Выбор между адсорбционным и холодильным осушителем сжатого воздуха начинается не с цены оборудования, а с требуемой точки росы и реальных условий эксплуатации. Эти две технологии решают одну задачу — удаление влаги из сжатого воздуха, — но делают это принципиально разными способами и рассчитаны на разные требования к степени осушки.
Холодильный осушитель охлаждает воздух, конденсирует влагу и удаляет образовавшийся конденсат. Адсорбционный осушитель удерживает водяной пар в слое адсорбента и способен обеспечить значительно более низкую точку росы.
Для большинства общепромышленных систем достаточно холодильной осушки. Если же требуется сухой воздух с точкой росы −20 °C или −40 °C, либо воздушная сеть работает при низкой температуре, следует рассматривать адсорбционную технологию.
В чем главное различие между холодильным и адсорбционным осушителем
Основная разница заключается в физическом способе удаления влаги.
Холодильный осушитель
В холодильном осушителе влажный сжатый воздух предварительно охлаждается, затем проходит через испаритель. При снижении температуры водяной пар конденсируется.
После этого жидкая влага отделяется газожидкостным или водяным сепаратором и выводится через дренаж. Обработанный холодный воздух в распространенной схеме снова проходит через теплообменник «воздух–воздух» и нагревается перед поступлением в магистраль.
Для представленных промышленных холодильных серий Lingyu давление точки росы находится в диапазоне 2–10 °C при заявленных рабочих условиях.
Различные исполнения можно сравнить в категории холодильных осушителей.
Адсорбционный осушитель
В адсорбционном осушителе воздух проходит через колонну, заполненную адсорбентом. Водяной пар удерживается осушающим материалом, например активированным оксидом алюминия и высокоэффективным молекулярным ситом.
Пока одна колонна осушает воздух, вторая проходит регенерацию. После этого колонны меняются функциями.
Для представленных адсорбционных серий доступны, в зависимости от конструкции, точки росы −20 °C, −40 °C или ≤−40 °C.
Доступные технологии можно посмотреть в категории адсорбционных осушителей.
Сравнение по точке росы
Требуемая точка росы — самый важный критерий первоначального выбора.
Для холодильных осушителей Lingyu типичный заявленный диапазон составляет 2–10 °C.
Такой уровень осушки подходит для многих общепромышленных задач, где необходимо уменьшить риск образования жидкого конденсата в пневматической системе при нормальных положительных температурах эксплуатации.
Адсорбционная технология обеспечивает значительно более глубокую осушку.
Например, для безнагревного регенеративного осушителя заявляется давление точки росы ≤−40 °C, а для ряда blower-heated и HOC Series доступны исполнения −20 °C / −40 °C.
Поэтому увеличивать типоразмер холодильного осушителя в надежде получить −40 °C неправильно. Для такой задачи необходим другой принцип удаления влаги.
Как минимальная температура системы влияет на выбор
При выборе следует учитывать не только температуру в компрессорной, но и минимальную температуру трубопроводов и точек потребления.
Если температура части воздушной сети может опускаться ниже точки росы сжатого воздуха, содержащийся в нем водяной пар может снова конденсироваться.
Поэтому при эксплуатации наружных трубопроводов, холодных помещений или других низкотемпературных участков требуется выбирать точку росы с учетом минимальной температуры системы.
Именно в таких условиях более низкая точка росы адсорбционного осушителя может быть необходима.
Однако сам факт работы оборудования зимой еще не означает, что обязательно требуется −40 °C. Требуемое значение должно определяться фактической минимальной температурой и требованиями технологического процесса.
Сравнение энергопотребления
Сравнивать холодильный и адсорбционный осушитель только по электрической мощности нельзя, потому что структура энергозатрат у этих технологий различается.
Энергозатраты холодильного осушителя
Основной потребитель энергии — холодильный контур.
На общую эффективность также влияет перепад давления через осушитель. Дополнительное сопротивление воздушному потоку может потребовать более высокого давления со стороны компрессора.
При переменной нагрузке некоторые конструкции способны регулировать производительность холодильной системы. Например, существуют VFD-холодильные осушители, в которых частота компрессора автоматически меняется в соответствии с фактической нагрузкой.
Это отдельный вопрос управления холодильной производительностью и не меняет основного диапазона применения холодильной технологии по точке росы.
Энергозатраты адсорбционного осушителя
Здесь большое значение имеет способ регенерации.
У безнагревного адсорбционного осушителя часть уже осушенного сжатого воздуха используется в качестве продувочного воздуха для восстановления адсорбента.
Для одной из представленных heatless Series средний расход продувочного воздуха составляет 8–14%.
При больших расходах воздуха это становится существенным фактором стоимости эксплуатации, потому что продувочный воздух предварительно был произведен воздушным компрессором.
Как отличаются способы регенерации адсорбционного осушителя
Адсорбционный осушитель нельзя оценивать как одну универсальную технологию. Его эксплуатационные характеристики сильно зависят от способа регенерации.
Heatless
Безнагревная регенерация имеет сравнительно простую схему.
Часть сухого продукта используется для регенерации второй колонны. Для рассматриваемого исполнения среднее потребление продувочного воздуха составляет 8–14%, при этом давление точки росы на выходе составляет ≤−40 °C.
Blower-heated
В blower-heated конструкции внешний воздух подается воздуходувкой, нагревается и проходит через регенерируемую колонну.
В low-purge Series небольшое количество сухого сжатого воздуха используется на стадии охлаждения. Для соответствующей серии заявлено потребление регенерационного воздуха 2–3%.
В zero-purge blower-heated dryer охлаждение выполняется в замкнутом контуре, поэтому сухой продуктовый воздух во время регенерационного цикла не расходуется.
Однако 0% продувочного воздуха не означает нулевого энергопотребления: воздуходувка и нагреватель по-прежнему требуют энергии.
Heat of Compression
Еще один вариант — Heat-of-Compression Desiccant Dryer.
HOC использует тепловую энергию горячего сжатого воздуха после компрессора для регенерации адсорбента.
Для HOC-E во время нагрева и основной регенерации продуктовый воздух на продувку не расходуется, а небольшое количество сухого воздуха необходимо при охлаждении. Для HOC-Z предусмотрено zero-purge исполнение.
При этом HOC предъявляет совершенно иные требования к входным условиям: для соответствующих серий номинальная температура входящего воздуха составляет 120 °C, допустимый диапазон — 110–180 °C.
Поэтому HOC нельзя рассматривать как универсальную замену heatless или холодильному осушителю без анализа компрессорной станции.
Что дешевле в эксплуатации
Универсального ответа нет.
Холодильная технология часто оказывается рациональной, если предприятию достаточно положительной точки росы. Нет смысла оплачивать более глубокую адсорбционную осушку, если технологический процесс ее не требует.
Для адсорбционного осушителя необходимо учитывать:
- стоимость потерянного продувочного воздуха;
- потребление нагревателя;
- работу воздуходувки;
- режим регенерации;
- состояние и обслуживание адсорбента;
- перепад давления;
- требуемую точку росы.
Поэтому сравнение CAPEX без расчета эксплуатации может привести к неверному выбору.
И наоборот, утверждение, что адсорбционный осушитель всегда дороже в эксплуатации, также слишком упрощено: zero-purge или HOC решения имеют совершенно иную структуру энергозатрат по сравнению с heatless.
Что отличается в обслуживании
Холодильный осушитель содержит холодильный контур, теплообменники, сепаратор и систему отвода конденсата.
При обслуживании необходимо следить за состоянием теплообменных поверхностей, холодильного контура, сепарации и дренажа.
В адсорбционном осушителе добавляется адсорбент и система переключения колонн.
При эксплуатации необходимо контролировать состояние адсорбционного материала, клапанов, цикл регенерации и, в зависимости от исполнения, нагреватель, воздуходувку или систему охлаждения.
Поэтому решение с более низкой точкой росы обычно имеет больше параметров, которые необходимо учитывать при техническом обслуживании.
Почему фильтрация важна для обеих технологий
Сжатый воздух может содержать твердые частицы и масло, поэтому осушитель является только одной частью системы подготовки воздуха.
Особенно важно контролировать входные загрязнения перед адсорбционной системой.
Для соответствующей очистки можно использовать прецизионные фильтры сжатого воздуха.
В линейке предусмотрены различные ступени: предварительная фильтрация AO, удаление масла и частиц AA, высокоэффективная очистка AX и активированный уголь ACS.
Необходимо подбирать конкретные фильтры по фактическим загрязнениям и требуемому качеству воздуха.
После адсорбционной колонны также может требоваться финишный фильтр для удаления частиц, включая возможную пыль адсорбента.
Нужен ли адсорбционный осушитель после холодильного
Не всегда.
В большинстве систем выбирается одна технология исходя из требуемой точки росы.
Однако существуют задачи, где холодильная и адсорбционная стадии могут использоваться последовательно. В такой комбинированной схеме холодильная часть предварительно удаляет значительную влаговую нагрузку, после чего адсорбционная ступень выполняет более глубокую осушку.
Такой принцип применяется в комбинированных системах: предварительная холодильная осушка уменьшает влаговую нагрузку на адсорбционную часть и может снизить затраты на ее регенерацию.
Поэтому выбор не всегда ограничивается только вариантом «refrigerated или desiccant». При высоких требованиях к точке росы и больших расходах может быть рационально рассчитать комбинированную систему.
Как сравнивать две технологии при закупке
Для начала необходимо определить требуемую точку росы под давлением.
После этого поставщику следует передать:
- максимальный и типичный расход воздуха;
- рабочее давление;
- температуру воздуха на входе;
- температуру окружающей среды;
- минимальную температуру воздушной сети;
- режим нагрузки;
- требования по маслу и твердым частицам.
Для холодильного осушителя дополнительно важно проверить номинальные условия производительности, перепад давления, способ охлаждения и логику регулирования холодильного контура.
Если необходимо определить подходящий типоразмер, можно использовать рекомендации по подбору производительности холодильного осушителя.
Для адсорбционного осушителя необходимо дополнительно уточнить тип регенерации, расход продувочного воздуха, потребление нагревателя и воздуходувки, тип адсорбента и требования к входному воздуху.
Быстрый алгоритм выбора
Если процессу достаточно давления точки росы в диапазоне около 2–10 °C, сначала следует рассмотреть холодильную технологию.
Если необходимо −20 °C или −40 °C, требуется рассматривать адсорбционную осушку.
Если наружная или внутренняя воздушная сеть подвергается низким температурам, сначала необходимо определить минимальную температуру трубопроводов, а затем выбрать точку росы с необходимым запасом относительно условий эксплуатации.
Если выбран адсорбционный принцип, следующий шаг — не типоразмер, а выбор способа регенерации: heatless, heated/blower-heated, zero-purge или HOC.
После этого уже сравнивают фактическую производительность, перепад давления, расход энергии и стоимость владения.
Типовая схема системы
Для обычной конфигурации система подготовки воздуха может выглядеть следующим образом:
Компрессор → охлаждение и удаление основной жидкой влаги → ресивер → предварительная фильтрация → холодильный или адсорбционный осушитель → финишная фильтрация → потребители
Однако схема является только общей.
Для HOC, комбинированных систем и других специализированных конструкций последовательность и функции оборудования отличаются. Поэтому окончательная схема должна определяться после выбора технологии осушки.
Итог: холодильный или адсорбционный осушитель
Холодильный осушитель предназначен для задач, где достаточно положительной точки росы и влага может быть эффективно удалена охлаждением, конденсацией и сепарацией. Для представленных холодильных серий характерен диапазон PDP 2–10 °C при соответствующих условиях эксплуатации.
Адсорбционный осушитель следует рассматривать, когда требуется значительно более глубокая осушка. В представленных сериях доступны значения −20 °C, −40 °C и ≤−40 °C в зависимости от конструкции.
После выбора необходимой точки росы следует сравнить стоимость эксплуатации.
Для холодильного осушителя важны энергопотребление холодильного контура и перепад давления. Для адсорбционного — дополнительно способ регенерации, продувочный воздух, нагрев, воздуходувка и состояние адсорбента.
Поэтому правильный вопрос звучит не «какой осушитель лучше», а какая технология обеспечит требуемую точку росы при ваших условиях с приемлемой совокупной стоимостью эксплуатации.
