Адсорбционный осушитель сжатого воздуха применяется там, где холодильной осушки недостаточно и требуется значительно более низкая точка росы под давлением. В таких системах водяной пар удаляется не путем охлаждения и конденсации, а путем адсорбции влаги специальным осушающим материалом.
Для промышленного заказчика важно выбирать не просто «desiccant air dryer», а конкретный способ регенерации адсорбента. Безнагревная, нагреваемая, воздуходувная и использующая тепло сжатия системы существенно различаются по расходу продувочного воздуха, энергопотреблению, требованиям к входным условиям и сложности оборудования.
Что такое адсорбционный осушитель сжатого воздуха
Адсорбционный осушитель пропускает влажный сжатый воздух через слой адсорбента. Молекулы водяного пара задерживаются на поверхности и в структуре материала, после чего осушенный воздух поступает дальше в систему.
В оборудовании могут использоваться, например, активированный оксид алюминия и высокоэффективное молекулярное сито.
В отличие от холодильных осушителей, рассчитанных на положительную точку росы под давлением, адсорбционная технология позволяет получать значительно более сухой воздух.
Для представленных серий Lingyu типичными заявленными значениями являются −20 °C и −40 °C, а для ряда безнагревных исполнений — ≤−40 °C.
Поэтому исходное утверждение, что любой desiccant dryer обеспечивает вплоть до −70 °C, некорректно использовать как универсальную характеристику. Требуемая точка росы должна подтверждаться техническими данными конкретной серии.
Для общего обзора доступных конструкций можно использовать категорию адсорбционных осушителей.
Как работает двухколонная система
Большинство промышленных регенеративных адсорбционных осушителей построены на двухколонной схеме.
Пока одна колонна находится в режиме адсорбции и осушает сжатый воздух, вторая проходит регенерацию. После завершения соответствующего этапа система переключает колонны, чтобы обеспечить непрерывную подачу обработанного воздуха.
Рабочий цикл включает две основные задачи.
Адсорбция
Влажный сжатый воздух проходит через слой адсорбента.
Водяной пар удерживается осушающим материалом, а сухой воздух выходит из рабочей колонны.
По мере насыщения способность адсорбента удерживать новую влагу снижается, поэтому его необходимо периодически регенерировать.
Регенерация
Влага удаляется из адсорбента за счет изменения условий — например, снижения парциального давления водяного пара, использования сухого продувочного воздуха, нагрева, внешнего воздуха от воздуходувки или тепла сжатия.
Именно способ регенерации во многом определяет расход энергии и сжатого воздуха.
Безнагревный адсорбционный осушитель
Heatless Desiccant Dryer использует принцип регенерации без внешнего нагрева.
Часть уже осушенного сжатого воздуха отбирается из выходного потока, расширяется и проходит через регенерируемую колонну. При более низком парциальном давлении адсорбированная влага высвобождается из осушающего материала и выводится наружу вместе с продувочным воздухом.
Преимущество такой схемы — сравнительно простая конструкция без отдельного нагревателя и воздуходувки.
Основной фактор стоимости эксплуатации — расход сухого сжатого воздуха на регенерацию.
Для одной из представленных безнагревных серий средний расход продувочного воздуха составляет 8–14%, а точка росы на выходе — ≤−40 °C при заявленных условиях эксплуатации.
Поэтому heatless-система может быть практичным решением, но при больших расходах сжатого воздуха стоимость регенерационных потерь необходимо считать отдельно.
Осушители с нагревом
В нагреваемой системе для регенерации адсорбента используется тепловая энергия.
Нагрев облегчает удаление накопленной влаги из адсорбента и позволяет уменьшить зависимость процесса регенерации от большого объема сухого продувочного воздуха.
При выборе такого оборудования важно учитывать уже два вида эксплуатационных затрат: потребление энергии системой нагрева и расход сжатого воздуха на продувку и охлаждение, если он предусмотрен конкретной конструкцией.
Сравнивать heatless и heated regeneration desiccant dryer только по первоначальной цене поэтому недостаточно.
Необходимо рассчитывать полный цикл регенерации и фактическую стоимость эксплуатации.
Осушитель с воздуходувной регенерацией
В blower-heated системе для регенерации используется внешний воздух.
В низкопродувочной конструкции HRB-E воздуходувка забирает окружающий воздух, который нагревается и проходит через регенерируемую колонну. Во время последующего охлаждения используется лишь небольшое количество сухого продуктового воздуха.
Для этой серии расход регенерационного воздуха заявлен на уровне 2–3%, а точка росы может выбираться как −20 °C или −40 °C.
Существует также zero-purge исполнение. В Blower-Heated Zero-Purge Desiccant Dryer охлаждение регенерированного адсорбента выполняется по замкнутому контуру через промежуточный охладитель.
Это позволяет выполнять регенерационный цикл без расхода сухого продуктового сжатого воздуха.
Такое решение особенно интересно для объектов, где стоимость потерь сжатого воздуха является существенной частью общей стоимости эксплуатации.
Регенерация теплом сжатия — HOC
Heat of Compression использует тепловую энергию горячего сжатого воздуха после компрессора для регенерации адсорбента.
В HOC-E высокотемпературный сжатый воздух направляется на нагрев адсорбента после цикла осушки. Полученное от компрессии тепло способствует удалению накопленной влаги.
Во время нагрева и основной регенерации сжатый воздух на продувку не расходуется, а небольшое количество сухого продуктового воздуха используется на стадии охлаждения.
Для этой серии указано потребление регенерационного воздуха ≤3%.
В zero-purge HOC исполнении расход регенерационного воздуха составляет 0%, а заявленная точка росы может составлять −20 °C или −40 °C.
При этом HOC нельзя выбирать только потому, что он потенциально снижает продувочные потери. Эта технология предъявляет совершенно другие требования к входному воздуху.
Например, для представленных HOC Series номинальная температура входа составляет 120 °C, а допустимый диапазон — 110–180 °C.
Поэтому применимость HOC должна определяться конфигурацией конкретной компрессорной станции и доступным теплом сжатия.
Для таких проектов можно рассматривать Heat-of-Compression Desiccant Dryer.
Как выбрать способ регенерации
Выбор между heatless, heated, blower-heated и HOC нельзя свести к утверждению, что один из вариантов всегда лучше остальных.
Для объекта с относительно небольшим расходом и приоритезацией простоты heatless-система может быть рациональной даже при наличии продувочных потерь.
При больших расходах стоимость потерянного сжатого воздуха становится значительно важнее, поэтому blower-heated, low-purge или zero-purge схемы могут иметь экономическое преимущество.
HOC необходимо оценивать отдельно, поскольку его эффективность связана с использованием доступного тепла сжатия и соответствующими входными условиями.
Таким образом, при сравнении нужно учитывать не только стоимость самого осушителя, но и электроэнергию, расход регенерационного воздуха, режим нагрузки и требуемую точку росы.
Какую точку росы выбрать
Требуемая точка росы должна определяться технологическим процессом и минимальной температурой, с которой может столкнуться система сжатого воздуха.
Нет необходимости выбирать −40 °C только потому, что такая характеристика выглядит лучше.
Если для производства достаточно положительной точки росы в диапазоне, обеспечиваемом холодильной технологией, адсорбционная система может оказаться избыточной.
Различия между двумя технологиями подробнее рассматриваются в материале о холодильных и адсорбционных осушителях.
Если же требуется −20 °C или −40 °C, адсорбционная технология становится более подходящим направлением для дальнейшего подбора.
Почему температура воздуха на входе критична
Температура входящего воздуха напрямую связана с условиями адсорбции и регенерации.
Например, для представленной безнагревной серии номинальная температура входа составляет 10–30 °C, максимальная — ≤40 °C.
Для low-purge blower-heated Series входные условия также составляют 10–30 °C при максимальном значении ≤40 °C.
HOC работает совершенно иначе: для соответствующих серий требуется высокотемпературный воздух в диапазоне 110–180 °C.
Поэтому нельзя взять один расход воздуха и на его основании сравнить все типы адсорбционных осушителей.
Сначала необходимо проверить, соответствует ли способ регенерации реальной конфигурации компрессорной станции.
Почему фильтрация необходима
Адсорбционный осушитель должен рассматриваться вместе с системой фильтрации.
Попадание масла и твердых загрязнений в воздушный тракт нежелательно как для качества конечного воздуха, так и для нормальной работы элементов системы подготовки.
До осушителя необходимо выбирать ступени фильтрации исходя из типа компрессора и фактического содержания загрязнений.
Например, в линейке прецизионных фильтров сжатого воздуха предусмотрены различные уровни очистки: от предварительной фильтрации до высокоэффективного удаления масляных аэрозолей и исполнения с активированным углем.
После адсорбционного осушителя также может потребоваться фильтрация для удаления частиц, включая возможную пыль от адсорбента.
Конкретную конфигурацию фильтров необходимо определять по требуемому качеству воздуха, а не использовать одну универсальную схему для всех установок.
Какие данные нужны для правильного подбора
Перед запросом коммерческого предложения необходимо определить:
- требуемую точку росы под давлением;
- максимальный и типичный расход сжатого воздуха;
- рабочее давление;
- температуру и состояние воздуха на входе;
- продолжительность и профиль нагрузки;
- допустимый расход сжатого воздуха на регенерацию;
- доступность электроэнергии, охлаждающей воды и других необходимых ресурсов;
- требования к содержанию масла и твердых частиц.
Для HOC дополнительно необходимо предоставить данные о высокой температуре сжатого воздуха и конфигурации компрессорной станции.
Это позволит поставщику выбрать не только нужный типоразмер, но и подходящий принцип регенерации.
Почему расход продувочного воздуха нужно считать отдельно
Одна из наиболее частых ошибок при сравнении адсорбционных осушителей — смотреть только на электрическую мощность оборудования.
У heatless-систем значительная часть эксплуатационных затрат может быть связана с сухим сжатым воздухом, используемым для регенерации.
Например, разница между 8–14% для представленного heatless исполнения, 2–3% для low-purge blower-heated и 0% для zero-purge конструкции существенно влияет на объем полезного воздуха, который остается доступным производству.
Но 0% purge не означает 0 энергопотребления.
Blower-heated системы используют воздуходувку и нагреватель, а другие конструкции имеют собственные энергетические потребности.
Поэтому правильное сравнение должно учитывать совокупную стоимость энергии, а не только один показатель.
Контроль и мониторинг
Для промышленной эксплуатации полезно заранее определить требования к автоматике.
В современных blower-heated и HOC Series могут контролироваться температуры, давление в колоннах, состояние регенерационного процесса и, опционально, точка росы.
Для ряда серий предусмотрен стандартный интерфейс RS-485 и дополнительные возможности связи.
Также доступны режимы управления по времени и по точке росы. При переменной нагрузке управление по фактической точке росы может увеличивать длительность адсорбционного цикла до момента, когда регенерация действительно необходима.
При сравнении моделей стоит уточнять, какие функции входят в стандартную комплектацию, а какие являются опциями.
Типовая схема установки
Для традиционной адсорбционной системы общая последовательность подготовки воздуха может выглядеть следующим образом:
Компрессор → охлаждение и отделение основной жидкой влаги → ресивер → предварительная фильтрация → адсорбционный осушитель → финишная фильтрация → потребители
Однако эту схему нельзя автоматически применять к любому типу.
В частности, HOC использует высокотемпературный сжатый воздух как источник тепла для регенерации, поэтому его технологическая схема отличается от обычной heatless установки.
Именно поэтому проектирование трубопроводов должно выполняться после выбора принципа регенерации, а не наоборот.
Что уточнить у поставщика
Перед заказом необходимо запросить точку росы и производительность при ваших фактических условиях, номинальное и допустимое давление, температуру воздуха на входе и тип адсорбента.
Для экономического сравнения особенно важны способ регенерации, процент потребления продувочного воздуха, электрическая мощность нагревателя и воздуходувки при их наличии, а также длительность и алгоритм рабочего цикла.
Отдельно следует проверить требования к предварительной и финишной фильтрации, перепад давления, систему управления, мониторинг точки росы, коммуникационные интерфейсы и условия технического обслуживания.
Такое сравнение намного информативнее, чем выбор только по расходу воздуха и заявленной минимальной точке росы.
Итог
Air Dryer Desiccant Type — это не один тип оборудования, а целая группа адсорбционных осушителей с разными способами регенерации.
Безнагревная система использует часть сухого сжатого воздуха для восстановления адсорбента. Blower-heated решение снижает расход продувочного воздуха благодаря внешнему нагретому воздуху. Zero-purge blower-конструкция может полностью отказаться от продуктового воздуха при регенерации, а HOC использует тепло сжатия как источник энергии для восстановления адсорбента.
Правильный выбор начинается с требуемой точки росы и реальных условий компрессорной станции. Затем необходимо сравнить расход, давление, температуру входа, продувочные потери, энергопотребление, фильтрацию и способ управления.
Именно такой подход позволяет выбрать адсорбционный осушитель не только по технической возможности получить сухой воздух, но и по общей эффективности его эксплуатации.
