Del 3: Luftkvalitet og etterbehandling

Luftens kvalitet

Den luften vi omgir oss med, er ikke tørr, ren luft. Vanlig storbyluft inneholder mer enn 140 millioner støvpartikler per m³. Det betyr at ved komprimering til 7 bar g, vil den komprimerte luften inneholde mer enn 850 millioner støvpartikler selv etter at luften har passert kompressorens luftfilter. I tillegg vil luften inneholde fuktighet, gasser som svoveldioksid, hydrokarboner, oljeaerosoler og forurensninger fra selve trykkluftsystemet.

Det spiller ingen rolle om man velger oljesmurt, vannsmurt eller oljefri kompressor. Luften vi bruker til komprimering er den samme uansett, men det er svært viktig å velge det riktige utstyret for etterbehandling for å få ønsket trykkluftkvalitet.

Olje og partikler

Forurensning i trykkluften av olje, vann og partikler vil føre til slitasje på bevegelige deler og metalloverflater. Vann gir frostskader, og korrosjon og fuktighet stimulerer bakterieveksten i systemet. Olje legger seg som et isolerende belegg og reduserer virkningen i kjøletørkere og adsorpsjonstørkere. Dette kan også ha helsemessige konsekvenser. Partikler fører til tette ventiler, trykkfall og i verste fall driftstans.

Krav til trykkluftkvalitet kan bety myndighetenes lover og forskrifter, kundenes krav til produsenten, bransjens retningslinjer eller bedriftens egne sikkerhetskrav med hensyn til produksjon, helse, miljø og sikkerhet.

De forskjellige forurensningskildene krever ulik behandlingsmetode for at ønsket trykkluftkvalitet kan oppnås. Det er svært viktig for de driftsmessige kostnadene at det velges riktig utstyr.

Partikler fjernes ved hjelp av forskjellige typer filter med ulik finhetsgrad. Vann i trykkluft kan fjernes i dråpeform ved filtrering, men for å være sikret en god nok trykkluftkvalitet, må luften enten kjøles ned før vannet separeres ved hjelp av en kjøletørke eller ved hjelp av en adsorbsjonstørke (vannet fjernes ved adsorbsjon). Olje fjernes i dråpeform ved hjelp av filter. For å oppnå pusteluftkvalitet må også damp og lukt fjernes. Dette gjøres vanligvis ved hjelp av et karbonfilter.

Filtrering

Det er viktig å være bevisst når man bestemmer seg for hvilken trykkluftkvalitet som skal produseres. For god kvalitet betyr gjerne større utgifter til tørking og filtrering, samtidig som trykkfallet kan bli større. For dårlig trykkluftkvalitet vil føre til større vedlikeholdskostnader på verktøy og produksjonsutstyr og i verste fall produksjonsstans. Dårlig trykkluftkvalitet kan også ha helse- og miljømessige konsekvenser. I en ENØK-analyse kan disse forholdene være vanskelig å tallfeste, med mindre det er registrert forhold som påvirker dette.

Kvalitetsklassifisering

Som standard for klassifisering av kvaliteten på trykkluft brukes ISO 8573.1

Fuktig luft

Luften inneholder som kjent fuktighet, og ved komprimering av luften vil hver m³ inneholde så mye fuktighet at luften er mettet. For å forhindre at fuktigheten eller kondensat slipper ut på nettet i dråpeform, må dette derfor skilles ut.

Med trykkduggpunkt forstår vi den temperatur og det trykk hvor vanndampen går over til væskeform og skilles ut som kondens. Det er likevel ikke alltid godt nok at det ikke kommer vann i dråpeform i rørnettet. Det stilles ofte krav til hvilket restvanninnhold som tillates og tabellen nedenfor gir en indikasjon på dette. Dette er også avgjørende for hvilken tørkemetode og dermed hvilken type tørker som skal benyttes.

Tørking og tørkemetoder

Det er flere måter å tørke luften på, avhengig av hvilken klasse eller kvalitet som skal oppnås. Det er selvfølgelig mulig å kombinere en eller flere tørkemetoder hvis kvalitetskravene varierer. Noen deler av nettet kan trenge en bedre kvalitet enn andre, og hvis man kan klare seg med et trykkduggpunkt på +2º C på største delen av rørnettet - og dette lar seg gjøre på en praktisk fornuftig måte - kan det bety vesentlige besparelser på driftsutgiftene. Dette gjelder både investeringskostnader, energikostnader og service- og vedlikeholdskostnader.

Kjøletørkere (+2ºC)

Kjøletørken virker i praksis som et kjøleskap. Trykkluften kjøles ned ved hjelp av et lukket kjølesystem. Systemet består blant annet av en kjølekompressor, varmeveksler, arbeidsmedie, "hot gas by-pass"-ventil for varmgass, kondensator, osv.

Når trykkluften er kjølt ned til +2º C, skilles vannet ut og restinnholdet av vann vil være 5,56 g/m³. Trykkluften varmes så opp igjen før den forlater kjøletørkeren. Det betyr også at rørnettet må nå en nedre temperatur på cirka +2º C før trykkluften kondenserer.

Det er viktig at kjøletørkeren er konstruert slik at den har en stabil temperatur. Dette oppnås best ved at kjølekompressor går kontinuerlig og at kjølekretsen styres ved hjelp av en "hot gas by-pass"-ventil.

Det er også av stor betydning at kjøletørkeren er konstruert slik at vannet dreneres på det kaldeste og laveste punktet, at filtreringen og vannutskilling skjer like godt uansett forbruk, og at trykkfallet over tørken er minimalt. Bruk av kjøletørker er en driftøkonomisk rimelig måte å tørke luften på, hvis man kan klare seg med et duggpunkt på +2º C.

Adsorpsjonstørkere (normalt duggpunkt -20º C til -70º C)

Adsorpsjonstørkene består av to tørketårn som er fylt med et tørkestoff med stor overflate (mange porer). Det finnes flere typer tørkemiddel med noe forskjellige egenskaper med hensyn til energibehov for å fjerne fuktigheten til et visst nivå og hvilken effekt som trengs for regenerering.

Når den mettede trykkluften passerer overflaten på tørkemiddelet, vil dette adsorbere eller binde vanndampen til seg. Etter hvert som overflateporene mettes med vanndamp, omdannes dette til vann i flytende form. Når konsentrasjonen av vann i tørkemiddelets porer er lik vanninnholdet i trykkluften, er tørkemiddelet mettet og ikke i stand til å motta mer vann før det er regenerert.

Kun ett tårn brukes til å tørke trykkluften. Mens det ene tårnet brukes til å tørke ut trykkluften, brukes litt av den tørkede luften til å regenerere det andre tårnet slik at det er klart for bruk. Inne i tørkerne er det en fuktighetssensor som varsler når det skal veksles mellom tårnene.

Regenereringsprosessen skjer ved at det føres tørket trykkluft gjennom det tørketårnet som ikke arbeider. Det vil da være trykkluften som er tørr, og vannmolekylene vil "søke" den tørre luften.

Med en kaldgenerert tørker vil cirka 10-15 prosent av trykkluftkapasiteten brukes til regenereringsprosessen. Når det benyttes en varmgenerert tørker, vil regenereringforbruket være cirka 5-10 prosent. Varmen tilføres enten ved hjelp av varmeelementer inne i tørkeren eller ved at omgivelsesluften varmes opp med varmeelementer eller varme fra kompressoren.

Membrantørkere (-20º C til -70º C)

Denne tørkemetoden egner seg svært godt til tørking av mindre luftmengder med høyt krav til duggpunkt. Prinsippet er at trykkluften passerer flere tynne membraner som har den egenskapen at vannmolekylene vil slippe ut av små hull i membrantrådenes sider og forsvinne i atmosfæren.

Tørkeren kan monteres rett på rørsystemet og det kreves ingen strøm eller annen rørforbindelse. Regenereingsforbruket er 14-20 prosent av tilført trykkluft. Det er ingen direkte vedlikeholdskostnader, bortsett fra bytte av forfilterelement.

For mer informasjon kontakt Nessco AS: www.nessco.no

Figur 3:1: SPX Hankison filterhus med monitor for filterelement

Figur 3:2: Maksimum partikkelstørrelse/partikkelkonsentrasjon, oljeinnhold og duggpunkt

Les hele saken