Осушитель сжатого воздуха с холодной регенерацией

Материал из БекопедиЯ
Перейти к навигации Перейти к поиску
Осушители сжатого воздуха адсорбционного типа семейства DRYPOINT AC производства компании BEKO Technologies

Одна из двух разновидностей адсорбционных осушителей.

Основное отличие - регенерация (осушение) водопоглощающего материала с помощью продувочного сжатого воздуха, забираемого из общего потока пневмосистемы (порядка 10-15% общего объёма потока)

Этот тип осушителей является одним из самых распространенных в крупных промышленных пневмосистемах, поскольку обеспечивает максимальное качество сжатого воздуха по параметру относительной влажности и пригоден для неограниченного объёма потока.

Теперь посмотрим на процесс в целом. Принцип использования продувочного воздуха, который забирается на выходе и пускается в обратном направлении, разжимаясь при этом, очень похож на работу мембранного осушителя. Разница в том, что в адсорбционном осушителе с холодной регенерацией сухой воздух направляется во второй резервуар для того, чтобы осушать накопивший влагу водопоглотитель. А в следующем цикле основной поток осушаемого воздуха, наоборот, пойдёт через второй резервуар (колонну), тогда как в первый будет подан продувочный воздух для осушения. И такие циклы в работе адсорбционного осушителя с холодной регенерацией переключаются раз в несколько минут.

Зачем регулярно и часто менять это направление? Давайте посмотрим - через несколько минут подачи влажного сжатого воздуха вся поверхность адсорбирующего водопоглотителя покрывается водяной плёнкой, и чтобы он дальше работал нормально, нужно переключить цикл, направить на водопоглотитель сухой разжатый воздух, который уберёт с его поверхности молекулы воды, регенерируя (осушая) водопоглотитель.

Что же произойдет, если вовремя не переключить цикл? На схеме выше показано, что после того, как плёнка из молекул воды покрыла всю поверхность гранулы водопоглотителя, а вода продолжает притягиваться - вода начнёт проникать вглубь твердого тела, просачиваясь в поры и впитываясь в него. Это вызовет серьёзные изменения в структуре самого вещества - в результате для того, чтобы повторно приготовить его к водопоглощению, нам придется затратить гораздо больше продувочного воздуха, чтобы вернуть материал гранул в исходное состояние. Как результат - энергозатраты и потеря эффективности.

Циклы системы адсорбционного осушителя с холодной регенерацией настроены, чтобы достичь максимального результата при минимальных энергозатратах. Направление потока воздуха меняется каждые 5 минут, в результате чего сам процесс осушения происходит непрерывно. Обратим внимание, что на разных циклах давление в резервуарах будет отличаться: в том резервуаре, в котором идёт процесс осушения сжатого воздуха, давление будет высоким, на уровне всей пневмосистемы. А в том резервуаре, где идёт процесс регенерации адсорбирующего водопоглотителя, давление будет атмосферным. Когда же цикл переключается на подачу сжатого воздуха для осушения, давление в этом резервуаре за очень короткое время (буквально за несколько секунд) вырастет до нескольких атмосфер.

Чтобы обеспечить нормальное функционирование системы с постоянным переключением циклом, необходим отлаженный механизм контроля. В адсорбционном осушителе с холодной регенерацией эта функция обеспечивается набором клапанов. Эти клапаны и будут регулировать направление потоков воздуха в первый или второй резервуар. На рисунке выше все клапаны открыты.

Первое положение: клапан перекрывает доступ подаваемого сжатого воздуха во второй резервуар, при этом открывая выход из него к выпускному отверстию продувочного воздуха. При этом сжатый воздух подаётся в первый резервуар, а доступ из него к выпускному отверстию продувочного воздуха перекрывается. После того, как сжатый воздух прошёл сквозь него, потеряв большую часть влажности, часть его будет поступать через сопло и связующий воздуховод из первого во второй резервуар, чтобы использоваться как продувочный воздух. Поскольку выход к выпускному отверстию из второго резервуара открыт, а верхнее выпускное отверстия (для осушенного сжатого воздуха) перекрыто, воздух будет под давлением устремляться через это сопло из первого резервуара во второй и, теряя компрессию, проходить сквозь гранулы водопоглотителя, осуществляя его регенерацию.

Ровно через 5 минут начинается второй цикл. Сначала перекрывается доступ из второго резервуара к выпускному отверстию для продувочного воздуха, в результате чего давление во втором резервуаре начинает расти. Когда оно достигает давления, поддерживаемого в пневмосистеме, переключаются другие клапаны: клапан, подающий сжатый воздух снизу во второй резервуар, открывается - одновременно закрывается соответствующий клапан у первого резервуара. Также открывается доступ из нижней части первого резервуара к выпускному отверстию продувочного воздуха, наверху у первого резервуара клапан, подающий очищенный сжатый воздух, перекрывается одновременно с открытием соответствующего клапана на втором резервуаре. Процесс осушения теперь полностью происходит во втором резервуаре, тогда как продувочный воздух устремляется из второго резервуара через сопло и связующий воздуховод в первый резервуар, поскольку давление в нём упало за счёт открытия доступа к выпускному отверстию продувочного воздуха.

Процесс понятен, но пока в системе отсутствуют две крайне важные детали: 1). фильтр масляных взвесей на входе, который будет защищать систему от нежелательного попадания масла - ведь оно может создавать микроплёнку на поверхности гранул водопоглотителя, мешая процессу адсорбции воды; 2). фильтр твёрдых взвесей на выходе - ведь в процессе постоянного контакта сжатого воздуха с поверхностью может образовываться абразивная пыль, которую необходимо удалять из сжатого воздуха, направляемого в пневмосистему.

На видео ниже можно наглядно посмотреть принцип действия и основные циклы работы осушителя DRYPOINT X от BEKO Technologies


Теперь обратимся к показаниям приборов на входе и выходе из адсорбционного осушителя с холодной регенерацией. На входе мы имеем воздух с температурой +30°C и относительной влажностью в 100%. В процессе осушения точка росы сжатого воздуха будет снижена до -40°С. Как же изменится температура сжатого воздуха на выходе из системы осушения? Правильно, она не изменится существенно - показания термометра составят примерно +26°С.

Теперь остаётся один важный момент - посчитать относительную влажность воздуха при температуре +26°С с точкой росы -40°С. Обратимся к таблице: абсолютная максимальная влажность при -40°С составит 0,119 г/м³, а при +26°С этот показатель равен 24,4 г/м³. Делим 0,119 на 24,4 и умножаем на 100% и получаем 0,487%! Вот почему адсорбционные осушители сжатого воздуха востребованы на таких разных производствах!

Итак, если мы обратимся к таблице выше, мы увидим, что адсорбционные осушители с холодной регенерацией производят на выходе воздух, соответствующий классам от 1 до 3 по стандарту ISO 8573-1 по показателю относительной влажности сжатого воздуха. Разные модели этого типа будут отличаться по конечной точке росы (она зависит от типа используемого адсорбирующего влагопоглотителя) и по заданному объёму потока сжатого воздуха. Для самых сложных областей применения существуют специально разработанные модели.

Важно отметить, что основной модельный ряд этого типа, представленный у BEKO Technologies моделями DRYPOINT AC и DRYPOINT AC Compact, предназначен для использования в системах с давлением до 16 bar и объемом потока сжатого воздуха до 1550 м³/час. Для случаев, когда нужно более высокое давление, разработан осушитель DRYPOINT HP, который работает по тому же принципу, но со специально усиленными компонентами, способными выдержать экстремально высокое давление в системе. А для случаев, когда нужны огромные объёмы сжатого воздуха, был разработан осушитель сжатого воздуха с горячей регенерацией EVERDRY - его принцип работы несколько отличается от DRYPOINT и для регенерации водопоглотителя используется не продувочный воздух, а просто подогретый воздух - при таких объёмах затраты на его подогрев будут меньше, чем потери при отделении продувочного воздуха от основного потока.