Verbesserung der Druckluftqualität mit einem Adsorptionstrockner

Das allgemeine Funktionsprinzip von Trockenmittel-Adsorptionstrocknern ist einfach. Feuchte Luft strömt über hygroskopisches Material (typische Materialien sind Kieselgel, Molekularsiebe und aktivierte Tonerde) und wird so getrocknet. Wenn Wasserdampf aus der feuchten Druckluft in das hygroskopische Material oder Trockenmittel übergeht, wird das Trockenmittel allmählich mit adsorbiertem Wasser gesättigt.

Daher ist es wichtig, das Trockenmittel regelmäßig zu regenerieren, um seine Trocknungskapazität wiederherzustellen. Adsorptionstrockner verfügen zu diesem Zweck normalerweise über zwei Trocknerbehälter. Der erste Behälter trocknet die einströmende Druckluft, während der zweite regeneriert (ähnlich wie bei einem Stickstoffgenerator). Jeder Behälter ("Turm") wechselt die Aufgabe, wenn der andere Turm vollständig regeneriert ist.

Der typische Drucktaupunkt (PDP), den diese Trockner erreichen, liegt bei -40 °C, wodurch sie sich für die Bereitstellung sehr trockener Druckluft eignen. Es gibt 4 unterschiedliche Möglichkeiten, das Trockenmittel zu regenerieren, und die verwendete Methode bestimmt den Typ des Adsorptionstrockners. Die energieeffizienteren Typen sind in der Regel komplexer und folglich teurer in der Anschaffung.

1. Spülluft-regenerierende Adsorptionstrockner ("kaltregenerierende Trockner"). Diese Trockner eignen sich am besten für kleinere Volumenstromraten. Die Regeneration erfolgt mit Hilfe expandierter Druckluft ("Spülluft") und benötigt ca. 15 – 20 % der Nennkapazität des Trockners bei 7 bar(e) Betriebsdruck.
2. Warmregenerierende Trockner. Bei diesen Trocknern wird die expandierte Spülluft mittels einer elektrischen Luftheizung erwärmt und der erforderliche Spülluftvolumenstrom auf ca. 8 % begrenzt. Dieser Typ verbraucht 25 % weniger Energie als kaltregenerierende Trockner.
3. Gebläseregenerierende Trockner. Die Umgebungsluft wird über eine elektrische Heizung geblasen und mit dem feuchten Trockenmittel in Kontakt gebracht, um dieses zu regenerieren. Bei dieser Art von Trockner wird keine Druckluft zur Regeneration des Trockenmittelmaterials verwendet. Daher liegt der Energieverbrauch um 40 % niedriger als bei kaltregenerierenden Trocknern.
4. Kompressionswärmetrockner ("HOC"-Trockner). Bei HOC-Trocknern wird das Trockenmittel mit Hilfe der verfügbaren Abwärme des Kompressors regeneriert. Anstatt die Druckluft in einen Nachkühler einzuleiten, wird die Warmluft zum Regenerieren des Trockenmittels verwendet. Dieser Trocknertyp hat ohne zusätzlichen Energieverbrauch normalerweise einen Drucktaupunkt von -20 °C. Ein niedrigerer Drucktaupunkt kann durch Hinzufügen zusätzlicher Heizgeräte erzielt werden.

Vor der Adsorptionstrocknung muss stets eine garantierte Abscheidung und Ableitung des Kondenswassers erfolgen. Wenn die Druckluft mit ölgeschmierten Kompressoren erzeugt wird, muss zusätzlich ein Ölabscheidefilter vor der Trocknungsanlage eingebaut werden.

In den meisten Fällen ist es erforderlich, nach der Adsorptionstrocknung einen Partikelfilter zu verwenden. Kompressionswärme (HOC) kann nur bei ölfreien Kompressoren verwendet werden, da diese bei ausreichend hohen Temperaturen Wärme für die Regeneration des Trockners erzeugen. Eine spezielle Art von HOC-Trockner ist der Drehtrommel-Adsorptionstrockner.

Diese Art von Trockner verfügt über eine rotierende Trommel, die mit Trockenmittel gefüllt ist. Dadurch wird ein Viertelsektor mit einem Teilstrom heißer Druckluft (bei 130–200˚C) regeneriert. Die regenerierte Luft wird dann gekühlt und das Kondenswasser abgelassen, bevor die Luft über einen Ejektor in den Hauptdruckluftstrom zurückgeleitet wird.

Der Rest der Trommeloberfläche (drei Viertel) dient zum Trocknen der vom Nachkühler des Kompressors kommenden Druckluft. Ein HOC-Trockner verhindert Druckluftverlust, und der Leistungsbedarf ist auf den für das Drehen der Trommel erforderlichen Wert begrenzt. Beispielsweise verbraucht ein Trockner mit einer Kapazität von 1000 l/s nur 120 W Strom. Außerdem geht keine Druckluft verloren, und es werden weder Ölfilter noch Partikelfilter benötigt.