Osuszanie i oczyszczanie sprężonego powietrza

      Sprężone powietrze zawiera wodę, zanieczyszczenia stałe, produkty zużycia, brud, bakterie a nawet zużyty olej, co wszystko razem łączy się w niepożądany agresywny szlam. Ten szlam, często o bardzo kwaśnym odczynie jest przyczyną szybkiego zużycia narzędzi i maszyn pneumatycznych, zaworów i dysz. Podwyższa koszty obsługi i powoduje straty powstałe w wyniku przecieków sprężonego powietrza. Ponadto zawarta w powietrzu woda powoduje korozję rurociągów i w skrajnym przypadku może doprowadzić proces produkcyjny do bardzo kosztownego przestoju.

Dlatego też po dokonaniu wyboru sprężarki, która dostarczy nam odpowiednią ilość sprężonego powietrza zastanawiamy się nad doborem innych urządzeń, które dzięki swym zasadom działania zapewnią nam powietrze wysokiej klasy i odpowiedniej czystości, czyli je uzdatnią.

Uzdatnianie sprężonego powietrza polega więc na: jego schłodzeniu, osuszeniu, odpyleniu i odolejeniu. W tym celu stosuje się różne rozwiązania dobrane do indywidualnych potrzeb użytkowników, które oparte są na takich urządzeniach jak:

- chłodnice końcowe

- osuszacze chłodnicze i adsorpcyjne

- separatory (odwadniacze)

- filtry

Osuszacz chłodniczy

Osuszacz chłodniczy ma za zadanie osuszenie sprężonego powietrza do wymaganego punktu rosy. Wilgotność względna powietrza, która przed jego osuszeniem wynosi 100% obniża się zaledwie do 21% (tj. 0,75 g H2O) za osuszaczem chłodniczym (dla punktu rosy +3oC). Dopływające do osuszacza sprężone powietrze o temperaturze +30oC - +45oC jest wstępnie schładzane w wymienniku powietrze-powietrze do temperatury +14oC - +23oC. Następnie w parowniku obiegu chłodniczego powietrze ulega dalszemu schłodzeniu i osiąga zadaną temperaturę punktu rosy +3OC. Zasada zastosowana w systemie osuszania powietrza poprzez schładzanie jest taka sama, jak stosowana w lodówkach czy układach klimatyzacji.

Zalety:

- niski początkowy koszt zakupu

- stosunkowo niski koszt operacyjny

- niski koszt utrzymania

- nie uszkadza ich olej znajdujący się w powietrzu

Wady:

- ograniczone możliwości uzyskania niskiego punktu rosy

 

Osuszacz adsorpcyjny

5

Osuszacze adsorpcyjne podlegające regeneracji zawierają substancję suszącą, która adsorbuje parę wodną występującą w strumieniu powietrza. Wilgoć jest usuwana z tych substancji w procesie regeneracji poprzez przedmuchiwanie suchym niesprężonym powietrzem, ogrzewanie (wewnętrzne lub zewnętrzne) lub kombinację obu sposobów.

Osuszacze te składają się zazwyczaj z dwóch jednakowych kolumn. Podczas gdy w pierwszej kolumnie zachodzi proces suszenia powietrza z kompresora; w drugiej zachodzi proces regeneracji sorbentu. W osuszaczach ze zmiennym ciśnieniem wymaga się, aby powietrze przedmuchujące stanowiło od 10% do 18% całkowitego przepływu powietrza. W osuszaczach tego typu można uzyskać powietrze o punkcie rosy od – 40°C do –73°C.

Zalety:

- można osiągnąć bardzo niskie punkty rosy bez niebezpieczeństwa zamarzania

- nieogrzewany typ osuszacza może być zdalnie obsługiwany pneumatycznie oraz może pracować w niebezpiecznych miejscach

Wady:

- stosunkowo wysoki początkowy koszt zakupu

- konieczność okresowej wymiany środka adsorbującego

- olej w strumieniu powietrza może osadzać się na środku suszącym niszcząc go

- konieczne zużycie powietrza do przedmuchiwania

- wysokie koszty działania

Jak wybrać właściwy osuszacz?

Określanie punktu rosy znacznie poniżej wymaganego poziomu może zwiększyć koszty początkowe oraz koszty eksploatacyjne i generalnie nie jest zalecane. Określanie punktu rosy na granicy wymagań układu może okazać się nawet bardziej kosztowne, ponieważ może uszkodzić elementy pneumatyki.

W systemach pneumatycznych zakładów najważniejsze jest wyeliminowanie z powietrza zjawiska kondensacji oraz zamarzania. Takie podejście pozwoli ocenić, jaki punkt rosy będzie bezpieczny dla systemu sprężonego powietrza. Aby wybrać dobry i właściwy system osuszania powietrza konieczne jest posiadanie następujących informacji:

- maksymalny średni przepływ powietrza

- ciśnienie powietrza na wlocie

- temperatura powietrza na wlocie

- temperatura powietrza otaczającego (oraz temperatura wody, jeśli kondensator jest chłodzony wodą)

- wymagany ciśnieniowy punkt rosy

 

Separatory (odwadniacze) cyklonowe6

Zadaniem separatora jest usunięcie kondensatu wodno-olejowego, który powstaje w wyniku ochłodzenia sprężonego powietrza w sieci. Powietrze, które dostanie się do separatora zostaje silnie zawirowane poprzez specjalnie ukształtowaną kierownicę. Wykroplony kondensat zostaje odrzucony na ścianki separatora, spływa na dno i jest odprowadzany na zewnątrz przez zawór spustu kondensatu.

 

Filtry sprężonego powietrza

Filtr z wkładem typu Q:

Filtr wstępny służy do oddzielenia emulsji olejowej i zanieczyszczeń stałych ze sprężonego powietrza. Wysoka porowatość włókniny, z której wykonany jest wkład zapewnia dużą zdolność magazynowania pyłu, co gwarantuje usunięcie 99% cząstek stałych i ciekłych większych niż 3 mikrometry (klasa 3 wg normy ISO 8573.1).

Filtr z wkładem typu P:

Filtr ten wykonany jest z wielowarstwowej gęstej mikrowłókniny. Wykorzystując zjawisko dyfuzji na pojedynczym włóknie oraz zjawisko koalescencji usuwa 99,9% cząstek stałych większych niż 1 mikrometr oraz zapewnia uzyskanie resztkowej zawartości oleju za filtrem nie większej niż 0,1 mg/m3 (klasa 2 wg normy ISO 8573.1).

Filtr z wkładem typu S:

Filtr typu S wykonany jest również z wielowarstwowej gęstej mikrowłókniny o jeszcze lepszych właściwościach adsorpcyjnych. Usuwa 99,9% cząstek stałych większych niż 0,01 mikrometra oraz zapewnia uzyskanie resztkowej zawartości oleju za filtrem nie większej niż 0,01 mg/m3 (klasa 2 wg normy ISO 8573.1).

Filtr z wkładem typu C:

Filtr węglowy zawiera kasetkę z drobnym węglem aktywowanym, co tworzy optymalną powierzchnię do pochłaniania zanieczyszczeń gazowych takich jak opary oleju i zapachy. Zastosowanie tego wkładu gwarantuje zawartość oleju poniżej 0,005 mg/m3

 

Prawidłowe rozmieszczenie urządzeń w stacji sprężarkowej

7

Tabela stosowania poszczególnych elementów uzdatniania

tabela1

D – filtr odpylający

HS – separator cyklonowy

Q – filtr wstępny

P – filtr dokładny

S – filtr odolejający

C – filtr węglowy

tabela2

Np.: sprężone powietrze o klasie czystości 2.2.2 oznacza:

- cząstki stałe do 1 mikrona i 1 mg/m3

- wilgoć: temperatura ciśnieniowego punktu rosy -40OC

- zawartość oleju do 0,1 mg/m3

 

Istnieje możliwość konfigurowania poszczególnych parametrów z różnych klas czystości, dlatego możliwa jest np. klasa czystości powietrza 3.4.2.

Prawidłowe zaprojektowanie stacji sprężania gazów oraz zastosowanie w niej właściwych elementów z uwzględnieniem odpowiedniej klasy czystości pozawala uniknąć kosztownych przestojów oraz zapewnia maksymalne oszczędności finansowe.