Nguyên lý hoạt động máy sấy khí hấp thụ và ứng dụng

KHÍ NÉN SẠCH VÀ KHÔ – NỀN TẢNG CHO SẢN XUẤT HIỆU QUẢ

Lọc và sấy khí là những công đoạn không thể thiếu trong các hệ thống khí nén hiện đại. Các dụng cụ, máy móc và hệ thống sử dụng khí nén có quy mô và độ phức tạp khác nhau. Nhưng đều cần được bảo vệ khỏi các chất ô nhiễm và tạp chất có hại để duy trì hiệu suất vận hành tối ưu.

Đối với các ứng dụng yêu cầu lưu lượng khí lớn, máy sấy hấp thụ tái sinh nhiệt. Thường là giải pháp hiệu quả và tiết kiệm năng lượng để tạo ra khí nén có độ khô cao.

Dòng máy sấy hấp thụ tái sinh nhiệt Ultradryer+ của Donaldson. Nó phù hợp với các quy trình sử dụng lượng lớn khí nén và yêu cầu độ ẩm dư rất thấp, với điểm sương áp suất dưới 0°C.

1. Nguyên lý hoạt động máy sấy khí nén là gì?

Nguyên lý hoạt động máy sấy khí dựa trên việc loại bỏ hơi nước khỏi khí nén. Nhằm tạo ra nguồn khí khô, đáp ứng yêu cầu của máy móc và quy trình sản xuất công nghiệp. Tùy theo công nghệ, máy sấy khí có thể sử dụng phương pháp làm lạnh để ngưng tụ hơi nước hoặc sử dụng vật liệu hút ẩm để hấp phụ hơi nước trong dòng khí.

Trong hệ thống khí nén công nghiệp, hơi nước có thể ngưng tụ khi nhiệt độ và áp suất thay đổi. Lượng ẩm này làm tăng nguy cơ ăn mòn đường ống, ảnh hưởng đến thiết bị sử dụng khí nén và làm suy giảm chất lượng sản phẩm. Vì vậy, lựa chọn máy sấy khí phù hợp là một bước quan trọng trong quá trình xử lý khí nén.

Hai công nghệ phổ biến gồm:

Máy sấy khí tác nhân lạnh: Làm lạnh khí nén để hơi nước ngưng tụ sau đó tách nước ra khỏi dòng khí. Công nghệ này thường được sử dụng trong các hệ thống có yêu cầu điểm sương ở mức thông dụng.
Máy sấy khí hấp thụ: Sử dụng vật liệu hút ẩm để giữ lại hơi nước trong khí nén. Phù hợp với những ứng dụng yêu cầu khí khô sâu và điểm sương áp suất thấp.

Đối với các hệ thống có lưu lượng khí lớn và yêu cầu độ ẩm dư thấp. Máy sấy khí hấp thụ tái sinh nhiệt là một giải pháp đáng cân nhắc. Dòng máy sấy Donaldson Ultradryer HRE+ được thiết kế để xử lý khí nén hoặc nitơ. Trong các ứng dụng công nghiệp có yêu cầu về độ khô cao.

2. Máy sấy khí hấp thụ tái sinh nhiệt Donaldson Ultradryer HRE+

Máy sấy khí hấp thụ tái sinh nhiệt Ultradryer HRE+ của Donaldson được thiết kế để làm khô khí nén và nitơ trong các ứng dụng có áp suất vận hành lên đến 10 bar, theo thông tin kỹ thuật của dòng sản phẩm.

Thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý hấp phụ hơi nước bằng vật liệu hút ẩm chuyên dụng. Khi khí nén đi qua tháp hấp phụ, vật liệu hút ẩm giữ lại các phân tử nước, giúp giảm hàm lượng hơi nước trong dòng khí đầu ra.

Theo cấu hình được mô tả, máy có thể đạt điểm sương áp suất (PDP) -40°C tại áp suất 7 bar hoặc thấp hơn, đáp ứng nhu cầu sử dụng khí nén khô trong nhiều quy trình công nghiệp.

Sau một thời gian hấp phụ, vật liệu hút ẩm sẽ dần bão hòa và cần được tái sinh. Quá trình tái sinh sử dụng không khí môi trường được gia nhiệt để giải hấp hơi nước, tiếp theo là làm nguội vật liệu trước khi đưa tháp trở lại chế độ sấy. Một phần khí khô được sử dụng trong giai đoạn làm nguội cuối.

Máy được trang bị hệ thống điều khiển điện tử tích hợp PLC Siemens S7-1215C và màn hình cảm ứng Siemens KTP700. Hệ thống điều khiển điểm sương Ultraconomy hỗ trợ giám sát trạng thái vận hành và tối ưu chu trình tái sinh theo cấu hình thiết bị.

3. Nguyên lý hoạt động máy sấy khí hấp thụ tái sinh nhiệt

Máy sấy khí hấp thụ gồm hai tháp chứa vật liệu hút ẩm, thường được ký hiệu là AD1 và AD2. Hai tháp hoạt động luân phiên: một tháp sấy khí nén, trong khi tháp còn lại thực hiện quá trình tái sinh và làm nguội.

Chu trình cơ bản gồm sáu giai đoạn.

3.1. Giai đoạn sấy khí nén

Khí nén ẩm đi vào máy qua cửa khí đầu vào J và được dẫn vào tháp hấp phụ đang vận hành, chẳng hạn AD1.

Dòng khí đi từ dưới lên trên qua lớp vật liệu hút ẩm. Tại đây, các phân tử nước được giữ lại trên bề mặt vật liệu, trong khi khí đã được làm khô đi qua van một chiều và thoát ra tại cửa khí khô O.

Bộ truyền tín hiệu điểm sương MT101 giám sát độ khô của khí sau sấy, cung cấp dữ liệu phục vụ hệ thống điều khiển.

3.2. Giai đoạn tái sinh vật liệu hút ẩm

Trong khi AD1 tiếp tục sấy khí, tháp AD2 được chuyển sang chế độ tái sinh.

Trước tiên, áp suất trong tháp tái sinh được xả theo trình tự điều khiển. Quạt G1 hút không khí môi trường, sau đó không khí được gia nhiệt bằng bộ gia nhiệt điện E1.

Không khí nóng đi qua lớp vật liệu hút ẩm theo chiều từ trên xuống dưới, giải phóng lượng hơi nước đã được hấp phụ. Hơi nước được dòng khí tái sinh cuốn ra ngoài qua cửa thoát khí Ro.

Nhiệt độ trong quá trình gia nhiệt được theo dõi bằng các bộ truyền tín hiệu nhiệt độ TT101 và TT102 theo cấu hình hệ thống.

3.3. Giai đoạn làm nguội sơ bộ

Sau khi kết thúc gia nhiệt, bộ gia nhiệt được tắt trong khi quạt vẫn tiếp tục hoạt động.

Không khí môi trường lưu thông qua tháp để lấy đi nhiệt lượng còn lại, làm giảm nhiệt độ của vật liệu hút ẩm. Giai đoạn này giúp chuẩn bị vật liệu cho quá trình làm nguội tiếp theo và chu trình sấy kế tiếp.

3.4. Giai đoạn làm nguội cuối bằng khí khô

Ở giai đoạn làm nguội cuối, quạt được tắt và van điều khiển tương ứng được mở theo trình tự vận hành.

Một phần khí khô được dẫn qua tháp tái sinh để tiếp tục làm nguội vật liệu hút ẩm. Dòng khí này đồng thời cuốn theo lượng hơi nước còn lại và thoát ra ngoài qua cửa khí làm nguội Co.

Việc kiểm soát nhiệt độ trước khi đưa tháp trở lại chế độ sấy giúp hạn chế nguy cơ ảnh hưởng đến chất lượng khí đầu ra.

3.5. Giai đoạn tăng áp và cân bằng áp suất

Sau khi quá trình tái sinh và làm nguội hoàn tất, tháp được tăng áp trở lại để chuẩn bị tiếp nhận khí nén.

Các van điều khiển đóng mở theo trình tự được lập trình cho đến khi áp suất trong tháp đạt điều kiện chuyển đổi. Việc cân bằng áp suất giúp quá trình chuyển tháp diễn ra ổn định và hạn chế biến động áp suất trong hệ thống.

3.6. Giai đoạn chuyển đổi giữa hai tháp

Khi một tháp hoàn thành chu trình tái sinh, hệ thống chuyển tháp này về chế độ chờ hoặc sấy theo trình tự điều khiển, đồng thời tháp còn lại tiếp tục thực hiện chu trình tương ứng.

Với hệ thống có điều khiển điểm sương Ultraconomy, tín hiệu giám sát điểm sương được sử dụng để hỗ trợ kiểm soát chu trình theo cấu hình thiết bị. Thời điểm chuyển đổi thực tế phụ thuộc vào chế độ điều khiển, giới hạn điểm sương và các điều kiện vận hành đã cài đặt.

Nhờ hoạt động luân phiên giữa hai tháp, máy có thể duy trì quá trình cung cấp khí nén khô trong khi vật liệu hút ẩm được tái sinh.

J	Cửa khí ẩm đầu vào
O	Cửa khí khô đầu ra
Rj / Ro	Cửa khí tái sinh đầu vào / đầu ra
Cj / Co	Cửa khí làm nguội đầu vào / đầu ra
AD1 / AD2	Tháp hấp phụ 1 / 2
G1	Quạt thổi
E1	Bộ gia nhiệt điện
MT101	Bộ truyền tín hiệu điểm sương
TT101 / TT102	Bộ truyền tín hiệu nhiệt độ
K1–K4	Van bướm
R1–R4	Van một chiều

4. Đặc điểm và lợi ích của máy sấy khí hấp thụ tái sinh nhiệt

Tái sinh bằng nhiệt và làm nguội bằng khí môi trường

Quá trình tái sinh sử dụng không khí được gia nhiệt để giải phóng hơi nước khỏi vật liệu hút ẩm. Sau đó, không khí môi trường được sử dụng trong giai đoạn làm nguội sơ bộ, kết hợp với khí khô ở giai đoạn làm nguội cuối.

Cấu hình này giúp khôi phục khả năng hấp phụ của vật liệu và đáp ứng yêu cầu vận hành của hệ thống. Hiệu quả năng lượng thực tế phụ thuộc vào điều kiện môi trường, lưu lượng, áp suất và chế độ điều khiển.

Điều khiển điểm sương Ultraconomy

Hệ thống điều khiển điểm sương hỗ trợ giám sát chất lượng khí sau sấy và quản lý chu trình tái sinh theo cấu hình máy.

Việc kiểm soát chu trình phù hợp có thể giúp hạn chế tái sinh không cần thiết, giảm mức tiêu thụ năng lượng và hỗ trợ duy trì điểm sương theo yêu cầu.

Điểm sương thấp, đáp ứng yêu cầu khí khô sâu

Với khả năng đạt điểm sương áp suất -40°C theo điều kiện vận hành được công bố, dòng Ultradryer HRE+ phù hợp để xem xét cho các ứng dụng cần kiểm soát độ ẩm nghiêm ngặt.

Khi lựa chọn thiết bị, cần đối chiếu điểm sương yêu cầu với lưu lượng thực tế, áp suất vận hành và điều kiện đầu vào của hệ thống.

Giám sát và truyền dữ liệu

Hệ thống điều khiển điện tử hỗ trợ giám sát trạng thái hoạt động, tín hiệu vào/ra và cảnh báo theo cấu hình thiết bị. Các tùy chọn truyền dữ liệu bổ sung cần được xác nhận theo model và phiên bản điều khiển.

5. Ứng dụng của máy sấy khí hấp thụ trong công nghiệp

Máy sấy khí hấp thụ được sử dụng trong các hệ thống cần kiểm soát độ ẩm của khí nén hoặc nitơ. Một số lĩnh vực ứng dụng gồm:

Sản xuất công nghiệp: Cấp khí khô cho thiết bị khí nén, van điều khiển và các quy trình sản xuất.
Chế biến thực phẩm: Hỗ trợ kiểm soát độ ẩm trong các công đoạn sử dụng khí nén, tùy theo yêu cầu vệ sinh và chất lượng khí.
Điện tử: Cung cấp khí khô cho các quy trình cần hạn chế ảnh hưởng của hơi ẩm.
Công nghiệp ô tô: Phục vụ dây chuyền sản xuất, thiết bị khí nén và hệ thống điều khiển.
Hệ thống sử dụng nitơ: Làm khô nitơ khi quy trình yêu cầu kiểm soát điểm sương và độ ẩm.

Việc lựa chọn công nghệ và model máy sấy cần dựa trên yêu cầu kỹ thuật thực tế của từng ứng dụng.

6. Thông số kỹ thuật máy sấy khí Donaldson Ultradryer HRE+

Thông số	Đặc tính
Dòng sản phẩm	Ultradryer HRE+
Dải model	HRE+ 0375–8750
Công nghệ	Sấy hấp thụ tái sinh nhiệt
Môi chất xử lý	Khí nén và nitơ
Áp suất vận hành	Lên đến 10 bar
Điểm sương áp suất	-40°C tại 7 bar hoặc thấp hơn, theo cấu hình được mô tả
Chu kỳ vận hành	6 giờ, theo thông tin sản phẩm
Bộ điều khiển	PLC Siemens S7-1215C
Màn hình cảm ứng	Siemens KTP700
Hệ thống điều khiển điểm sương	Ultraconomy
Kết cấu bình áp lực và đường ống chính	Thép, kết nối mặt bích

Lưu ý: Thông số có thể khác nhau theo từng model và cấu hình. Cần kiểm tra catalogue kỹ thuật tương ứng trước khi lựa chọn thiết bị.

8. Lựa chọn máy sấy khí Donaldson tại FIL Vietnam

Hiểu rõ nguyên lý hoạt động máy sấy khí giúp doanh nghiệp lựa chọn công nghệ xử lý khí nén phù hợp, kiểm soát độ ẩm và nâng cao độ tin cậy của hệ thống.

FIL Vietnam cung cấp giải pháp thiết bị xử lý khí nén Donaldson, hỗ trợ doanh nghiệp lựa chọn máy sấy khí dựa trên lưu lượng, áp suất vận hành, điểm sương yêu cầu và điều kiện thực tế của nhà máy.

Để được tư vấn dòng máy sấy khí hấp thụ Donaldson Ultradryer HRE+ và các giải pháp xử lý khí nén phù hợp, vui lòng liên hệ: