Druckluft ist eine wertvolle Ressource, die nun mal nicht zum Nulltarif beschafft und bereitgestellt werden kann. Daher spielen neben den eigentlichen Anschaffungskosten einer Anlage mit ihren Komponenten insbesondere die Betriebskosten die entscheidende Rolle. Hier setzt der Hybridryer an: Durch das Kombinieren eines Kältetrockners und eines warmregenerierenden Adsorptionstrockners ergibt sich ein wirtschaftlich interessanter Weg zur Druckluftaufbereitung.
Dipl.-Ing. Ingo K. Rädisch
Bestimmte Produktionsverfahren verlangen eine qualitativ hochwertige Druckluft und damit eine zuverlässige Druckluftaufbereitung. Die Luft soll technisch ölfrei und darüber hinaus sehr trocken sein. So sind Drucktaupunkte von unter 0 bis herab zu -40 °C in der Regel erstrebenswert. Wird das Arbeitsmedium Luft nun durch ein weitverzweigtes Rohrleitungsnetz oder streckenweise auch durch Freiluftleitungssysteme gefördert, sind Störungen durch eingefrorenes Kondensat nicht auszuschließen und besonders in den Wintermonaten an der Tagesordnung. Anlagenstillstände oder Qualitätseinbrüche innerhalb der Produktion, in jedem Fall aber erhebliche Folgekosten, sind dann die unangenehmen und teuren Auswirkungen, die es eigentlich zu vermeiden gilt und die sich auch vermeiden lassen. Die wirtschaftliche Erzeugung von Drucktaupunkten unter 0 °C war bei mittleren und großen Volumenströmen bisher nur über reine Adsorptionstrockner möglich. Bei Volumenströmen über ca. 1000 m3/h verwendete man weitestgehend warmregenerierende Adsorptionstrockner. Diese erscheinen zwar bezüglich ihres Anschaffungswertes im Vergleich zu kaltregenerierenden Adsorptionstrocknern zunächst als teurer, rechnen sich jedoch schnell durch ihre Betriebskosten. In der Vergangenheit galten daher verschiedene Bestrebungen dem Ziel, Adsorptionstrockner mit Warmregeneration wirtschaftlicher betreiben zu können.
Durch das Kombinieren eines Kältetrockners und eines warmregenerierenden Adsorptionstrockners hatte sich SPX Dehydration & Process Filtration schon frühzeitig einen wirtschaftlich interessanten Weg zur Druckluftaufbereitung schützen lassen. Das Fließschema zeigt die prinzipielle Anordnung. Die Basis der Überlegungen bestand in der Annahme, dass kleinere Komponenten, eine Konzentration auf wenige Bauteile und eine höhere System- bzw. Betriebssicherheit bei den Abnehmern auf Interesse stoßen würde. Darüber hinaus boten auch Teilbetrieb und Teillastbetrieb der Anlagenkombination wirtschaftlich sehr interessante Anreize.
Das Funktionsprinzip gilt als relativ einfach: Die feuchte Luft tritt mit einer Temperatur von rund +35 °C in den Kältetrockner ein. Im Kältemittel-Luft-Wärmetau- scher wird sie auf etwa +3 °C abgekühlt. Dabei kondensiert der Wasserdampf und lässt sich im integrierten Abscheidefilter trennen. Die anschließende Filtration der Luft im Ölfeinstfilter stellt die Ölfreiheit der Druckluft sicher. Nach dieser Vorbehandlung verlässt die Luft den Kältetrockner, der Drucktaupunkt (DTP) liegt nun bei +3 °C. Die absolute Temperatur und der Taupunkt der Luft sind deckungsgleich. Jetzt ist das Medium feuchtigkeitsgesättigt, das heißt die relative Feuchte der Luft beträgt 100 %, der Idealzustand für das verwendete Adsorbens wurde damit erreicht.
Einfache Funktion
Danach tritt die Luft mit nahezu gleichbleibender Temperatur in den Adsorptionstrockner ein. Hier findet durch Adsorption die Trocknung auf einen DTP, je nach Auslegung von -25 bis -40 °C statt. Anschließend wird die Luft durch einen Partikelfilter, der den Trockenmittelabrieb zurückhält, dem wiederum im Kältetrockner integrierten Luft-Luft-Wärmetauscher zugeführt, den sie dann mit einer verarbeitungsgerechten Temperatur, beispielsweise von etwa +27 °C und einem DTP von -40 °C, verlässt.
Ein außentemperaturgesteuerter Druckluft-Bypass bietet die Möglichkeit, den Adsorptionstrockner je nach Bedarf im Sommer zu umfahren und nur während den Wintermonaten in Betrieb zu nehmen. Wie bereits erwähnt rechtfertigen sich die geringfügig höheren Investitionskosten des integrierten Kältetrockners durch die weitaus günstigeren Betriebskosten.
Bei der Hybridryer-Druckluftaufbereitung wird bis zu einem Drucktaupunkt von +3 °C nach wie vor der Kältetrockner genutzt, der die Hauptwasserbeladung (85 %) aus dem Druckluftnetz schafft. Die geschickte Integration des Adsorberteils, der wiederum bei der höchst möglichen Wasseraufnahmekapazität des Adsorbens eingebunden wird, erzeugt so mit einem Bruchteil an Adsorptionsmittelfüllung, Regenerationsheizungs sowie Regenerationsgebläse die gleiche Druckluftqualität wie ein auf Standard-Bedingungen ausgelegter Adsorber. Dies macht den Hybridryer zu einem wichtigen Bestandteil einer modernen Druckluftaufbereitung bei geforderten Drucktaupunkten unter 0 °C und Volumenströmen ab etwa 1000 m³/h.
cav 404
Die wichtigsten Merkmale des Hybridryer
Wesentlich für die generelle Wirtschaftlichkeit der Trocknerkombination sind folgende Merk- male des Anlagenaufbaus:
- niedrige Betriebskosten
- wählbarer Sommer-Winterbetrieb
- konstanter Drucktaupunkt
- Vermeidung von Drucktaupunkt- und Temperaturspitzen beim Umschalten der Behälter
- keine Druckluftverluste
- effiziente Ölfiltration an der kältesten Stelle „Cold Coalescing“
- längere Lebensdauer des Adsorbents durch extrem niedrige Regenerations- temperaturen und lange Zykluszeiten (16 h)
- Einsatz der Hankison-Digital-Scroll Technologie sowie Automatic Purge Saving (APS) für die Energieeinsparung in Teillastsituationen
- kompakte Bauweise, die beispielsweise auch in (On-Site) Containerstationen zur Anwendung kommen kann
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