Адсорбционный осушитель


В данной статье мы рассмотрим конструкцию и особенности эксплуатации адсорбционных осушителей, позволяющих достигать точки росы -20°С, -40°С и -70°С.

Общие сведения

Осушители данного класса широко применяются в электронной, пищевой и медицинской промышленности. Они также используются в централизованных компрессорных станциях промышленных предприятий с разветвленной пневмосетью, особенно в зимнее время в районах с отрицательными температурами. Действительно, воздух, проходя по внешним трубопроводам охлаждается до температуры окружающей среды, а для эффективной осушки точка росы должна быть ниже температуры сжатого воздуха. Еще одной областью применения адсорбционных осушителей стали системы транспортировки сыпучих материалов.

Адсорбционные осушители различаются по типу используемого активного материала и способу его регенерации. В качестве адсорбента обычно используется селикогель, альмагель и др. Регенерация осуществляется методом холодного, горячего или вакуумного восстановления. При горячем восстановлении через адсорбент пропускается нагретый до высокой температуры воздух. Этот метод ведет к быстрому износу осушающего материала. В осушителях с вакуумным восстановлением так же используется нагретый воздух, однако температура его ниже, чем при горячем восстановлении, и, соответственно, несколько больше срок службы адсорбента. В осушителях с холодным восстановлением используется часть осушенного воздуха, от 14 до 25 %, в зависимости от требуемой точки росы.

Это надо учитывать для правильного подбора компрессора, то есть требуемая производительность должна выбираться с учетом того, что часть воздуха будет тратиться на обеспечение работы осушителя.

Рассмотрим подробнее устройство и работу адсорбционных осушителей на примере серии HDT фирмы FRIULAIR. В качестве адсорбента в них используется новый материал "молекулярное сито", характеристики которого позволяют выпускать осушители с точкой росы -20°С, -40°С и -70°С. При этом для достижения точки росы -70°C ему нет альтернативы, использование других материалов позволяет получать воздух с точкой росы только -20°C и -40°C. Срок службы материала составляет 3-5 лет. Для регенерации адсорбента используется холодное восстановление. Производительность осушителей составляет от 100 л/мин для модели HDT 1 до 15.000 л/мин для модели HDT 1500. Конструктивно они представляют собой две параллельные колонны, заполненные адсорбентом. Следует особо отметить высокую степень унификации данных осушителей.

Осушители одинаковой производительности отличаются только адсорбентом в зависимости от требуемой заказчиком точки росы. Осушающее вещество при попадании содержащегося в воздухе масла теряет свои адсорбирующие свойства. Поэтому для защиты адсорбента на входе осушителя установлен высокоэффективный фильтр со степенью фильтрации 0,01 мкм по твердым частицам (0,01 мг/куб.м по маслу). Это позволяет существенно продлить срок службы адсорбционного материала. Для продления срока службы самого фильтра рекомендуется устанавливать перед ним дополнительные фильтры со степенью фильтрации 5 и 1 мкм.

При прохождении обрабатываемого воздуха через осушитель в него попадают твердые частицы адсорбента, которые могут быть опасны для конечных пользователей. Для их улавливания на выходе осушителя установлен фильтр со степенью фильтрации 1 мкм.

Устройство и принцип работы

Осушитель состоит из двух идентичных колонн (ресиверов), заполненных адсорбирующим материалом (см. рис. 1). Через эти колонны поочередно пропускается сжатый воздух. В то время как в одной колонне происходит сушка воздуха, во второй осуществляется регенерация адсорбента. Время цикла переключения, так же как и диаметр сопла регенерации, устанавливается производителем в зависимости от требуемой точки росы и рабочего давления:
В HDT клапаны, переключающие колонны, требуют минимального технического обслуживания (замена прокладок). У других осушителей подобного типа часто требуется полная замена соленоидных клапанов, из-за чего существенно возрастают эксплуатационные расходы.

Установка и основные способы использования

Здесь представлены основные схемы подключения осушителя. Установка типа А используется в случае, если воздух, обрабатываемый осушителем HDT, составляет лишь часть от общего расхода, а также, если компрессор работает с малыми перерывами и общее потребление равно расходу компрессора. Если расход воздуха потребителями превышает производительность компрессора, используется установка типа В. В этом случае ресивер устанавливается после осушителя с тем, чтобы обеспечивать кратковременную раздачу больших объемов воздуха, то есть реализуется импульсный принцип работы.

Поправочные коэффициенты

Как правило, в сопроводительной документации указана производительность осушителя для "нормальных" условий, т.е. для давления 7 бар и входной температуры 35°С. Реальные условия работы нередко отличаются от нормальных, поэтому для подбора осушителя необходимо учитывать поправочные коэффициенты, которые приведены в таблицах 1, 2.

Таблица 1. Поправочные коэффициенты в зависимости от рабочего давления


Таблица 2. Поправочные коэффициенты в зависимости от температуры воздуха на входе


Действительная производительность осушителя рассчитывается как произведение номинальной производительности и обоих поправочных коэффициентов. Это можно проиллюстрировать следующим примером.

Пример 1:

Осушитель HDT 50 имеет номинальную расчетную (проектную) производительность 5000 л/мин. При давлении воздуха на входе 8 бар и температуре воздуха на входе 45° C необходимо найти по таблице соответствующие значения поправочных коэффициентов. В этом случае: действительная производительность = 5000x1,10x0,75 = 4125 л/мин.

Это величина максимальной производительности (расхода воздуха), которую осушитель в состоянии обеспечить при вышеуказанных рабочих условиях. Однако обычно приходится решить обратную задачу: при известных температуре и давлении воздуха найти модель, номинальная производительность которой обеспечит требуемую производительность. В таком случае требуемую производительность надо разделить на поправочные коэффициенты. Пример решения такой задачи приведен ниже.

Пример 2:

Пусть требуемая производительность составляет 3200 л/мин, давление воздуха на входе 10 бар, температура воздуха на входе 45° C. В таком случае установка должна обладать следующей номинальной мощностью: Номинальная мощность = 3200/1,1/0,75 =3880 л/мин.

Данным требованиям удовлетворяет модель HDT 50 (номинальная производительность 5000 л/мин).

При использовании адсорбционного осушителя следует учитывать, что как минимум 14% от номинальной производительности тратится на обеспечение его работы.

В завершение заметим, что осушители HDT серии компактны, имеют сравнительно небольшую стоимость и низкие эксплуатационные расходы.