Blog

Sprężone powietrze jest używane w całej gamie sektorów przemysłowych, często do zastosowań, których nie można zastąpić energią elektryczną. Dążenie do zmniejszenia zużycia energii i kosztów stawia przed zakładami produkcyjnymi przed dylematem w zakresie obniżenia poziomu uzdatniania sprężonego powietrza. Producenci często identyfikują system sprężonego powietrza jako miejsce realizacji oszczędności. Jednak w przypadku urządzeń oczyszczających, takich jak osuszacze sprężonego powietrza, wybór modelu opartego na najniższym zużyciu energii może mieć bezpośredni wpływ na jakość powietrza.
Większość dzisiejszych producentów stosuje specyfikację jakości powietrza, zwykle opartą na klasyfikacjach czystości powietrza ISO 8573-1, jako punkt odniesienia przy wyborze sprzętu do uzdatniania sprężonego powietrza. Chociaż powinno to być głównym kryterium stosowanym przy wyborze produktu, zmniejszeniu zużycia energii często nadaje się wyższy priorytet i znaczenie. Te dwa czynniki mogą być względem siebie przeciwstawne co może skutkować obniżeniem czystości powietrza poniżej pożądanej klasyfikacji.

W tym miejscu omówimy kilka alternatywnych technologii osuszaczy powietrza i ich wpływ na równowagę między zużyciem energii a jakością powietrza, aby pomóc użytkownikom zidentyfikować technologię, która najlepiej odpowiada ich obiektowi.

Osuszacze adsorpcyjne

Dostępnych jest kilka rodzajów osuszaczy adsorpcyjnych. Osuszacze adsorpcyjne stosowane są w zakładach przemysłowych czy przy procesach produkcyjnych o szczególnej wrażliwości na wilgoć lub tam, gdzie ujemne temperatury powietrza otoczenia na zewnątrz mogą mieć wpływ na sprężone powietrze. Chociaż zasada osuszania sprężonego powietrza jest praktycznie identyczna, to sposób regeneracji materiału złoża jest zróżnicowany.

Osuszacze adsorpcyjne niskoenergetyczne

Najprostszym sposobem regeneracji złoża adsorpcyjnego - materiału osuszającego jest ten zastosowany w tzw. osuszaczach zimno regenerowanych. Jest to jednocześnie sposób zużywający największą ilość energii. Suche powietrze procesowe (powietrze przedmuchujące) służy do regeneracji złoża osuszającego w trybie off-line i jest najczęściej spotykanym sposobem regeneracji złoża adsorpcyjnego. Jednak w przypadku większych przepływów sprężonego powietrza dostępne są bardziej energooszczędne rozwiązania osuszaczy regenerowanych z użyciem energii cieplnej. Rodzaje osuszaczy z podgrzewaniem złoża adsorpcyjnego w procesie regeneracji tzw. gorąco regenerowanych to:

• Osuszacze gorąco regenerowane z dmuchawą
• Osuszacze ciepłem sprężania (HOC)
• Gorąco regenerowane osuszacze próżniowe

Osuszacze gorąco regenerowane z dmuchawą

Chociaż te osuszacze nie wykorzystują powietrza przedmuchującego bezpośrednio do regeneracji, wykorzystują jednak suche powietrze procesowe do usuwania ciepła z materiału osuszającego. Ilość powietrza chłodzącego jest zwykle wyrażana jako 1~2% przepływu nominalnego osuszacza. Jest to jednak średnia w całym cyklu osuszenia, a w okresie chłodzenia zużycie powietrza może wynosić nawet 10 ~ 20%, co znacznie zwiększa całkowite zużycie energii i dostępność suchego powietrza w tym czasie.
Aby zmniejszyć zużycie energii, niektóre osuszacze z dmuchawą wykorzystują do chłodzenia złoża adsorpcyjnego powietrze z otoczenia. Ta praktyka może zwiększyć temperaturę powietrza otoczenia nawet o 25 ° C, prowadząc do nieefektywnego chłodzenia i bezpośrednio wpływając na jakość dostarczanego powietrza (punkt rosy na wylocie).

Osuszacze ciepła sprężania (HOC – heat of compression)

Osuszacze HOC, często instalowane są ze sprężarkami bezolejowymi, wykorzystują ciepło wytworzone ze sprężania powietrza do regeneracji materiału adsorbującego. Proces ten nie obejmuje etapu schładzania adsorbentu, którego brak ma negatywny wpływ na jakość powietrza (punkt rosy na wylocie) dostarczanego przez osuszacz.
Dodatkowo w okresach niskiego zapotrzebowania na powietrze może być dostępna niewystarczająca ilość ciepła do pełnej regeneracji, co dodatkowo wpływa na punkt rosy na wylocie.
Ponieważ punkt rosy dostarczany przez ten typ osuszacza może ulegać znacznym wahaniom, są one zwykle klasyfikowane jako osuszacze z niestabilnym punktem rosy, które nie zapewniają stałej czystości powietrza wylotowego zgodnie z klasyfikacją ISO8573-1.

Regeneracyjne osuszacze próżniowe

Gorąco regenerowany osuszacz próżniowy działa podobnie jak osuszacze z dmuchawą. Zamiast zastosowania dmuchawy do „wypychania” ogrzanego powietrza ze złoża adsorpcyjnego zastosowano w nich pompę próżniową „zasysającą” nagrzane powietrze z materiału osuszającego. Materiał złoża adsorpcyjnego podlega skuteczniejszej regeneracji w warunkach próżni oszczędzając tym samym więcej energii. Nie ma potrzeby użycia osuszonego powietrza procesowego w celu wychłodzenia złoża adsorpcyjnego (złoże nie jest pod wpływem ciepła generowanego przez pompę próżniową) co przekłada się na znaczące oszczędności bez negatywnego wpływu na jakość sprężonego powietrza na wylocie (punkt rosy).
Materiał osuszający podlega efektywniejszej regeneracji się w próżni, oszczędzając więcej energii. Do chłodzenia nie jest wymagane powietrze procesowe (ciepło wytwarzane przez pompę próżniową nie ma wpływu na osuszacz), co zapewnia znaczne oszczędności energii bez negatywnego wpływu na jakość powietrza wylotowego (punkt rosy).

Optymalne rozwiązanie

Udanym przykładem technologii regeneracji próżniowej są gorąco regenerowane osuszacze próżniowe generacji 5 znanych osuszaczy serii WVM. Osuszacze WVM generacji 5 to osuszacze adsorpcyjne o niskim zużyciu energii elektrycznej, nie wymagające powietrza procesowego ani do regeneracji złoża adsorpcyjnego ani do chłodzenia po regeneracji.

Osuszacze WVM generacji 5 zapewniają dostarczenie powietrza o ciśnieniowych punktach rosy zgodnych z ISO8573-1 klasy 1,2 lub 3 (-70C, 40C, -20C). Są one wyposażone system zarządzania energią w zależności od punktu rosy co zapewnia, że zużycie energii jest dopasowane do rzeczywistego obciążenia wilgocią i chroni prewencyjnie przed wystąpieniem niewłaściwego punkt rosy na wylocie z urządzenia.

Każdy model ma 7-calowy ekran dotykowy IP65 HMI połączony z zaawansowanym systemem sterowania PLC. Łączność IIOT (MQTT lub OPC UA), Modbus RTU przez 2 przewody RS485 i Modbus TCP/IP przez Ethernet RJ45 to standardowe funkcje, protokoły Profinet/Profibus i łączność z chmurą są dostępne jako opcje.
Dodatkową oszczędność energii można również uzyskać poprzez wymianę grzałki elektrycznej - standardowo montowanej w osuszaczach WVM generacji 5 – na alternatywne źródło ciepła. Jeżeli zakład produkcyjny dysponuje parą na miejscu, grzałkę elektryczną można zastąpić parowym wymiennikiem ciepła lub zastosować podwójną konfigurację parowo-elektryczną, która zapewnia optymalną oszczędność energii i daje spokój Użytkownikowi dzięki zastosowaniu systemu redundantnego.

Ten artykuł został nadesłany przez Marka White'a, kierownika ds. zastosowań uzdatniania sprężonego powietrza w Dywizji Separacji i Filtracji Gazu Parker EMEA