Sušilniki
Ker ima lahko vlaga tako obsežne in drage učinke na vaš sistem komprimiranega zraka, opremo in končne izdelke, je njeno sušenje izjemnega pomena, zaradi česar so sušilniki ključni del vsake strategije priprave zraka.
Vendar pa sušenje zraka zahteva energijo … in energija stane. Bolj ko zrak sušite, več energije potrebujete. Zato je ključno najti pravo tehnologijo, ki ne le izpolnjuje vaše zahteve glede kakovosti zraka (tako po ISO 8573-1 kot tudi tiste, ki zagotavljajo zaščito vašega sistema in opreme), temveč ohranja tudi nizke obratovalne stroške.
Najboljši (in najpreprostejši) način za izbiro optimalne tehnologije sušilnika za vaše delovanje je določiti zahteve glede rosne točke vaše aplikacije.
Če je ta pod 3 °C (37,4 °F), boste najverjetneje uporabili adsorpcijski sušilnik. Ti lahko dosežejo PDP −40 °C, kar jih naredi primerne za zagotavljanje zelo suhega zraka za zahtevnejše aplikacije.
Če pa so vaše zahteve glede rosne točke manj stroge, lahko verjetno uporabite hladilne sušilnike.
Poglejmo si te različne vrste sušilnikov nekoliko podrobneje.
Hladilni sušilniki so najpogosteje uporabljeni sušilniki in so sestavljeni iz izmenjevalnika toplote zrak–zrak in izmenjevalnika toplote zrak–hladilno sredstvo. Toplotna izmenjevalnika odstranjujeta vlago iz vašega komprimiranega zraka s kondenzacijo.
V osnovi ti sušilniki (ki so lahko zračno ali vodno hlajeni) ohlajajo topel in vlažen zrak, ki prihaja iz kompresorja. Ko temperatura pade, vlaga kondenzira in se lahko odstrani iz komprimiranega zraka s pomočjo odvajanja vode.
Nato se komprimiran zrak v izmenjevalniku zrak–zrak ponovno segreje z vstopnim zrakom na približno sobno temperaturo, da se prepreči nastanek kondenzacije na zunanji strani cevnega sistema. Ta izmenjava toplote med vstopnim in izstopnim komprimiranim zrakom tudi zniža temperaturo vstopnega komprimiranega zraka in s tem zmanjša potrebno hladilno kapaciteto hladilnega kroga.
Da so učinkoviti, mora biti relativna vlažnost komprimiranega zraka pod 50 %.
Ločimo tudi neprekinjene, ciklične in VSD hladilniške sušilnike.
Neciklični sušilniki: Izraz »neciklični« pomeni, da ti sušilniki neprestano delujejo s kompresorjem hladilnega sistema in uporabljajo obvodni ventil vročega plina za preusmerjanje hladilnega sredstva, tudi pri manj kot polni obremenitvi.
So odlična izhodiščna točka za vsakogar, ki želi izboljšati kakovost komprimiranega zraka ob omejenem proračunu. Neciklični sušilniki so zelo preprosti in zanesljivi ter imajo minimalne dodatne možnosti, kar poenostavi njihovo zasnovo in delovanje. Ta tip hladilnega sušilnika je cenovno zelo dostopen, saj ima najnižjo začetno investicijo, hkrati pa zagotavlja suh in čist komprimiran zrak.
Enostavni so za namestitev in upravljanje, zaradi česar predstavljajo tržni standard glede zmogljivosti, kakovosti in sposobnosti doseganja želenih rezultatov. Idealni so za uporabo z vijačnimi kompresorji, medtem ko je za uporabo z batnimi kompresorji priporočena visokotemperaturna izvedba.
Kot pove že ime, »neciklični« pomeni, da sušilnik deluje stalno, ne glede na količino komprimiranega zraka, ki vstopa vanj. Posledično so manj energijsko učinkoviti kot druge možnosti.
Ciklični sušilniki: Za razliko od neprekinjenih različic, ciklični sušilniki uporabljajo dodatno opremo, kot je toplotna masa ali frekvenčni regulatorji. To jim omogoča, da se vklapljajo in izklapljajo glede na potrebo po komprimiranem zraku. Zaradi tega so bolj energijsko učinkoviti.
Čeprav so ciklični sušilniki dražji ob nakupu, zagotavljajo dolgoročne prihranke pri stroških energije v primerjavi z necikličnimi sušilniki – še posebej pri aplikacijah z nihajočo porabo zraka. So zelo zanesljivi in ponujajo prednosti enostavne namestitve, majhne konstrukcijske velikosti in nizke ravni hrupa.
VSD sušilniki: Za aplikacije z nihajočo porabo zraka sušilniki z regulacijo vrtljajev (VSD) ponujajo daleč najnižje obratovalne stroške in s tem tudi najnižji skupni strošek lastništva. Ker se hitrost motorja kompresorja, vgrajenega v sušilnik, samodejno prilagaja potrebam po zraku, se stroški energije bistveno zmanjšajo.
Nasvet: Prednosti integriranih sušilnikov
Ko imate možnost izbire med sušilnikom, integriranim v ohišje kompresorja, ali samostojnim modelom, je pogosto smiselno izbrati integrirano različico.
Vgrajeni sušilnik prihrani prostor, ki je v kompresorskih prostorih in proizvodnih halah pogosto zelo dragocen. Poleg tega integrirani sušilniki zmanjšujejo stroške namestitve ter ponujajo kompaktno, tišjo in priročno rešitev za vaše potrebe po komprimiranem zraku.
Adsorbent je material, ki veže vlago. Večina ljudi ga pozna iz majhnih vrečk s silikagelom, ki so priložene izdelkom za ohranjanje suhosti.
V sušilniku komprimiran zrak teče čez ta tako imenovani higroskopični material (kot so silikagel, molekularna sita ali aktivirana aluminijeva oksid), s čimer se osuši. Prenos vodne pare iz vlažnega komprimiranega zraka v adsorbent povzroči, da se material postopoma nasiči z absorbirano vlago. Zato ga je treba redno »regenerirati« (tj. odstraniti vodo), da ponovno pridobi svojo sposobnost sušenja.
Zato so adsorpcijski sušilniki zraka običajno sestavljeni iz dveh sušilnih posod: prva suši vstopni komprimiran zrak, medtem ko se druga regenerira. Ko je proces zaključen, si posodi (imenovani tudi »stolpa«) zamenjata vlogi.
Obstajajo štirje načini regeneracije adsorbenta, uporabljena metoda pa določa tip adsorpcijskega sušilnika. Energijsko učinkovitejši tipi zmanjšajo obratovalne stroške, vendar so običajno bolj kompleksni in zato dražji za nakup.
Absorpcijski sušilniki brez toplotne regeneracije (“heatless-type dryers”): Ti sušilniki so najbolj primerni za manjše pretoke zraka. Regeneracija poteka s pomočjo razširjenega komprimiranega zraka (“prepih”) in zahteva približno 15–20 % nazivnega pretoka sušilnika pri delovnem tlaku 7 bar(e).
Sušilniki s toplotno regeneracijo: Ti sušilniki segrevajo razširjeni prepihani zrak s pomočjo električnega grelnika in tako zmanjšajo potreben prepih na približno 8 %. Ta tip porabi približno 25 % manj energije kot sušilniki brez toplotne regeneracije.
Sušilniki z regeneracijo z ventilatorjem: Okoljski zrak se s pomočjo ventilatorja vodi čez električni grelnik in pride v stik z vlažnim adsorbentom, da ga regenerira. Majhen del izhodnega zraka se nato razširi skozi ogreti adsorbent, da ga ohladi. Pri tem tipu se za regeneracijo porabi le 2–3 % komprimiranega zraka. Pri najsodobnejših izvedbah se prepih ne izgublja – ti sušilniki brez izgub vračajo uporabljeni zrak nazaj na vstop sušilnika. Poraba energije je lahko do 40 % nižja kot pri »heatless« sušilnikih.
Sušilniki z izkoriščanjem toplote kompresije (“HOC” sušilniki): Pri teh sušilnikih se adsorbent regenerira s toploto, ki jo proizvede kompresor. Namesto da se toplota odstrani s končnim hladilnikom, se uporabi za regeneracijo adsorbenta. Ta tip lahko doseže tipično tlačno točko rosišča −20 °C brez dodatne porabe energije. Nižji PDP je mogoče doseči z dodatnimi grelniki.
Revolucionarna vrsta adsorpcijskega sušilnika
Tradicionalni adsorpcijski sušilniki uporabljajo na tisoče majhnih kroglic adsorbenta za sušenje zraka. Čeprav ta tehnologija opravi svoje delo, ima tudi nekaj slabosti. Na primer, potiskanje komprimiranega zraka skozi to “labirintno” strukturo kroglic zahteva precej energije. Poleg tega se adsorbent razgrajuje in ustvarja fin prah, ki predstavlja zdravstveno in okoljsko tveganje. Nazadnje lahko razpadajoče kroglice povzročijo tudi slabšo kakovost zraka in zahtevajo pogosto vzdrževanje.
Atlas Copco je te pomanjkljivosti odpravil z uvedbo Cerades™ – prvega trdnega adsorbenta na svetu. Cerades adsorpcijski sušilniki porabijo manj energije, zagotavljajo boljšo kakovost zraka, zahtevajo manj vzdrževanja in odpravljajo zdravstvena ter okoljska tveganja.
Namesto da bi komprimiran zrak potiskali skozi na tisoče kroglic, Cerades omogoča pretok skozi ravne strukturirane kanale. Ker zrak ne naleti na odpornost, je padec tlaka bistveno manjši, zato je za delovanje sušilnika potrebne manj energije.
Vendar pa nižji obratovalni stroški niso edina prednost. Cerades sušilniki tudi odpravljajo nastanek finega prahu, ki nastaja pri tradicionalnih sušilnikih, kjer se kroglice adsorbenta zaradi toka zraka premikajo in postopoma razgrajujejo. Če tega prahu ne filtriramo, lahko onesnaži zrak in opremo v nadaljevanju sistema. Če pa ga filtriramo, se povečajo obratovalni stroški.
Najslabše pa je, da ta prah predstavlja zdravstveno in okoljsko tveganje, saj se ob zamenjavi adsorbenta širi v okolico. Ker se Cerades razgrajuje veliko počasneje, ta problem s prahom odpravlja. To dodatno znižuje stroške in uporabnikom zagotavlja čistost zraka razreda ISO 8573-1:2010 razred 2 za delce brez dodatne filtracije.
Ti sušilniki so enostavni za uporabo, tihi med delovanjem, nimajo gibljivih delov, imajo nizko porabo energije in zahtevajo minimalno vzdrževanje (predvsem filtri pred sušilnikom).
Uporabljajo proces, imenovan »selektivna permeacija« plinskih komponent zraka. Sušilnik je valj, ki vsebuje na tisoče drobnih votlih polimernih vlaken z notranjo prevleko. Ta vlakna zaradi selektivne prepustnosti odstranjujejo vodno paro.
Delovanje: vlažen komprimiran zrak vstopi v valj. Membranska prevleka omogoča, da vodna para prehaja skozi stene membrane in se zbira med vlakni, medtem ko se suh zrak premika naprej skozi vlakna pri skoraj enakem tlaku kot vstopni zrak. Odstranjena voda se odvaja v okolico.
Za odstranjevanje izločene vode membranski sušilniki običajno potrebujejo približno 12 % prepihana zraka.
