3.5. Установки для осушки воздуха

Сжатый воздух, выходящий из компрессора, освобождается от воды и масла в масловодоотделителях, концевых холодильниках и ресиверах. Но требования к качеству подаваемого воздуха зачастую ставят задачу дополнительного его глубокого осушения.

Поэтому в компрессорных станциях применяются специальные установки для осушки воздуха.

Выбор метода осушки сжатого воздуха производится на основе технико-экономических расчетов.

Об эффективности того или иного способа глубокой осушки судят по температуре точки росы – температуре, при которой в воздухе заданного давления пары становятся насыщенными и начинается их конденсация.

Одним их эффективнейших способов осушки воздуха является сорбционный способ. Сорбция – это физико-химический процесс поглощения одного вещества поверхностью или объемом другого. Поглощающее вещество – сорбент, поглощаемое – сорбат.

В зависимости от агрегатного состояния сорбента в процесс поглощения влаги различают:

- твердые сорбенты, не изменяющиеся от поглощения влаги – адсорбенты;

- жидкие сорбенты – абсорбенты;

- твердо–жидкие сорбенты, изменяющие свое состояние от твердой до жидкой фазы в зависимости от степени насыщения влагой.

Наиболее широкое применение в компрессорных установках получил адсорбенты.

К твердым адсорбентам относятся: силикагель, алюмогель, феррогель и другие вещества, поглотительная способность которых обусловлена поверхностной конденсацией и капиллярными свойствами адсорбента (табл. 11).

Таблица 11

Характеристика адсорбентов, применяемых для осушки воздуха [25]

Адсорбент	Температура точки росы, ºС	Остаточное влагосодержание, г/кг	Температура применения, ºС	Насыпная масса, кг/м^3
Силикагель	–52	0,011	5–35	670–720
Алюмогель	–64	0,007	5–25	880–950
Цеолит	–70	0,004	5–20	685–715

Лучшим адсорбентом является активированный алюминий (алюмогель), содержащий до 92 % окиси алюминия и 8 % различных примесей.

Активная окись алюминия является инертным веществом, не корродирующим аппаратуру; она не ядовита, не растворяется в воде, очень устойчива против истирания и обладает достаточной твердостью. В качестве адсорбента применяют также силикагель, состав которого близок к кварцевому песку.

Алюмогель и силикагель обладают высокой влагопоглотительной способностью, которая создается большой пористой поверхностью поглощения. Они прочны и экономичны в эксплуатации, легко регенерируются без потери поглотительной способности.

Эффективность адсорбции увеличивается с понижением температуры адсорбента, повышением относительной влажности воздуха и уменьшением размера частиц адсорбента.

При адсорбционной осушке содержание влаги в 1 м³ воздуха составляет: после силикагеля – окодо 0,03 г/м³, а после алюмогеля – около 0,005 г/м³, что отвечает влагосодержанию в воздухе, охлажденном до температуры – 52 и – 64 ºС соответственно.

В компрессорных станциях среднего и высокого давлений осушка нагнетаемого воздуха осуществляется в стальных баллонах, наполненных адсорбентом. Баллоны устанавливаются после масловодоотделителей, до воздухохранительных емкостей. Воздух, пройдя баллоны, наполненные адсорбентом, оставляет в нем частицы влаги и масла, в результате чего выходит относительно сухим и чистым. Адсорбент при этом увлажняется и теряет поглотительную способность. Регенерация, т.е. восстановление адсорбента, производится подогретым воздухом низкого давления (0,03 – 0,15 МПа).

Для осушки воздуха, сжимаемого до давления 15 – 35 МПа, рекомендуется применять осушительную установку, работающую по схеме (рис. 28).

Сжатый воздух через впускной вентиль А поступает в водоотделитель 1 и маслоотделитель 2, затем направляется в один из двух баллонов с адсорбентом 3, откуда через керамический или войлочный фильтр 4 уже осушенный направляется к воздухохранительным емкостям, затем в пневмосеть или на наполнительную рампу. В то время как сжатый воздух проходит осушку в одном из баллонов 3, в другом баллоне производится регенерация (восстановление) адсорбента с помощью подогретого воздуха. Для регенерации адсорбента часть воздуха, идущего в пневмосеть, отбирается в точке А и редуцируется с помощью редуктора 5 до давления 0,035 – 0,07 МПа; затем воздух подогревается в электроподогревателе 6 до температуры 260ºС, из которого поступает в регенерируемый баллон с адсорбентом 3. Отняв у адсорбента влагу, теплый воздух проходит через фильтр 4, оставляя на нем частицы уносимого с собой адсорбента. Из фильтра влажный воздух выпускается в атмосферу через патрубок. В масло, попадающее случайно в осушительный баллон 3 при регенерации адсорбента, выгорает при температуре 220 – 240 ºС.

Переключение адсорбентов с осушки воздуха на регенерацию адсорбента производится через 8 – 12 часов непрерывной работы компрессора на один баллон.

Р

1

2

3

4

5

ис. 28. Схема адсорбционной установки для осушки сжатого воздуха

Р

6

ис. 29. Схема адсорбционной установки для осушки воздуха высокого давления

На рис. 29 приведена схема установки для осушки воздуха высокого давления.

Установка состоит из масловодоотделителя 1, масляного фильтра 2, трех осушительных баллонов 3, 4, 5 и электроподогревателя 6. Осушительные баллоны работают в две ступени: первая состоит из двух переменно работающих баллонов 3 и 5, заполненных силикагелем, и второй ступени, состоящей из баллона 4, заполненного алюмогелем. Применение различных поглотителей дает наиболее надежную работу установки.

Баллоны осушительной установки обычно монтируются на общей раме и оборудуются всеми необходимыми трубопроводами и запорной арматурой. Целесообразно осушительную установку заключать в теплоизолирующий кожух.

В настоящее время выпускаются серийно автоматические установки для осушки сжатого воздуха марок УОВ-10, УОВ-20, УОВ-30, УОВ-100. Технические данные установок приведены в табл. 12.

Таблица 12

Технические данные установок осушки воздуха [25]

Показатель	Типоразмер
	УОВ-10	УОВ-20	УОВ-30	УОВ-100
Масса адсорбента, кг	350	700	1050	2240
Расход воздуха для регенерации адсорбента, м^3/с	0,03	0,06	0,09	0,25
Потребляемая мощность, кВт	9 – 12	22 – 24	30 – 34	87 – 90
Масса установки, кг	1339	1800	2430	8740
Примечание: Цифра в типоразмере соответствует расходу воздуха в установке, м^3/мин.

Каждая установка обеспечивает очистку воздуха от частиц масла и воды до точки росы минус 40ºС. Она состоит из блока автоматической осушки сжатого воздуха, теплообменника и маслоотделителя. В состав блока автоматической осушки воздуха входят: 2 осушительные башни, воздухоподогреватель, 2 четырехходовых крапа-переключателя, поршневой пневмопривод, блок пневматических усилителей, 5 мембранных запорных клапанов с ручным управлением МЗКР, щит управления и автоматики и обвязка – воздушные и водяные коммуникации.

Для охлаждения воздуха до температуры не выше 20ºС теплообменник питается водой с соответствующими значениями температуры и расхода. В качестве адсорбента (поглотителя влаги) для осушки воздуха в башнях служит силикагель (может применяться также алюмогель).

Каждая башня после переключения работает по следующему циклу: осушка воздуха – 8 ч.; переключение, регенерация силикагеля – 3 ч.; охлаждение силикагеля – 5 ч.; переключение и т. д.

Установка оснащена щитом с приборами контроля и автоматического управления, которые обеспечивают поддержание необходимых значений параметров и периодичность переключений.

Для подогрева воздуха используется переменный электрический ток 50 Гц, напряжением 380 В. Давление сжатого воздуха на входе в установку должно быть 0,8 – 0,9 МПа, температура сжатого воздуха на входе в осушительную башню должна быть не выше 20º, а на выходе не выше 30º.

Для осушки большого количества сжатого воздуха применяются схемы с параллельным включением нескольких установок УОВ или используется метод глубокого охлаждения сжатого воздуха в холодильной установке с регенерацией холода после нее в воздухо–воздушных теплообменниках модификаций ОВМ-15 и ОВМ-30 (номинальный расход сжатого воздуха 15 и 30 тыс. м³/ч соответственно) [25].