Осушители сжатого воздуха BOGE (Германия)

Ни на азотную, ни на кислородную установку категорически нельзя подавать сжатый воздух, только вышедший из воздушного компрессора и содержащий в себе твердые частицы, жидкое и вапоризованное компрессорное масло и, опять же, как жидкую, так и парообразную влагу.

Для удаления твердых частиц, жидкой влаги и жидкого компрессорного масла используются фильтры сжатого воздуха. Для удаления паров компрессорного масла, а равно и других летучих углеводородов, используются или те же фильтры, но с установленными в них адсорбционными фильтроэлементами угольной очистки, или угольные адсорберы - емкости с зернами промышленного активированного угля (последний вариант - лучше). Однако, это оборудование принципиально не в состоянии удалить из сжатого воздуха вапоризованную, парообразную влагу, допустимое содержание которой в сжатом воздухе, поступающем в генераторы азота и кислорода, строго регламентировано. Для удаления вапоризованной влаги используются осушители сжатого воздуха:

Схема линии для производства азота или кислорода.
Знаком «*» отмечен участок досжатия газа, который имеется далеко не всегда.

Какие бывают осушители, и какой нужен для генератора N₂ или O₂?

Осушители сжатого воздуха бывают 3 основных типов: адсорбционные, холодильные и мембранные. В большинстве случаев, пропускной способности мембранных осушителей недостаточно для осушения сжатого воздуха, потребляемого азотными и кислородными станциями, поэтому, хотя наш германский партнер - компания BOGE Kompressoren - их и предлагает, мы на них не будем останавливаться. Итак, остаются адсорбционные и холодильные осушители - причем, при всем многообразии реализаций схемы регенерации адсорбента в адсорбционных осушителях, в составе линий производства газов используются почти всегда адсорбционные осушители с холодной регенерацией адсорбента (горячая регенерация разных «подтипов», хотя и обеспечивает экономию сжатого воздуха, все же, при существующих в газовых линиях относительно небольших объемных расходах сжатого воздуха не окупает начальные капиталовложения и стоимость электроэнергии).

Принцип устройства адсорбционного осушителя. 1 - впускные клапаны, 2 - сбросные клапаны, 3 - обратные клапаны, 4 - перемычка с соплом, 5 - фильтр-глушитель.

Адсорбционный осушитель сжатого воздуха с холодной регенерацией адсорбента состоит из 2 емкостей-адсорберов, изготовленных из алюминия или стали и заполненных зернами адсорбента - молекулярными ситами (синтетическим цеолитом) или, реже, алюминогелем. Размер пор молекулярных сит, используемых в осушителях, составляет 4 ангстрема, что специально ориентировано на удержание в порах молекул H₂O. Влажный сжатый воздух поступает в нижнюю часть рабочего адсорбера (назовем его «адсорбер A») через открытый впускной клапан адсорбера и проходит через слой засыпанного в него адсорбента снизу вверх, в ходе чего молекулы воды, содержащиеся в сжатом воздухе, задерживаются в порах адсорбента - причем, что принциипиально, только в порах в поверхностных слоях каждого зерна адсорбента. При холодной регенерации время каждой фазы адсорбции очень невелико и составляет порядка 3...5 минут, в зависимости от реализации (в наших осушителях - 5 минут); за более долгое время адсорбции молекулы H₂O успели бы проникнуть в глубинные слои зерен, откуда потом их извлечь без нагрева довольно сложно. На выходе адсорбера имеется осушенный сжатый воздух, который проходит через обратный клапан и вывохит из осушителя.

В то время, когда адсорбер A занимается извлечением из сжатого воздуха влаги, в другом адсорбере (назовем его «адсорбер B») происходит процесс регенерации. Каждая фаза регенерации начинается с резкого открытия сбросного клапана, через который сжатый воздух, содержащийся в адсорбере, резко сбрасывается в атмосферу - вместе с ним, выходя из пор адсорбента, выбрасывается и часть ранее удержанных им молекул воды. Давление в регенерируемом адсорбере при открытии сбросного клапана понижается почти до нуля очень быстро - за 2...5 секунд. Здесь необходимо сделать отступление о отметить, что адсорберы A и B соединены в верхней своей части перемычкой с соплом. Итак, когда давление в регенерируемом адсорбере B снижается ниже давления в рабочем адсорбере A (то есть сразу при начале сброса давления), в адсорбер B начинает, через перемычку с соплом, поступать осушенный сжатый воздух из адсорбера A. Этот воздух уже осушен и, следовательно, гигроскопичен, а поступая в адсорбер B, где давления нет, он расширяется и становится еще более гигроскопичным. Этот сильно осушенный и сильно гигроскопичный воздух проходит через адсорбер B сверху вниз и забирает с собой, в силу своей гигроскопичности, оставшиеся в адсорбенте молекулы воды - после чего выходит в атмосферу через все еще открытый сбросной клапан адсорбера B. Длится эта регенерационная продувка в наших осушителях 4 минуты, после чего сбросной клапан закрывается - но ничто не мешает воздуху по-прежнему переходить из A в B через перемычку, и, в результате, за оставшуюся 1 минуту давление в только что отрегенерированном адсорбере B вырастает до уровня давления в A, то есть до уровня рабочего давления. После этого, последовательно: открывается впускной клапан адсорбера B и в него начинает поступать влажный сжатый воздух, закрывается впускной клапан адсорбера A, открывается сбросной клапан адсорбера A, в результате чего в адсорбере A происходит резкий сброс давления и начинается регенерационная продувка.

Принцип адсорбционного осушения с холодной регенерацией прост, надежен и проверен десятилетиями работы сотен тысяч осушителей по всему миру. Единственный его недостаток - это потери сжатого воздуха, который, напомним, сбрасывается в атмосферу в течение 4 минут из каждых 5 минут рабочего времени (а также резко сбрасывается и при начальном сбросе давления). Потери сжатого воздуха при избыточном давлении 7 бар, температуре сжатого воздуха +35°C и расчетной температуре точки росы -40°C под давлением составляют у наших осушителей порядка 14,3% от номинальной пропускной способности осушителя. Снизить их, за счет исключения перерасхода сжатого воздуха на регенерацию в то время, когда, например, потребители простаивают, можно путем установки на осушитель датчика температуры точки росы - тогда, очередной переключение адсорберов и очередная фаза регенерации начнутся только тогда, когда температура точки росы на выходе осушителя вырастет до запрограммированного значения.

Холодильный осушитель работает совсем по другому принципу. В основе холодильного осушителя - теплообменник «сжатый воздух - хладагент», он же испаритель, в котором, при испарении фреона, происходит теплообмен между ним и сжатым воздухом: сжатый воздух отдает тепло, а хладагент принимает его. Для того, чтобы обеспечить возможность испарения хладагента, его необходимо сначала сжать, и затем охладить, переведя в жидкую фазу - для этого, во фреоновом осушителе обязательно есть фреоновый компрессор и конденсатор хладагента (конденсатор хладагента представляет собой, в осушителях с воздушным охлаждением, радиатор, принудительно обдуваемый атмосферным воздухом при помощи вентилятора). Наконец, во всех современных холодильных осушителях, после выхода осушенного, холодного, имеющего температуру порядка +3°C сжатого воздуха из испарителя, он поступает в обратный теплообменник «сжатый воздух - сжатый воздух», где подогревается только входящим в осушитель теплым, влажным сжатым воздухом - это позволяет как поднять температуру выходящего сжатого воздуха выше его температуры точки росы, создав своего рода «буфер безопасности», так и облегчить задачу охлаждения входящего в осушитель сжатого воздуха хладагентом, заранее несколько снизив температуру первого. Конденсат, выделяющийся при охлаждении сжатого воздуха в испарителе, отводится конденсатоотводчиком.

Холодильные осушители не способны, ввиду самого принципа своей работы, обеспечить температуру точки росы ниже температуры замерзания воды, то есть ниже 0°C (иначе вода, выделившаяся из сжатого воздуха, постепенно замерзнет в испарителе) - на практике же, осушители конструируют и программируют таким образом, чтобы температура испарения хладагента не опускалась ниже +3°C - это и есть номинальная температура точки росы сжатого воздуха, обеспечиваемая холодильными осушителями. Важным преимуществом холодильных осушителей перед адсорбционными является, однако, отсутствие у холодильных осушителей каких-либо потерь сжатого воздуха.

Какой осушитель нужен для линии производства азота или кислорода? Для генераторов азота Sysadvance достаточным является использование холодильного осушителя, обеспечивающего снижение температуры точки росы под давлением до уровня +3°C - однако, использование адсорбционного осушителя с температурой точки росы -20°C, -40°C и ниже пойдет только на пользу, позволяя продлить срок службы молекулярных сит. Генераторам кислорода Sysadvance необходима подача сжатого воздуха с температурой точки росы не выше -40°C - поэтому, в этом случае без адсорбционного осушителя сжатого воздуха не обойтись.

Холодильные осушители BOGE серии DS

Компания BOGE предлагает современные и надежные осушители холодильного типа серии DS. Основой осушителей серии DS является комбинированный двухступенчатый теплообменник «воздух/хладагент - воздух/воздух», обеспечивающий эффективный теплообмен между, вначале, входящим в осушитель и выходящим из осушителя сжатым воздухом и, затем, сжатым воздухом и испаряющимся хладагентом. Значительная площадь теплообменных поверхностей гарантирует полное, до температуры +3°C при любом режиме работы, охлаждение сжатого воздуха - а значит, и стабильное обеспечение соответствующей температуры точки росы. Хладагент, в свою очередь, вначале сжимается фреоновым компрессором - возвратно-поступательного типа в младших моделях или спирального в старших, а затем конденсируется путем охлаждение в конденсаторе с воздушным или водяным (последнее, только в старших моделях) охлаждением. Контроль работы вентилятора или клапанов подачи воды осуществляется по давлению хладагента на стороне нагнетания компрессора при помощи реле давления. Предусмотрен, разумеется, и байпасный клапан для пропускания хладагента в обход испарителя.

Все осушители серии DS оснащаются и автоматическим конденсатоотводчиком - в младших моделях, это электронный конденсатоотводчик с контролем уровня конденсата. В старших моделях, имеется оригинальная система сброса конденсата, могущая работать или в режиме контроля уровня конденсата, или по таймеру.

Холодильные осушители BOGE тип DS30 (слева) и DS900 (справа). Масштаб, разумеется, не соблюден.

Тип	м³/ч при 7 бар(и)	pmax, бар(и)	pdiff	Потребление, кВт	Уст. мощность, кВт	Присоед.	Воздух охлаждения, м³/ч	Размеры, ДШВ, мм	Масса, кг
DS 2	12	16	0,004	0,12	0,26	G½"	90	450x210x 430	19
DS 4	24	16	0,015	0,13	0,26	G½"	90	450x210x 430	19
DS 6	36	16	0,031	0,17	0,26	G½"	90	450x210x 430	19
DS 9	54	16	0,032	0,25	0,35	G½"	220	500x210x 506	24
DS 12	72	16	0,055	0,25	0,35	G½"	220	500x210x 506	24
DS 18	108	16	0,101	0,49	0,59	G¾"	270	520x225x 565	27
DS 22	132	16	0,172	0,57	0,76	G¾"	380	520x225x 565	31
DS 30	180	16	0,259	0,78	0,92	G¾"	550	520x225x 565	35
DS 40	240	16	0,137	0,71	0,95	G1½"	540	555x425x 600	52
DS 50	300	16	0,230	0,85	1,10	G1½"	760	555x425x 600	58
DS 60	360	16	0,322	1,05	1,37	G1½"	1100	555x425x 600	60
DS 75	455	14	0,130	0,90	1,42	G1½"	2830	703x562x945	83
DS 95	570	14	0,210	1,38	2,00	G1½"	2830	703x562x945	83
DS 120	720	14	0,130	1,13	2,38	G2"	2800	706x1046x1064	145
DS 140	840	14	0,180	1,14	2,38	G2"	2800	706x1046x1064	145
DS 180	1080	14	0,230	1,46	3,02	G2"	4000	706x1046x1064	155
DS 220	1320	14	0,090	1,68	3,41	G2½"	7050	806x1166x1316	230
DS 260	1560	14	0,130	2,19	4,47	G2½"	7050	806x1166x1316	240
DS 300	1810	14	0,170	2,41	5,27	G2½"	7050	806x1166x1316	245
DS 350	2100	14	0,240	3,06	6,26	G2½"	7050	806x1166x1316	250
DS 460	2760	14	0,140	3,14	6,26	DN 100	7050	1007x1245x1723	470
DS 520	3120	14	0,180	3,54	7,46	DN 100	7050	1007x1245x1723	490
DS 630	3780	14	0,260	4,64	9,92	DN 100	14100	1007x1657x1810	580
DS 750	4500	14	0,160	5,73	11,32	DN 150	14100	1007x1657x1810	670
DS 900	5400	14	0,230	7,63	16,26	DN 150	19000	1007x1657x1810	690
DS 1200	7200	14	0,230	8,92	19,26	DN 150	19000	1007x1657x1807	830
DS 1500	9000	14	0,200	12,35	25,64	DN 200	28500	1007x2257x2208	1100
DS 1800	10800	14	0,260	15,96	31,04	DN 200	28500	1007x2257x2208	1190

Пропускная способность указана приведенной к стандартным условиям всасывания, то есть к +20°C и абсолютному давлению 1 бар, при следующих условиях эксплуатации: избыточное давление сжатого воздуха на входе в осушитель 7 бар, температура сжатого воздуха на входе +35°C, температура воздуха охлаждения +25°C, обеспечиваемая температура точки росы сжатого воздуха +3°C.

Если избыточное рабочее давление на входе в осушитель отличается от номинального 7 бар, для вычисления пропускной способности следует применять следующие поправочные коэффициенты, умножая на них номинальную пропускную способность:

Если температура окружающего воздуха, используемого для охлаждения конденсатора, отличается от «стандартных» +25°C, для вычисления пропускной способности следует применять следующие поправочные коэффициенты, умножая на них номинальную пропускную способность:

Если температура сжатого воздуха на входе в осушитель отличается от «стандартных» +35°C, для вычисления пропускной способности следует применять следующие поправочные коэффициенты, умножая на них номинальную пропускную способность:

Если Вам не требуется температура точки росы +3°C, а достаточно несколько более высокой температуры точки росы, то для того, чтобы определить, какой объемный расход сжатого воздуха сможет обработать осушитель, его номинальную пропускную способность следует умножить на поправочные коэффициенты ниже. (Отметим, что в случае с генераторами азота температура точки росы +3°C является необходимой, а в случае с подготовкой сжатого воздуха, поступающего на генераторы кислорода, даже и +3°C недостаточно, и использовать следует не холодильные, а только адсорбционные осушители).

Адсорбционные осушители BOGE серии DAZ

DAZ 4

Цеолитам, используемым в генераторах кислорода, недостаточно степени осушения сжатого воздуха, обеспечиваемой холодильными осушителями - то количество вапоризованной влаги, которое содержится в сжатом воздухе при температуре точки росы +3°C под давлением, попадая в азотоудалаяющие цеолиты, приводит к постепенной, но относительно быстрой, их деградации. Поэтому, сжатый воздух, из которого планируется выделять кислород методом короткоцикловой безнагревной адсорбции, обязательно должен быть осушен до температуры точки росы не выше -40°C - для чего холодильный осушитель принципиально не подходит, а может использоваться только адсорбционный осушитель.

Что касается производства азота, то КЦБА-генераторы азота Sysadvance, предлагаемые нашей компанией, рассчитаны на, и успешно работают, и со сжатым воздухом, осушенным до +3°C с помощью холодильного осушителя (о последних рассказывается чуть выше). Однако, конечно, более сухой сжатый воздух не только не повредит генератору азота, но будет способствовать еще более длительному сроку службы углеродных молекулярных сит - адсорбента, используемого для циклического удаления из сжатого воздуха молекул кислорода и производства азота.

Компания BOGE Kompressoren предлагает адсорбционные осушители сжатого воздуха серии DAZ - современные, надежные, экономичные осушители сжатого воздуха, утилизирующие «классический» принцип короткоцикловой безнагревной адсорбции, описанный выше во вводной части этой страницы нашего сайта.

Осушители серии DAZ можно подразделить на 3 конструктивных типа:
1. Младшие модели до типоразмера DAZ 14 включительно,
2. Средние модели от DAZ 18 до DAZ 161, и
3. Старшие модели, начиная с DAZ 201 и выше.

Младшие модели серии DAZ выполнены на основе адсорберов, штампованных из алюминия. Четыре соленоидных клапана с пилотным управлением размещены под днищем осушителя и управляют поступлением влажного сжатого воздуха в адсорберы и выходом из них воздуха в атмосферу при сбросе давления и последующей регенерационной продувке. На входе осушенного сжатого воздуха установлены шариковые обратные клапаны. На входе сжатого воздуха в осушитель стандартно смонтирован защитный коалесцентный фильтр сжатого воздуха тонкой очистки, а на выходе - служащий для удаления возможной адсорбентной пыли фильтр грубой очистки (обычно, мы размещаем перед осушителем и дополнительные префильтры). Младшие модели компактны, позволяют настенный монтаж и просты в обслуживании. Мы давно и успешно используем их для защиты как генераторов кислорода, так и, в некоторых случаях, генераторов азота от парообразной влаги.

Средние и старшие модели серии DAZ состоят из двух стальных сварных адсорберов. На входе в адсорберы (в нижней части осушителя) установлен клапанный мост, включающий в себя впускные и сбросные пневматические клапаны. Привод клапанов осуществляется сжатым воздухом - в средних моделях, через смонтированные на пневмоклапанах пилотные соленоидные клапаны, а в старших моделях - через отдельный блок соленоидных клапанов, запитываемый осушенным сжатым воздухом и дополнительно защищенный от попадания адсорбентной пыли мини-фильтром грубой очистки. В верхнем мосту осушителя размещены диафрагменные обратные клапаны.

DACZ 46

Все осушители серии DAZ в своей стандартной комплектации оснащены микропроцессорным блоком управления Multitronic, с интерфейсом на основе светодиодного дисплея и светодиодных индикаторов. Multitronic обеспечивает функционирование осушителя в таймерном режиме работы, при котором каждый из 2 адсорберов осушителя последовательно проходит следующие фазы работы, продолжительность каждой из которых жестко запрограммирована: 5 минут адсорбция → сброс давления → 4 минуты регенерационная продувка → 1 минута набор давления → 5 минут адсорбция и т.д. Такой цикл работы обеспечивает надежную, полную регенерацию адсорбента после каждой фазы адсорбции, однако его недостатком являются неизбежные, постоянные и, самое главное, имеющиеся независимо от фактической необходимости в них потери сжатого воздуха, составляющие, например, при «стандартных» условиях работы (то есть при давлении 7 бар, температуре сжатого воздуха +35°C и расчетной ТТР -40°C), 14,3%. Иными словами, даже если генератор азота/кислорода и другие потребители сжатого воздуха будут вообще простаивать и не будут потреблять сжатый воздух вовсе, осушитель все равно будет переключаться между фазами работы, без нужды тратя сжатый воздух и загружая воздушный компрессор (а последний, разумеется, нуждается в электроэнергии). Для того, чтобы избежать этого возможного перерасхода сжатого воздуха, любой осушитель серии DAZ может быть оснащен датчиком температуры точки росы ZHM100. ZHM100 - это высокоточный электронный гигрометр с измерительным элементом импендансного типа. При использовании ZHM100, у пользователя осушителя появляется выбор: использовать осушитель все в том же таймерном режиме работы с жестко запрограммированной длиной фаз, или же переключить его в режим работы в зависимости от температуры точки росы, при котором начало очередной фазы регенерационной продувки будет инициировано блоком управления Multitronic только в том случае и только тогда, когда температура точки росы сжатого воздуха на выходе осушителя вырастет до запрограммированного уровня (уровень программируется с помощью кнопок управления Multitronic).

Системы серии DACZ. Кроме «обычных» осушителей DAZ, компания BOGE и, соответственно, и наша компания, как партнер BOGE, предлагаем и системы серии DACZ, представляющие собой тот же осушитель DAZ, но удобно дополненный угольным адсорбером. После того, как сжатый воздух осушен в DAZ, он поступает в угольный адсорбер, эффективно удаляющий пары содержащегося в сжатом воздухе компрессорного масла. По сравнению с угольными фильтрами сжатого воздуха, угольный адсорбер изначально дороже - однако, насыпной уголь, засыпанный в угольный адсорбер, очищает сжатый воздух значительно эффективнее, чем сменный фильтроэлемент в фильтре, и служит значительно дольше.

Адсорбционные осушители BOGE - это высококачественное, высоконадежное и, без преувеличения, самое современное оборудование этого рода из имеющихся на рынке.

Осушитель	м³/ч при 7 бар(и)	pmax, бар(и)	Присоединение	Размеры, ДШВ, мм	Масса, кг	Осушитель+адсорбер	Размеры, ДШВ, мм	Масса, кг
DAZ 4	8	16	G¼"	312x 210x 390	9	DACZ 4	445x210x 390	12
DAZ 5	15	16	G¼"	312x 210x 565	13	DACZ 5	445x210x 565	17
DAZ 6	25	16	G¼"	359x 210x 815	17	DACZ 6	492x210x 815	24
DAZ 8	35	16	G¼"	359x210x1065	25	DACZ 8	492x210x1065	34
DAZ 9	56	16	G3/8"	436x300x1185	52	DACZ 9	629x300x1185	72
DAZ 11	72	16	G3/8"	436x300x1410	65	DACZ 11	629x300x1410	90
DAZ 14	86	16	G½"	436x300x1610	77	DACZ 14	629x300x1610	107
DAZ 18	105	16	G 1	670x510x1445	125	DACZ 18	870x510x1445	158
DAZ 26	145	16	G 1	670x515x1690	143	DACZ 26	870x515x1690	183
DAZ 36	200	16	G 1	670x530x1710	178	DACZ 36	1010x530x1710	235
DAZ 46	255	16	G 1	710x535x1770	218	DACZ 46	1075x535x1770	295
DAZ 61	350	16	G11/2	841x570x1790	252	DACZ 61	1096x570x1790	340
DAZ 70	420	16	G11/2	841x570x1815	286	DACZ 70	1145x570x1815	390
DAZ 101	620	16	G11/2	841x590x1845	375	DACZ 101	1295x590x1845	525
DAZ 126	750	16	G 2	1010x610x1980	430	DACZ 126	1610x610x1980	570
DAZ 161	940	16	G 2	1010x630x2000	505	DACZ 161	1650x630x2000	685
DAZ 201	1200	10	DN50	1060x840x2080	640	Моделей со встроенным угольным адсорбером нет - однако, возможна установка после осушителя отдельного угольного адсорбера серии DCZ.
DAZ 261	1550	10	DN65	1270x900x2120	830
DAZ 341	2000	10	DN65	1350x990x2160	955
DAZ 421	2500	10	DN80	1530x1040x2210	1075
DAZ 501	3000	10	DN80	1600x1100x2255	1500
DAZ 646	3800	10	DN100	1875x1200x2385	1990
DAZ 811	4850	10	DN 100	1925x1250x2660	2410
DAZ 1021	6100	10	DN 125	2160x1565x2820	2850

Пропускная способность указана приведенной к стандартным условиям всасывания, то есть к +20°C и абсолютному давлению 1 бар, при следующих условиях эксплуатации: избыточное давление сжатого воздуха на входе в осушитель 7 бар, температура сжатого воздуха на входе +35°C обеспечиваемая температура точки росы сжатого воздуха -40°C.

Осушители DAZ комбисистемы DACZ типоразмеров до 161 включительно оснащаются 2 фильтрами сжатого воздуха, уже установленными на входе и выходе сжатого воздуха. Соответственно, габаритные размеры и масса для этого оборудования указаны уже с учетом установленных фильтров. Фильтры к осушителям DAZ типоразмеров от 201 и выше поставляются отдельно, для установки в виде отдельных модулей - и они не включены в размеры и массу осушителей.

Стандартное напряжение электропитания всех моделей - 230В±10%˜50Гц. Потребляемая электрическая мощность минимальная и составляет при пиковой нагрузке на индукционные катушки соленоидных клапанов порядка 40 Вт, в остальное время - порядка 20 Вт.

Если избыточное рабочее давление на входе в осушитель отличается от номинального 7 бар, и/или если температура сжатого воздуха отличается от номинальной +35°C, для вычисления пропускной способности следует применять следующие поправочные коэффициенты, умножая на них номинальную пропускную способность: