Адсорбционные осушители сжатого воздуха

Весьма серьезной проблемой при использовании сжатого воздуха является наличие в нем примеси воды. Конденсируясь, вода проникает в рабочие механизмы, инструмент и воздуховоды вызывает коррозию и скорую поломку. Для многих технологий присутствие влаги в сжатом воздухе недопустимо, потому что сжатый воздух контактирует с продуктом и влияет на его качество, будь это транспортировка цемента, выдув ПЭТ бутылки, воздухоразделение или производство электроники. Для борьбы с влажностью сжатого воздуха используют его осушения, для чего в состав компрессорных станций включают специальный агрегат – осушители воздуха.

ринимая решение купить осушитель, следует исходить из требований к качеству сжатого воздуха применяемого оборудования, от которых напрямую зависит надежность и эффективность его эксплуатации.
Для подготовки воздуха в промышленности используются два основных типа осушителей воздуха: холодильные и адсорбционные. При этом главным параметром является «точка росы» – температура, при которой происходит выпадение влаги из сжатого воздуха.
Стандарт ISO 8573-1:2001 определяет шесть классов (1-6) качества сжатого воздуха. В числе основных параметров выступает и «точка росы».

сушение воздуха до 4-го класса, гарантирует, что в воздушной системе не будет конденсата, пока температура воздуха в ней не опуститься ниже 0°С, т.е. в том случае если воздушная сеть расположена в отапливаемом помещении (производственном цеху) заказчик гарантирован от появления коррозии.
Стоимость осушителей сильно отличается. Холодильные осушители дешевле и не требуют расхода сжатого воздуха на регенерацию. Соответственно, перед тем как купить осушитель, заказчику следует определиться с его производительностью и «точкой росы».
Если магистрали сжатого воздуха проходят внутри отапливаемых помещений, то для нормального функционирования системы достаточно простых и дешевых осушителей холодильного типа,
в которых влага «вымораживается» фреоном и удаляется конденсатоотводчиком. Эффективность осушителей существенно снижается с повышением температуры сжатого воздуха и температуры окружающей среды. Номинальная точка росы осушителей указывается при температуре окружающей среды 20°С, поэтому для получения стабильных характеристик при температуре +40°С применяется осушитель на 30% большей производительности. Также точка росы зависит от давления сжатого воздуха. При понижении рабочего давления точка росы растет. Эти правила справедливы как для холодильных так и для адсорбционных осушителей.
В том случае, если необходима более низкая точка росы, чем +3 °С применяются адсорбционные осушители. Осушители этого типа обеспечивают «точку росы» вплоть до -70°С. Действие этого типа осушителей основано на способности некоторых веществ (так называемых адсорбентов), поглощать влагу из воздуха. В современных устройствах в качестве адсорбента выступают алюмогели и силикагели, способные впитывать до 10% воды относительного собственного веса. Неоспоримым достоинством этих веществ является их способность регенерировать исходные свойства путем холодного или горячего восстановления. Именно способ восстановления адсорбента определяет стоимость, как собственно осушителя, так и текущие расходы на его эксплуатацию.
Выбор адсорбента для конкретного осушителя зависит, главным образом, от типа регенерации и давления в системе. Обычно, при холодной регенерации используют активированный оксид алюминия, а при горячей – силикагель. Следует учитывать, что силикагель относительно быстро разрушается капельной влагой, поэтому в нижней части колонн рекомендуется использовать его влагостойкий вариант. Хотя появляется риск перемешивания слоев в процессе эксплуатации. Если требуемая «точка росы» находится в районе - 40°С, в качестве адсорбента рекомендуется использовать оксид алюминия, если температура еще ниже – цеолиты.
Как правило, адсорбционные осушители имеют две одинаковые колонны, заполненные адсорбентом. В одной осушается поступающий туда сжатый воздух, а в другой в это время происходит регенерация адсорбента. После того, как адсорбент в рабочей колонне полностью насыщается влагой, воздушные магистрали автоматически переключаются, и на осушение начинает работать та колонна, где закончился процесс регенерации.
В современных адсорбционных осушителях используются два типа регенерации – холодная и горячая.
Наиболее просты по конструкции, а, следовательно, и дешевы адсорбционные осушители с холодной регенерацией. В них для восстановления адсорбента используется уже осушенный воздух, часть которого отводиться в регенерационную колонну. Простая и надежная конструкция, низкое потребление электроэнергии – несомненные достоинства подобных осушителей. Основной недостаток подобных агрегатов – существенные потери сжатого воздуха (до 15-20%), которые необходимо учитывать при выборе оборудования. Использование осушителей с данным типом регенерации экономически оправдано при объеме осушаемого воздуха до 20 м³/мин.
Горячая регенерация используется в установках, обеспечивающих осушение значительных объемов сжатого воздуха. Этот тип регенерации существенно уменьшает потери сжатого воздуха на работу осушителя, вплоть до полного отсутствия потерь. Обычно для регенерации используется воздух из окружающей среды, нагнетаемый под небольшим давлением в адсорбционную колонну, для обеспечения стабильности его температуры (до 150°С) и обеспечения точки росы он подогревается внешними нагревателями. Потери сжатого воздуха на продувку колонны после восстановления присутствуют, но составляют не более 2-2,5 %. Абсорбционный осушители с горячей регенерацией имеют более сложную конструкцию. В сравнении с осушителями без нагрева, требуют определенное количество электроэнергии для своей работы и характеризуются меньшим сроком службы адсорбента (особенно в случае использования сорбентов на основе солей лития). Но, в то же время, благодаря низкому расходу сжатого воздуха, покупка адсорбционных осушителей с горячей регенерацией быстро окупается в процессе эксплуатации.
Также применяются способы регенерации адсорбента, такие как: «регенерация нагретым сжатым воздухом», когда осушенный сжатый воздух подается в регенерирующую колонну, где дополнительно подогревается ТЭНами (расход сжатого воздуха на регенерацию 5..7%); «регенерация с замкнутым циклом» – использование тепла, выделяемого компрессором (расход сжатого воздуха на регенерацию 2..2,5%); «вакуумная регенерация» – создание разряжения внутри регенерирующей колонны одновременно с подачей горячего воздуха (расход сжатого воздуха на регенерацию 2..2,5%).
При потреблении пневмосетью до 20м3/мин, экономически оправдано использование осушителей с холодной регенерацией (наиболее дешевое решение). При большем потреблении, стоит отдать предпочтение горячей регенерации адсорбента. Наиболее эффективным будет использование осушителя с регенерацией, использующей тепло выделяемое компрессором (самое дорогое решение).
Для повышения эффективности работы адсорбционного осушителя с горячей регенерацией также рекомендуется обратить внимание на возможность термоизоляции колонн и позаботиться установкой комплекта магистральных фильтров на его входе (для защиты от попадания пыли и компрессорного масла) и на выходе (чтобы удалить частицы адсорбента).
В современном производственном процессе оборудование для очистки и осушения сжатого воздуха должно обеспечивать бескомпромиссное качество в любых условиях в сочетании с низкой стоимостью эксплуатации.