Osuszanie sprężonego powietrza przy użyciu absorpcji i adsorpcji

Ogólna zasada działania osuszaczy powietrza sorpcyjnego jest prosta. Wilgotne powietrze przepływa przez materiał higroskopijny (typowe materiały to żel krzemionkowy, sita molekularne i aktywowany tlenek glinu) i wysycha. Gdy para wodna zmienia się z wilgotnego sprężonego powietrza w higroskopijny materiał lub „środek osuszający”, środek osuszający stopniowo nasyca się adsorbowaną wodą.

Dlatego ważne jest, aby regularnie regenerować środek osuszający, aby odzyskać jego zdolność suszenia. W tym celu osuszacze powietrza adsorpcyjnego są zazwyczaj wyposażone w dwa naczynia osuszające. Pierwszy zbiornik osusza doprowadzane sprężone powietrze, podczas gdy drugi regeneruje (podobnie jak generator azotu). Każdy zbiornik ("wieża") zmienia zadania, gdy druga wieża jest całkowicie regenerowana.

Typowy punkt rosy pod ciśnieniem (PDP) tych osuszaczy wynosi -40°C, dzięki czemu nadają się one do dostarczania bardzo suchego powietrza. Istnieją 4 różne sposoby regeneracji środka osuszającego, a zastosowana metoda określa typ osuszacza adsorpcyjnego. Bardziej energooszczędne typy są zazwyczaj bardziej złożone, a tym samym droższe w zakupie.

1. Oczyść regenerowane osuszacze adsorpcyjne ("osuszacze bezcieplne"). Suszarki te najlepiej nadają się do mniejszych przepływów powietrza. Proces regeneracji odbywa się za pomocą rozprężonego sprężonego powietrza ("przepłukiwanie") i wymaga ok. 15-20% wydajności znamionowej suszarki przy ciśnieniu roboczym 7 bar(e).
2. Podgrzewane osuszacze regenerowane przedmuchem. Osuszacze te podgrzewają rozprężone powietrze przedmuchowe za pomocą elektrycznego nagrzewnicy powietrza, ograniczając wymagany przepływ powietrza przedmuchowego do około 8%. Ten typ zużywa 25% mniej energii niż osuszacze o mniejszym ogrzewaniu.
3. Osuszacze regenerowane dmuchawą. Powietrze z otoczenia jest nadmuchiwane przez nagrzewnicę elektryczną i doprowadzane do kontaktu z mokrym środkiem osuszającym w celu jego regeneracji. W tym typie osuszacza do regeneracji materiału osuszającego nie jest używane sprężone powietrze. W związku z tym zużycie energii jest o 40% niższe niż w przypadku suszarek o niższym ogrzewaniu.
4. Ciepło osuszacza sprężarkowego (suszarki „HOC”). W osuszaczach HOC środek osuszający regeneruje się przy użyciu dostępnego ciepła sprężarki. Zamiast odprowadzać ciepło sprężonego powietrza w chłodnicy końcowej, gorące powietrze jest wykorzystywane do regeneracji środka osuszającego. Ten typ osuszacza może zapewnić typowy PDP -20°C bez dodawania energii. Możliwe jest również obniżenie PDP poprzez dodanie dodatkowych grzałek.

Przed osuszaniem adsorpcyjnym należy zawsze zadbać o gwarantowane oddzielenie i odprowadzenie wody kondensacyjnej. Jeśli sprężone powietrze jest wytwarzane za pomocą sprężarek smarowanych olejem, przed urządzeniem osuszającym należy również zamontować filtr oddzielający olej.

W większości przypadków po osuszeniu adsorpcyjnym wymagane jest użycie filtra cząstek stałych. Osuszacze sprężarkowe (HOC) mogą być używane wyłącznie ze sprężarkami bezolejowymi, ponieważ wytwarzają ciepło w temperaturach wystarczająco wysokich do regeneracji osuszacza. Szczególnym typem osuszacza HOC jest rotacyjny osuszacz bębnowy adsorpcyjny.

Ten typ osuszacza ma obrotowy bęben wypełniony środkiem osuszającym. W ten sposób 1/4 sektora regeneruje się częściowym przepływem gorącego sprężonego powietrza (w temperaturze 130-200 ̊C). Odzyskane powietrze jest następnie schładzane, a kondensat jest spuszczany, zanim powietrze zostanie zwrócone przez urządzenie wyrzutowe do głównego strumienia sprężonego powietrza.

Pozostała część powierzchni bębna (trzy czwarte) służy do osuszania sprężonego powietrza pochodzącego z chłodnicy końcowej sprężarki. Osuszacz HOC zapobiega utracie sprężonego powietrza, a zapotrzebowanie na moc jest ograniczone do mocy potrzebnej do obracania bębna. Na przykład suszarka o wydajności 1000 l/s zużywa tylko 120 W mocy elektrycznej. Ponadto nie dochodzi do utraty sprężonego powietrza i nie są wymagane filtry oleju ani filtry cząstek stałych.

Ogólna zasada działania osuszaczy adsorpcyjnych, jest prosta: wilgotne powietrze przepływa przez higroskopijny materiał (typowymi materiałami są: żel krzemionkowy, sita molekularne, aktywowany tlenek glinu) i w ten sposób jest suszone. Przechodzenie pary wodnej z wilgotnego sprężonego powietrza do materiału higroskopijnego "desykantu" powoduje, że środek osuszający stopniowo nasyca się zaadsorbowaną wodą. W związku z tym środek osuszający musi być regularnie regenerowany, aby odzyskać swoją zdolność suszenia. Osuszacze adsorpcyjne są zwykle budowane z dwoma zbiornikami do osuszania. Pierwszy zbiornik suszy przychodzące sprężone powietrze, podczas gdy drugi jest regenerowany (zasada podobna do działania generatora azotu). 

Zbiorniki są przełączane i zamieniają się zadaniami , gdy w zbiorniku regenerowanym zakończy się proces regeneracji. Typowa temperatura ciśnieniowego punktu rosy, którą można osiągnąć za pomocą tego typu osuszaczy wynosi -40 ° C, co czyni je odpowiednimi do dostarczania bardzo suchego powietrza dla krytycznych zastosowań. Istnieją 4 różne sposoby regeneracji środka osuszającego, a zastosowana metoda określa typ osuszacza adsorpcyjnego. Bardziej energooszczędne typy są zwykle bardziej złożone, a co za tym idzie, droższe.

1.  Osuszacze adsorpcyjne regenerowane na zimno. Osuszacze te najlepiej nadają się do mniejszych przepływów powietrza. Proces regeneracji odbywa się za pomocą osuszonego rozprężonego powietrza  i wiąże się ze stratą ok. 15-20% nominalnej wydajności osuszacza na wlocie przy ciśnieniu roboczym 7 bar (e).)
2. Osuszacze regenerowane na gorąco. Osuszacze te ogrzewają rozprężone  powietrze regeneracyjne za pomocą elektrycznej nagrzewnicy, ograniczając tym samym wymagany przepływ powietrza regeneracyjnego do około 8%. Ten typ zużywa o 25% mniej energii niż osuszacze regenerowane na zimno. 
3. Osuszacze z dmuchawą regeneracji. Powietrze z otoczenia jest nadmuchiwane na elektryczny podgrzewacz i styka się z mokrym środkiem osuszającym, aby go zregenerować. W przypadku tego typu osuszaczy nie ma strat sprężonego powietrza , dlatego zużycie energii jest o 40% niższe niż w przypadku osuszaczy regenerowanych na zimno. 
4. Osuszacze regenerowane ciepłem sprężania (typu "HOC"). W osuszaczach typu HOC środek osuszający jest regenerowany za pomocą dostępnego ciepła sprężarki. Zamiast pozbywania się ciepła ze sprężonego powietrza w chłodnicy końcowej,  służy ono do regeneracji środka osuszającego. Ten typ osuszacza może zapewnić temperaturę ciśnieniowego punktu rosy na poziomie około -20 ° C bez dodawania żadnej energii. Można również uzyskać niższą temperaturę przez dodanie dodatkowych grzejników.

Przed osuszaczem adsorpcyjnym należy zawsze odfiltrować i usunąć wodę kondensacyjną. Jeżeli sprężone powietrze zostało wytworzone przy użyciu sprężarek z wtryskiem oleju , przed osuszaczem należy również zamontować filtr separujący olej . W większości przypadków po osuszaczu adsorpcyjnym wymagany jest filtr cząstek stałych. Osuszacze typu HOC można stosować tylko z bezolejowymi sprężarkami, ponieważ tylko one wytwarzają ciepło o wystarczająco wysokiej temperaturze do regeneracji osuszacza. Specjalnym rodzajem osuszaczy typu HOC jest obrotowy osuszacz adsorpcyjny bębnowy. Ten typ osuszacza ma obracający się bęben zaimpregnowany środkiem osuszającym, którego jeden sektor (jedna czwarta) jest regenerowany za pomocą częściowego przepływu gorącego sprężonego powietrza (w temperaturze 130-200 ° C) pobieranego ze sprężarki. 

Zregenerowane powietrze jest następnie schładzane, kondensacja jest odprowadzana, a powietrze jest kierowane przez eżektor do głównego strumienia sprężonego powietrza. Reszta powierzchni bębna (trzy czwarte) służy do suszenia sprężonego powietrza pochodzącego z chłodnicy końcowej sprężarki. Osuszacz bębnowy typu HOC nie generuje strat sprężonego powietrza, a zapotrzebowanie mocy jest ograniczone do wymaganego do obracania bębna. Na przykład osuszacz o wydajności 1000 l / s zużywa tylko 120 W energii elektrycznej. Ponadto nie nie są wymagane filtry oleju ani filtry cząstek stałych.