Ultrapac HL – bezgrzałkowe osuszacze adsorpcyjne w przemysłowych instalacjach sprężonego powietrza

Sprężone powietrze jest jednym z podstawowych mediów wykorzystywanych w zakładach przemysłowych. Zasila układy pneumatyczne, urządzenia wykonawcze, systemy sterowania oraz procesy technologiczne. Jego parametry mają bezpośredni wpływ na niezawodność instalacji i jakość realizowanych procesów.

Jednym z istotnych problemów występujących w instalacjach sprężonego powietrza jest obecność wilgoci. Para wodna znajdująca się w zasysanym powietrzu może po sprężeniu i schłodzeniu ulegać kondensacji. Powstające skropliny zwiększają ryzyko korozji instalacji, uszkodzeń elementów pneumatycznych oraz pogorszenia jakości powietrza wykorzystywanego w procesie produkcyjnym.

W instalacjach wymagających bardzo niskiego punktu rosy stosowane są między innymi osuszacze adsorpcyjne. Przykładem tego typu urządzeń są bezgrzałkowe osuszacze Ultrapac HL przeznaczone do przemysłowego przygotowania sprężonego powietrza.
Wilgoć w instalacji sprężonego powietrza
Powietrze atmosferyczne zawsze zawiera określoną ilość pary wodnej. Podczas sprężania wzrasta koncentracja wilgoci w jednostce objętości, natomiast podczas późniejszego ochładzania może dochodzić do jej kondensacji.

Jeżeli kondensat nie zostanie odpowiednio usunięty, może przedostawać się do dalszych części instalacji. W połączeniu z cząstkami stałymi, olejem i innymi zanieczyszczeniami może prowadzić do powstawania osadów oraz przyspieszonego zużycia komponentów.
Problem ma szczególne znaczenie w instalacjach wykorzystujących precyzyjną pneumatykę, aparaturę sterującą oraz w procesach, w których sprężone powietrze ma bezpośredni lub pośredni kontakt z produktem.

Dlatego jednym z parametrów wykorzystywanych do określania jakości sprężonego powietrza jest ciśnieniowy punkt rosy. Im niższa jego wartość, tym mniejsza ilość wilgoci pozostaje w powietrzu.
Zasada działania osuszacza adsorpcyjnego
Osuszanie adsorpcyjne polega na przepuszczaniu sprężonego powietrza przez materiał adsorpcyjny, którego powierzchnia wiąże cząsteczki wody.
Typowy osuszacz adsorpcyjny posiada dwa zbiorniki wypełnione środkiem osuszającym. Podczas pracy jeden zbiornik odpowiada za osuszanie przepływającego powietrza, natomiast w drugim realizowany jest proces regeneracji złoża.
Po określonym czasie funkcje zbiorników zostają zamienione. Dzięki cyklicznemu przełączaniu urządzenie może zapewniać ciągłą dostawę osuszonego sprężonego powietrza.
W konstrukcjach bezgrzałkowych, takich jak Ultrapac HL, regeneracja odbywa się bez zastosowania zewnętrznych elementów grzejnych. Do regeneracji wykorzystywana jest część wcześniej osuszonego sprężonego powietrza.
Rozwiązanie to upraszcza konstrukcję urządzenia i umożliwia stosowanie osuszaczy w wielu przemysłowych systemach przygotowania powietrza.

Ultrapac HL jako kompletny system przygotowania powietrza
W przemysłowych instalacjach istotne jest nie tylko samo usunięcie wilgoci, ale również ochrona złoża adsorpcyjnego i instalacji znajdującej się za osuszaczem.
Dlatego rozwiązania tego typu mogą integrować kilka funkcji związanych z przygotowaniem sprężonego powietrza.
Filtracja wstępna odpowiada za ograniczenie ilości cząstek stałych i zanieczyszczeń olejowych docierających do materiału adsorpcyjnego. Pozwala to zabezpieczyć złoże i utrzymać jego właściwości przez dłuższy czas eksploatacji.
Po stronie wylotowej stosowana jest natomiast filtracja końcowa, której zadaniem jest zatrzymanie ewentualnych cząstek materiału adsorpcyjnego.
System może być ponadto wyposażony w elementy odpowiedzialne za odprowadzanie kondensatu, sterowanie przepływem oraz kontrolę parametrów pracy urządzenia.
Integracja poszczególnych elementów ogranicza liczbę komponentów, które trzeba dobierać i montować oddzielnie podczas budowy instalacji.
Regeneracja złoża i zużycie sprężonego powietrza
Jednym z parametrów wpływających na efektywność energetyczną osuszaczy bezgrzałkowych jest ilość powietrza wykorzystywanego podczas regeneracji materiału adsorpcyjnego.
W podstawowym cyklu czasowym regeneracja odbywa się w ustalonych odstępach niezależnie od aktualnego obciążenia urządzenia wilgocią.

W rzeczywistej instalacji warunki pracy nie są jednak stałe. Zmieniać mogą się między innymi:
• przepływ sprężonego powietrza,
• temperatura powietrza na wejściu,
• ciśnienie robocze,
• wilgotność powietrza zasysanego przez sprężarkę,
• stopień wykorzystania instalacji.
Oznacza to, że w części okresów eksploatacji rzeczywiste obciążenie osuszacza może być niższe od wartości projektowej.

Zastosowanie pomiaru punktu rosy pozwala dokładniej określić stan układu i odpowiednio sterować procesem regeneracji.
Jeżeli regeneracja złoża odbywa się dopiero wtedy, gdy jest rzeczywiście potrzebna, możliwe jest ograniczenie ilości wykorzystywanego do tego celu sprężonego powietrza.
Ma to znaczenie ekonomiczne, ponieważ każde powietrze wykorzystane do regeneracji zostało wcześniej wytworzone przez sprężarki i wymagało zużycia energii elektrycznej.
Znaczenie kontroli punktu rosy
Kontrola punktu rosy pozwala ocenić, czy osuszacz utrzymuje wymagany poziom wilgotności sprężonego powietrza.
W rozbudowanych instalacjach pomiar ten może być również elementem systemu sterowania pracą osuszacza. Zamiast regenerować materiał adsorpcyjny wyłącznie według stałego harmonogramu, sterownik może uwzględniać rzeczywisty stan złoża oraz warunki procesowe.
Takie podejście jest szczególnie korzystne w instalacjach pracujących ze zmiennym obciążeniem.
Zmniejszenie zużycia powietrza regeneracyjnego ogranicza zapotrzebowanie na wydajność sprężarek, a w konsekwencji może wpływać na całkowite koszty eksploatacji sprężarkowni.
Zastosowanie osuszaczy adsorpcyjnych w przemyśle

Osuszacze adsorpcyjne stosowane są przede wszystkim tam, gdzie wymagany poziom wilgotności sprężonego powietrza jest niższy niż możliwy do uzyskania za pomocą standardowych osuszaczy chłodniczych.
Znajdują zastosowanie między innymi w:
• automatyce przemysłowej,
• przemyśle spożywczym,
• przemyśle farmaceutycznym,
• produkcji tworzyw sztucznych,
• energetyce,
• motoryzacji,
• systemach pakowania i rozlewu,
• instalacjach wykorzystujących precyzyjne urządzenia pneumatyczne,
• procesach cięcia laserowego i innych zastosowaniach wymagających stabilnej jakości gazu procesowego.

W zależności od aplikacji odpowiednia jakość sprężonego powietrza może być określana zgodnie z klasami czystości normy ISO 8573-1.
Norma obejmuje między innymi wymagania dotyczące zawartości cząstek stałych, wody oraz oleju w sprężonym powietrzu.

Dobór osuszacza do instalacji
Właściwy dobór osuszacza adsorpcyjnego wymaga uwzględnienia rzeczywistych parametrów instalacji.

Podstawowe dane obejmują przede wszystkim wymagany przepływ sprężonego powietrza, ciśnienie robocze, temperaturę powietrza na wejściu oraz oczekiwany ciśnieniowy punkt rosy.
Znaczenie mają również warunki środowiskowe i charakterystyka pracy zakładu.
Osuszacz dobrany wyłącznie na podstawie maksymalnego przepływu bez uwzględnienia pozostałych parametrów może pracować poza optymalnym zakresem. Z kolei urządzenie o zbyt małej wydajności może nie być w stanie zapewnić wymaganej jakości powietrza w okresach zwiększonego zapotrzebowania.
Dlatego dobór urządzenia powinien uwzględniać zarówno wartości nominalne, jak i rzeczywisty profil pracy instalacji.

Osuszanie a efektywność energetyczna sprężarkowni
Sprężone powietrze należy do mediów, których wytwarzanie wiąże się ze znacznym zużyciem energii elektrycznej. Z tego względu analiza efektywności instalacji nie powinna ograniczać się wyłącznie do samych sprężarek.
Znaczenie mają również spadki ciśnienia, filtracja, sposób sterowania odbiornikami oraz proces osuszania.
W przypadku osuszaczy bezgrzałkowych szczególną uwagę należy zwrócić na ilość powietrza regeneracyjnego. Optymalizacja cyklu pracy może ograniczyć straty i poprawić bilans energetyczny całego układu.
Jednocześnie utrzymywanie odpowiedniego punktu rosy zabezpiecza instalację przed skutkami kondensacji, co może zmniejszyć awaryjność urządzeń i koszty związane z utrzymaniem ruchu.

Odpowiednie przygotowanie sprężonego powietrza ma istotne znaczenie dla niezawodności instalacji przemysłowych. Wilgoć obecna w układzie może prowadzić do korozji, powstawania osadów, zwiększonego zużycia komponentów oraz problemów z procesem produkcyjnym.
Bezgrzałkowe osuszacze adsorpcyjne, takie jak Ultrapac HL, umożliwiają uzyskanie niskiego punktu rosy i mogą być wykorzystywane w instalacjach wymagających wysokiej jakości sprężonego powietrza.

Połączenie procesu adsorpcji z odpowiednią filtracją, kontrolą parametrów pracy oraz możliwością sterowania regeneracją pozwala traktować osuszacz jako integralny element nowoczesnego systemu przygotowania sprężonego powietrza.
Przy projektowaniu lub modernizacji instalacji szczególne znaczenie ma jednak prawidłowy dobór urządzenia do przepływu, ciśnienia, temperatury i wymaganej klasy jakości powietrza.