Osuszanie sprężonego powietrza w obróbce gipsu

Jednym z obszernych zadań jest obróbka rocznie około 280 000 ton gipsu powstających w okolicznych elektrowniach węglowych jako produkty uboczne. Powstają one w instalacjach do odsiarczania gazów spalinowych (IOS) w elektrowniach opalanych paliwami kopalnymi.

W Lünen firma Remondis przekształca te gipsy IOS w wysokiej jakości dodatki i środki wiążące, które z kolei – pod nazwą handlową RADDiBIN – doprowadzane są do przemysłu gipsowego jako surowce do różnych zastosowań. Powstaje z nich na przykład płynny jastrych, beton komórkowy, nawóz, cement czy surowce do stomatologii.

W zakładzie Lippewerk z poddanych obróbce gipsów IOS produkowane są obecnie dwa typy produktów. Z jednej strony jest to półhydrat ALPHA wykazujący wyjątkowo wysoką wytrzymałość po dodaniu wody. Z drugiej zaś strony anhydryt. Jest on palony w bardzo wysokich temperaturach i nadaje się szczególnie do produkcji zapraw jastrychowych.

W produkcji anhydrytowej żaden proces nie może odbyć się bez pieca 7. Ten „monstrum” o wysokości ponad 50 metrów jest dosłownie ogniskiem zdarzeń. Codziennie w jego wnętrzu w temperaturze ponad 800°C na cenne surowce przekształca się około 1000 ton gipsów IOS.

Ryzyko przedostania się wilgoci do tkaniny występuje przede wszystkim podczas czyszczenia filtrów tkaninowych sprężonym powietrzem. Tkaniny przedmuchiwane są dużymi skokami ciśnienia, aby oddzielić przylegający gips. Jeśli wykorzystywane w tym celu sprężone powietrze nie jest całkowicie suche, wraz z impulsami ciśnienia do tkaniny wdmuchiwana jest także wilgoć. Skok ciśnienia powietrza prowadzi ponadto gwałtownie do schłodzenia z jednoczesnym spadkiem poniżej dolnej wartości punktu rosy.

Wilgoć wchodzi w reakcję z resztkami gipsu w tkaninie i wiąże pył gipsowy. W konsekwencji tkaniny twardnieją i ostatecznie pękają. Proces postępuje stopniowo, zawsze jednak przyspiesza starzenie się tkaniny. Firma Remondis zauważyła tu znaczący potencjał oszczędności kosztów eksploatacji. Podstawę znacznie większej opłacalności powinno stanowić uzupełnienie uzdatniania sprężonego powietrza o jego skuteczne osuszanie.

Trwałość filtrów tkaninowych czyszczonych nieosuszonym sprężonym powietrzem w piecu 7 wynosiła do tego momentu około dwóch lat. Zgodnie z obliczeniami, gdyby wykonano osuszenie, żywotność tkaniny wydłużyłaby się do około trzech lat. Przy 432 zainstalowanych filtrach w cenie jednostkowej około 100 euro oznacza to znaczną oszczędność kosztów.

Po wnikliwej fazie planowania firma Remondis rozpisała na początku 2009 r. przetarg na instalację osuszacza adsorpcyjnego regenerowanego na zimno do instalacji sprężonego powietrza pieca.

Osuszacze adsorpcyjne regenerowane na zimno pracują z krótkimi cyklami załadunku. Dzięki niewielkiemu załadunkowi środka osuszającego regeneracja następuje bez dodatkowego wprowadzania energii cieplnej. Wilgoć usuwana jest przez częściowy strumień suchego powietrza rozprężonego do ciśnienia atmosferycznego.

W przypadku osuszacza adsorpcyjnego energia elektryczna potrzebna jest jedynie do sterowania i przełączania zaworów. Konieczny w tym celu elektryczny pobór mocy znajduje się tym samym na znikomym poziomie. Ale: w opozycji do niewielkich i średnich kosztów inwestycyjnych znajdują się koszty zużycia około 15% już uzdatnionego sprężonego powietrza, w odniesieniu do warunków pełnego obciążenia przy ciśnieniu 7 barów.

Koszty z powodu strat powietrza płuczącego sumują się szybko do nieakceptowalnych kwot. Ten argument przekonał firmę Remondis do podjęcia decyzji o inwestycji w urządzenie regenerowane na gorąco.

Dostępne są różne warianty urządzeń z desorpcją powietrza dmuchawy. Cechą wspólną wszystkich metod jest to, że do usunięcia wchłoniętej wilgoci nie wykorzystuje się uzdatnionego powietrza systemowego, lecz ogrzane powietrze otoczenia. Różnice występują jednak w metodach chłodzenia środka osuszającego.

W wersji klasycznej do chłodzenia środka osuszającego stosuje się po prostu rozprężony strumień częściowy uzdatnionego sprężonego powietrza. Oczywiście ponownie powstaje tu wykorzystywana niezgodnie z przeznaczeniem część cennego sprężonego powietrza. Nawet jeśli wynosi ona średnio od dwóch do trzech procent, przyczynia się do spadku rentowności.

Alternatywną bezpieczną z ekonomicznego punktu widzenia są osuszacze adsorpcyjne „Zero Purge”, które pracują bez jakiegokolwiek zużycia uzdatnionego sprężonego powietrza. W ich przypadku desorpcja odbywa się tak jak w metodach klasycznych za pomocą ogrzanego powietrza otoczenia, które dmuchawa prowadzi przez środek adsorpcyjny. Następnie chłodzenie ogrzanego środka osuszającego następuje tu także za pomocą powietrza otoczenia.

W związku z trybem ciśnieniowym dmuchawy regeneracyjnej dochodzi do dodatkowego wzrostu temperatury, który ma pozytywny wpływ na zapotrzebowanie podgrzewacza na moc. Strumień powietrza dmuchawy wyparowuje wilgoć zgromadzoną w środku osuszającym i kieruje ją następnie wraz ze strumieniem powietrza do atmosfery. Desorpcja jest zoptymalizowana energetycznie i przebiega metodą przepływu przeciwprądowego.

Faza chłodzenia następuje w trybie próżniowym. Szczytowych wartości temperatury i punktu rosy po przełączeniu unika się poprzez usunięcie po fazie desorpcji ciepła zgromadzonego w środku osuszającym przez zimny strumień powietrza dmuchawy. W trybie chłodzenia dmuchawa przełącza się na tryb ssący, w wyniku czego powietrze otoczenia przepływa bezpośrednio do chłodzącego zbiornika adsorpcyjnego. Podciśnienie wytworzone w trybie ssącym powoduje zmianę fizycznej wagi w środku osuszającym. Z powodu podciśnienia spada temperatura desorpcji, w związku z czym podczas fazy chłodzenia następuje dodatkowa desorpcja. Ta dodatkowa desorpcja powoduje powstanie w środku osuszającym po zakończeniu fazy regeneracji (ogrzewanie i chłodzenie) mniejszy ładunek częściowy. Załadunek częściowy w środku osuszającym znacząco wpływa na jakość fazy osuszania.

Tylko dzięki energooszczędnej eksploatacji osuszacza adsorpcyjnego regenerowanego na gorąco w porównaniu z urządzeniem regenerowanym na zimno w firmie Remondis można było liczyć na amortyzację kosztów inwestycji w czasie krótszym niż rok. Jednak nie tylko ta perspektywa skłoniła firmę Remondis do wyboru rozwiązania firmy BEKO TECHNOLOGIES. Duże znaczenie miała dla nas także elastyczność i kompleksowe myślenie w fazie planowania i realizacji. Pod tym względem dostawca systemów BEKO TECHNOLOGIES zadbał o doskonałą obsługę firmy Remondis. To, że w parze z piękną teorią idzie skuteczna praktyka, potwierdza niezwykle efektywne stosowanie od jesieni 2009 r. osuszacza przy piecu 7 w zakładzie Lippewerk w Lünen.

Zresztą osuszacz adsorpcyjny EVERDRY zapewnia tam nie tylko skuteczne czyszczenie filtrów. Znacznie poprawiło się bezpieczeństwo procesu także w innym obszarze zastosowania sprężonego powietrza przy piecu 7, mianowicie w eksploatacji systemów pomiarowych przy instalacji grzewczej. Od czasu instalacji osuszacza do przeszłości należą także problemy z wilgocią i olejem przy dyszach palnikowych pieca.

Seria produktów EVERDRY firmy BEKO TECHNOLOGIES oferuje liczne możliwości wariantów. Seria standardowa dostępna jest do strumieni przepływów do 20 000 m³/h. W portfolio znajdują się także rozwiązania specjalne powyżej 20 000 m³/h. Urządzenia z serii FRA-V jako osuszacze adsorpcyjne Zero Purge na wysokim poziomie technicznym tworzą rentowny fundament dla rozmaitych zastosowań.

Również do stosowania w wysokich temperaturach wejściowych w ciepłych i wilgotnych strefach klimatycznych paleta produktów EVERDRY oferuje odpowiednie rozwiązania z inteligentnym stosunkiem kosztów i zysków. Model EVERDRY FRL jako osuszacz adsorpcyjny „closed-loop”, posiadający chłodzenie w zamkniętym obiegu, nadaje się nawet do stosowania w tropikalnych warunkach klimatycznych.