорбции)
Для процесса регенерации необходимы четыре фазы:
Расширение, нагревание, охлаждение и повышение давления. Поскольку установлен дополнительный элемент управления точкой росы, существует еще одна фаза - фаза ожидания. Таким образом, сторона с регенерацией находится под давлением и ожидает переключения.
- Фаза нагрева (170 мин.)
Вакуумный насос всасывает атмосферный воздух над постоянным выбросом
включенного нагревателя. Нагреватель нагревает воздух, который всасывается через осушитель. В результате этого процесса адсорбент нагревается, а ранее сохраненная влажность испаряется.
Вакуумный насос создает влажность в атмосфере. Этот процесс осуществляется в том же направлении, что и процесс адсорбции. На термодатчике измеряется тепло на выходе из осушителя. При достижении температуры 98 °С процесс нагрева заканчивается.
- Фаза охлаждения (50 мин.)
Адсорбент должен быть охлажден, чтобы снова иметь возможность впитывать влагу. Для этого нагреватель отключается, и вакуумный насос начинает всасывать холодный окружающий воздух через осушитель. При этом адсорбент охлаждается до температуры окружающей среды. Температура также контролируется термодатчиком. При значении ~ 50 ° C вакуумный насос отключается и фаза охлаждения заканчивается. Направление потока также находится в том же направлении, что и адсорбция.
- Фаза повышения давления (20 мин.)
После завершения фазы охлаждения регенерированная сторона находится под давлением. Поэтому клапан в верхней части верхней системы труб открыт, пока регулятор давления не урегулирует уровень давления на уровне давления системы сжатого воздуха. В этом состоянии переключение может быть выполнено без ударов по давлению.
- Фаза режим ожидания
Переключение и повышение давления
- Переключение (в Опции контроля точки росы)
Когда адсорбент в адсорбирующем сосуде насыщается (точка росы становится влажнее) или достигается максимальное время адсорбции, переключение выполняется. Теперь свежий регенерированный адсорбент готов к насыщению, а насыщенная сторона будет регенерироваться. Этот процесс каждый раз меняется от одного сосуда к другому.
Преимущества системы с вакуумной регенерацией (против системы воздуходувок):
- Нет необходимости в продувке или охлаждении, 100% объемного расхода всегда готово для системы (при среднем расходе системы требуется 2%);
- Требуется только конечная температура нагрева 98 °C, вызванная вакуумом;
- Меньше количества примесей в осушителе, вызванных вакуумом;
- Меньшие затраты на обслуживание, вызванные меньшей тепловой нагрузкой.
Как видно из описания процесса, данный способ вакуумной регенерации является наиболее оптимальным и экономичным решением для задач адсорбционного осушения сжатого воздуха.
Более подробная информация об этих моделях адсорбционных осушителей представлена тут.