Máy sấy hấp thụ – 10 bài học kinh nghiệm

Tài liệu cho hội thảo “Nguyên tắc cơ bản về Hệ thống khí nén” của chúng tôi đề cập ngắn gọn về một số loại máy sấy khí. Một loại máy sấy thường phổ biến và sử dụng rộng rãi trên thị trường là máy sấy hấp thụ. Những máy sấy này có một số đặc điểm có thể ảnh hưởng đến chi phí vận hành của thiết bị và hoạt động của máy nén khí, do đó có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của toàn bộ hệ thống khí nén.

Các máy sấy hấp thụ sử dụng hạt hấp thụ có tính năng hấp thụ ẩm bằng cách hấp thu nước vào các lỗ trong hạt hấp thụ, cho phép một lượng lớn độ ẩm được thu giữ lại bởi một lượng tương đối nhỏ số hạt hấp thụ. Các loại hấp thụ bao gồm silicagel, nhôm hoat tính và các loại hạt sàng phân tử. Trong một số trường hợp, hạt hấp thụ có thể được sử dụng cho các ứng dụng sấy khô đặc biệt. Trong hầu hết các trường hợp này, kích thước hạt lớn (1/4” hoặc hơn) được sử dụng như một vùng đệm ở đầu vào, trong khi kích thước hạt hút ẩm kích thước nhỏ hơn (1/8” đến 1/4”) được sử dụng cho việc sấy khô cuối cùng. Khi cần độ ẩm thấp, các hạt hấp phụ sàng phân tử được thêm vào như chất sấy khô cuối cùng. Điểm sương thấp phổ biến cho các máy sấy này là -40 độ. Mặc dù mức này có thể cần thiết cho các quy trình hoặc thiết bị nhạy cảm, mức độ khô này thường không cần thiết trong sản xuất phổ thông trừ khi đường ống dẫn khí nén tiếp xúc với nhiệt độ lạnh xâu.

Thường thì hạt hấp thụ được chứa trong hai tháp riêng biệt. Khí nén cần được sấy sẽ chảy qua từng tháp, trong khi hạt hấp thụ trong tháp kia đang được tái tạo lại. Quá trình tái tạo được thực hiện bằng cách giảm áp suất trong tháp và khí nén khô thổi vào lớp hấp thụ. Khí nén khô cũng có thể được làm nóng, bên trong máy sấy hoặc bên ngoài – mục đích là để giảm lượng khí nén khô cần thiết. Khí tái sinh nóng cũng có thể được cung cấp bởi một máy thổi. Tất cả các máy sấy hấp thụ đều có một chu trình tái sinh tích hợp, có thể dựa trên thời gian, điểm sương, lượng ẩm của lớp hấp thụ hoặc kết hợp các yếu tố này.

Tất cả các máy sấy hấp thụ đều có hệ thống lọc đầu vào để ngăn một phần nước và hơi dầu làm hỏng và gây ô nhiễm cho hạt hấp thụ. Và tại đầu ra máy sấy cũng có bộ lọc để lọc các bụi của hạt hấp thụ được tạo ra từ sự di chuyển liên tục của hạt hấp thụ va chạm vào nha khi dòng khí đi qua.

So với máy sấy khí làm lạnh, chi phí vận hành của máy sấy hấp thụ khá cao, do đó việc sử dụng chúng nên được xem xét cẩn trọng. Máy sấy lạnh tiêu thụ khoảng 0,8 kW mỗi 100 cfm của công suất máy sấy, bao gồm cả công suất của máy nén cần thiết để bù đắp cho áp suất chênh lệch qua máy sấy. Máy sấy hấp thụ không sử dụng nhiệt tiêu thụ khoảng 15 đến 20% của công suất của họ cho khí nén khô. Điều này có nghĩa là 15 đến 20 cfm khí khô cho mỗi 100 cfm của máy sấy. Nếu khí nén được tạo ra với công suất cụ thể trung bình là 20 kW mỗi 100 cfm tại máy nén, chi phí cho khí khô tái sinh là khoảng 3 đến 4 kW mỗi 100 cfm của công suất máy sấy. Thêm vào đó chi phí cho áp suất chênh lệch của máy sấy và các bộ lọc liên quan, và chi phí trở thành 3,5 đến 4,5 kW mỗi 100 cfm ở tải đầy đủ. Điều này cao gấp 4 đến 6 lần so với chi phí của khí máy sấy lạnh.Top of Form

Trong suốt những năm qua, tôi đã học được một số bài học quan trọng về máy sấy hấp thụ mà tôi muốn chia sẻ ở đây vì lợi ích chung của mọi người

Bài học 1 – Lượng khí tái sinh dựa trên công suất định mức

Điều quan trọng phải nhận ra rằng công suất khí khô tái sinh của máy sấy hấp thụ không kiểm soát dựa trên công suất định mức, không phải lượng khí đang thông qua nó. Việc kiểm soát khí nén tái sinh thường chỉ là một lỗ thông hoặc van mở một cách nhẹ nhàng cho phép lượng khí cố định từ phía áp suất cao chạy tới phía đang được tái tạo. Lưu lượng khí không bị ảnh hưởng bởi lượng khí đang được làm khô trong máy sấy trừ khi có kiểm soát điểm sương hoặc độ ẩm nào đó. Một máy sấy được thiết kế đúng kích thước sẽ lớn hơn để bù đắp cho các điều kiện xấu nhất, nơi nhiệt độ môi trường và nhiệt độ khí đầu vào quá cao khi ở tải đầy đủ. Thông thường, lượng tải trung bình của các máy sấy không ở trong các điều kiện xấu nhất, tuy nhiên một máy sấy thông thường sẽ hoạt động ở lưu lượng trung bình thấp hơn công suất định mức. Ví dụ, lưu lượng trong một máy sấy khí cố định 1.000 cfm là chỉ có một nửa công suất định mức hoặc 500 cfm, lưu lượng khí tái sinh vẫn sẽ là 15 đến 20% của công suất định mức hoặc 150 đến 200 cfm. Điều này có nghĩa là lượng khí tái sinh thực sự bây giờ sẽ là 30 đến 40% của lưu lượng trung bình. Ở phần tải một phần tư, lưu lượng khí tái sinh sẽ là 60% đến 80% của lưu lượng trung bình

 Bài học 2 – Đôi khi lưu lượng khí tái sinh vẫn tiếp tục hoạt động khi máy nén tắt

Nếu máy sấy hoạt động trên chu kỳ cố định mà không có kiểm soát điểm sương, và máy nén tắt vì một lý do nào đó, dừng lưu lượng khí nén thông qua máy sấy, lưu lượng khí tái sinh thường tiếp tục được cung cấp từ các máy nén khác trong hệ thống. Dòng chảy này cho phép chu kỳ khí tái sinh tiếp tục mà không bị gián đoạn. Tuy nhiên, một khi hạt hấp thụ đã được tái tạo, máy sấy không kiểm soát sẽ tiếp tục tiêu thụ khí tái sinh mà không có lý do, lãng phí lượng khí nén đáng kể. Trong trường hợp này, hiệu suất của máy sấy rất kém. Nếu nhiều máy sấy tồn tại trong tình trạng này trong các khoảng thời gian tải thấp, sự lãng phí có thể rất nghiêm trọng.

Bài học 3 – Máy sấy khí thường là nguồn tiêu thụ lớn nhất của khí nén

Khi kiểm tra một hệ thống nén khí, người ta thường thấy rằng máy sấy hấp thụ không được kiểm soát, là nơi sử dụng khí nén nhiều nhất trong nhà máy. Điều này đúng cho các hệ thống có tải nhẹ, nơi máy nén và máy sấy lớn hơn rất nhiều so với lượng tải trung bình thực tế do không phù hợp về kích thước hoặc đặc điểm tải. Gần đây, một cuộc kiểm tra tại một cơ sở chế biến ngũ cốc cho thấy một lưu lượng khí nén cao được sử dụng khi nhà máy không sản xuất. Nhiều phương pháp đã được thực hiện trong việc tìm kiếm rò rỉ và xả khí chỉ để phát hiện ra rằng máy sấy không dùng nhiệt sử dụng khí nén tái sinh vượt mức không cần thiết. Việc sửa chữa tình trạng này đã ngăn việc mua một máy nén lớn hơn.

Bài học 4 – Lưu lượng khí tái sinh có thể thay đổi

Việc điều chỉnh lưu lượng khí tái sinh trong máy sấy hấp thụ là quan trọng. Thông thường đây là việc điều chỉnh thủ công được thực hiện cụ thể trong chu kỳ máy sấy. Nhiều khi việc điều chỉnh đơn giản chỉ là vị trí của van bi dựa trên chỉ số áp suất trên đồng hồ đo. Theo thời gian, van bi có thể bị điều chỉnh sai và đồng hồ đo có thể không còn hiệu chuẩn. Các cổng xả khí tái sinh có thể bị tắc, gây ra áp suất ngược có thể làm giảm lưu lượng khí tái sinh. Việc điều chỉnh kém hiệu quả có thể dẫn đến lưu lượng khí tái sinh cao hơn nhiều so với công suất của máy sấy. Vì thường không có cách nào để đo lường trực tiếp lưu lượng khí tái sinh, dẫn đến lưu lượng sử dụng cao gây lãng phí, hiếm khi được phát hiện. Việc kiểm tra định kỳ là một hành động tốt.

Gần đây, một nhà máy làm sạch hạt giống đã mua một máy sấy khí hấp thụ đã qua sử dụng để sử dụng. Khi được lắp đặt, nhà máy bắt đầu gặp vấn đề về áp suất trong một chu kỳ 10 phút. Một kỹ thuật viên được gọi đến và kiểm tra đánh giá tình hình và phát hiện áp suất giảm mỗi khi máy sấy khí được xả ở phía bên trái của nó. Khi kiểm tra bên trong máy chúng ta thấy rằng van cho phía bên trái đã bị mất, có thể được tháo rời trong quá trình vận chuyển.

Bài học 5 – Áp suất ảnh hưởng đến lưu lượng khí tái sinh

Vì nhiều lý do, một số hệ thống hoạt động ở áp suất cao hơn 100 psi hoặc cao hơn. Nếu máy sấy sử dụng một van hẹp cố định, áp suất cao này sẽ làm cho máy sấy tiêu thụ lưu lượng khí tái sinh cao hơn công suất quy định. Máy sấy hoạt động ở áp suất cao cần ít lưu lượng khí tái sinh hơn công suất quy định. Các nhà sản xuất có thể cung cấp các van lỗ phù hợp cho các áp suất khác nhau để giảm lưu lượng lãng phí này, từ đó tiết kiệm chi phí khí tái sinh.

Bài học 6 – Kiểm tra van kiểm tra

Một số thiết kế máy sấy có tích hợp van kiểm tra bên trong máy sấy. Khi van kiểm tra này được đặt ở hạ lưu của điểm nơi lưu lượng khí tái sinh được điều hướng lại phía tái tạo, khí nén từ nhà máy không thể trở lại máy sấy để duy trì lưu lượng khí tái sinh nếu máy nén ngừng hoạt động. Điều này có thể mang lại lợi ích tiết kiệm năng lượng nếu máy nén tắt nguồn, tuy nhiên, vì máy nén bây giờ phải cung cấp duy nhất cho khí tái sinh máy sấy, có thể gây ra vấn đề điều khiển máy nén. Khi máy sấy có một van kiểm tra và không có bình chứa lớn giữa máy nén và máy sấy, máy nén có chế độ nạp/ giải tải sẽ hoạt động nhanh chóng. Ngay khi máy nén cố gắng giảm tải, máy sấy sẽ cướp tín hiệu điều khiển của máy nén, van kiểm tra ngăn ngừa dòng chảy ngược, và máy nén sẽ phải chạy tải ngay lập tức. Điều này có thể tiếp tục với máy nén tải/giải tải nhanh chóng một cách không hiệu quả, ngay cả khi không có tải thực sự nào trên máy nén

Bài học 7 – Điều khiển điểm sương

Một cách để đảm bảo lưu lượng khí tái sinh duy trì ở gần mức 15 đến 20% của lưu lượng máy sấy thực tế là sử dụng điều khiển điểm sương hoặc tải trên máy sấy. Những điều khiển này điều chỉnh thời gian khí tái sinh của máy sấy để đảm bảo tất cả chất hấp thụ đã bão hòa trước khi lưu lượng khí tái sinh bắt đầu tái tạo chất hấp thụ. Phương pháp điều khiển này đôi khi có những vấn đề vì thiết kế cho phép cả hai bên của chất hấp thụ bão hòa hoàn toàn trước khi lưu lượng khí tái sinh được bật. Vì cả hai tháp đều cần tái tạo, chu kỳ cần nhiều khí tái hơn. Điều này đã thúc đẩy nhà sản xuất lắp đặt cảm biến độ ẩm ở một phần trên các tháp để phát hiện độ ẩm đạt đến một mức nhất định hỗ trợ trong việc tái tạo. Còn có một cách khác là sử dụng một bộ hẹn giờ để hoạt động ở thời gian nhất định. Loại hệ thống này có hạn chế về khả năng giảm tải cho tải nhẹ. Tất nhiên, cảm biến điều khiển điểm sương chỉ tốt khi nó được hiệu chuẩn đúng cách. Tại một nhà máy giấy, các nhân viên vận hành hệ thống khí nén đã kiểm tra và ghi lại giá trị điểm sương của máy sấy hấp thụ của họ 2 giờ/lần. Chỉ số luôn ổn định ở -120 F, không bao giờ thay đổi. Một kỹ thuật viên chỉ ra rằng có nước đang chảy ra từ bộ lọc sau của máy sấy hấp thụ, nhưng cảm biến vẫn hiển thị -120 F. Cảm biến đã bị ngập nước và không thể đọc chính xác, cần hiệu chuẩn lại thiết bị đo lường.

Bài học 8 – Không có khí tái sinh không có nghĩa là không dùng khí nén khô.

Một ưu điểm cho máy sấy kiểu quạt nóng là máy sấy không cần khí nén khô, chúng sử dụng không khí xung quanh được làm nóng để tái tạo chất hấp thụ, không phải là khí nén đắt tiền. Nhưng chất hấp thụ trong máy sấy vẫn nóng sau chu kỳ tái tạo, và chất hấp thụ nóng không làm khô không khí. Vì không có đủ thời gian để làm mát một cách tự nhiên trong một chu kỳ bình thường bốn giờ, chất hấp thụ thường được làm mát bằng một luồng khí nén, vẫn tiêu thụ khí khô. Hầu hết các nhà sản xuất loại máy sấy này đánh giá lưu lượng làm mát này ở 2% so với công suất trên nhãn máy sấy. Trong thực tế, 2% này thường là 8% trong một giờ của chu kỳ 4 giờ của máy sấy, trung bình là 2%. 8% này có thể có những tác động lớn nếu không có đủ công suất máy nén trực tuyến để cung cấp lưu lượng này. Biểu đồ dưới đây tại một nhà máy phân bón. Lưu lượng gây áp suất thấp trong cơ sở sản xuất mỗi bốn giờ trừ khi một máy nén 125 HP được giữ hoạt động. Máy sấy cụ thể này đã được thiết kế quá lớn với 4.000 cfm cho tải trọng trong tương lai, tuy nhiên, nó chỉ sấy ở công suất của hai máy sấy không khí 750 cfm. Sự mất mát nhiệt trong máy sấy này là quá nhiều. Máy sấy cũng có một lỗi trong phần mềm vận hành của nó khiến lưu lượng làm mát hoạt động trong 1,5 đến 2 giờ thay vì một giờ nếu chu kỳ làm nóng kết thúc sớm do lượng ẩm thấp, làm tăng thêm lượng khí nén bị lãng phí.

Bài học 9 – Ảnh hưởng của nhiệt độ và lưu lượng

Nhiệt độ của khí vào ảnh hưởng đến độ ẩm trong máy sấy hấp thụ phải xử lý. Đối với giảm 20 độ F nhiệt độ, lượng ẩm giảm gần một nửa. Máy sấy không sử dụng nhiệt để tái tạo không bị ảnh hưởng bởi sự giảm lượng ẩm này, do đó chúng không tiết kiệm nếu nhiệt độ khí nén giảm. Máy sấy tái tạo bằng nhiệt được điều khiển theo điểm sương, ngược lại, giảm lưu lượng khí tái sinh tỷ lệ với lượng ẩm được tải lên. Điều này có thể được sử dụng như một biện pháp hiệu quả tiết kiệm năng lượng. Trên thực tế, ít nhà sản xuất bán một máy sấy lai sử dụng hiệu ứng này bằng cách đặt một bộ làm mát khí ở phía trước của máy sấy và một máy sấy chất hấp thụ được làm nóng ở phía sau.

• Xem thêm: Hướng dẫn đọc thông số kỹ thuật máy nén khí quan trọng đừng bỏ lỡ

Bài học 10: Lọc tạo ra chênh lệch áp suất và tăng năng lượng tiêu thụ

Do chất hấp thụ nhạy cảm với sự ô nhiễm dầu và hơi ẩm, thường có một chuỗi bộ lọc ở đầu vào và đầu ra của những máy sấy này. Thông thường, các bộ lọc kết hợp lọc bụi, lọc dầu được đặt ở đầu vào và bộ lọc bụi ở đầu ra. Khi kiểm tra những máy sấy này, đây là một vị trí thường chênh lệch áp suất lớn nhất trong toàn bộ hệ thống. Nơi mà có 5 đến 7 psi tồn tại trên kết hợp bộ lọc máy sấy, khoảng 2 đến 3% năng lượng của máy nén cần được sử dụng để vượt qua sự cản trở này.

Hơn nữa, chênh lệch áp suất có thể ảnh hưởng tiêu cực đến điều khiển máy nén và có thể gây ra việc tắt/mở nhanh chóng của máy nén tải/đỡ tải, điều này có thể đẩy chúng đến các điểm hoạt động không hiệu quả trên đường cong của chúng, gây ra nhiều hơn năng lượng tiêu thụ

Việc lựa chọn bộ lọc cửa vào kép có thể giảm thiểu ảnh hưởng này. Vì chênh lệch áp suất qua bộ lọc biến đổi theo bình phương của lưu lượng, việc lựa chọn bộ lọc song song giảm chênh lệch áp suất xuống một phần tư giá trị ban đầu, giảm thiểu 75%.

FIL Vietnam (dịch)