Fine sintonizzazione di compressori d'aria senza olio e purificazione in un impianto farmaceutico
Da Don van Ormer, Air Power USA
Un produttore di prodotti farmaceutici spende annualmente $ 137.443 per l'energia elettrica per azionare i compressori d'aria senza olio nel suo sistema di aria compressa. Il sistema dell'aria compressa funziona bene e fornisce il livello di purificazione richiesto. Il nostro team ha visitato l'impianto e ha identificato un gruppo di progetti che potrebbero ridurre la domanda di aria compressa e ridurre i costi energetici di 42.248 dollari - ovvero il 31% dell'uso corrente.
L'obiettivo di questo articolo sarà però quello di illustrare la revisione che abbiamo fatto di tutte le attrezzature di fornitura. Ciò comprende i compressori d'aria senza olio, asciugatrici, filtri, scarichi, separatori dell'olio-acqua e sistemi di respirazione.
I compressori ad aria compressa a vite senza olio
L'alimentazione primaria dell'aria compressa è costituita da tre Kobelco, KNW2-B / H, compressori d'aria a vite a due stadi, a raffreddamento ad acqua e privo di olio, a due fasi, a due livelli (carico / carico). Tutte e tre le unità sono classificate per 215 cavalli a pieno carico. Il loro carico calcolato a pieno carico kW (a 125 psig) è di 188 kW.
La sequenza di funzionamento delle tre unità Kobelco è, primo lead, secondo ritardo (o trim) e terzo standby. Al momento della revisione del sito, la sequenza operativa dei compressori era # 8 (Kobelco più recente) in piombo, # 7 in trim e # 6 in standby. Con la manutenzione appropriata, tutti e tre i compressori d'aria senza olio hanno funzionato in modo affidabile e soddisfacendo le aspettative.
Il sistema dell'aria opera 8.760 ore all'anno. Il profilo di carico o la richiesta di aria di questo sistema è relativamente stabile durante tutti i turni. Il flusso complessivo del sistema è compreso tra 1.210 acfm durante la produzione di lunedì a giovedì, 807 acfm durante la produzione di venerdì e domenica e 741 acfm durante i periodi di non produzione.
Le unità correnti dispongono di controlli di capacità capaci di tradurre "meno aria utilizzata" in una riduzione comparabile dei costi elettrici. Questi comandi funzioneranno in modo efficace con la situazione di stoccaggio del tubo e dell'aria.
La valutazione del sistema ha individuato i gruppi di progetti di efficienza del lato della domanda in grado di ridurre la domanda sui compressori d'aria. Ciò si traduce in meno energia utilizzata e ridurrà i costi operativi del sistema di aria compressa. Nelle tabelle di "profilo di utilizzo del compressore", è possibile vedere come questo consente all'impianto di spegnere un compressore d'aria e le operazioni di un impianto di supporto, durante tutti e tre i passaggi di spostamento con un solo compressore d'aria.
Ecco un breve riepilogo dei progetti di efficienza lato domanda che ci permettono di disattivare un compressore d'aria.
Riparare trent'anni (39) tagliati perdite d'aria compressa
Sostituire le applicazioni a soffiatura aperte con ugelli Venturi progettati per ridurre la quantità di aria compressa utilizzata
Riparare l'elettrovalvola di controllo del generatore di vuoto sull'inserzione dell'istruzione L04
Installare valvole di scarico condensate attive, elettriche o pneumatiche attivate su tutti e tre i compressori d'aria presso le trappole di condensa di intercooler e aftercooler
Aggiustare l'aria di campionamento dell'indicatore di umidità su entrambi gli asciugacapelli Hankison senza soluzione di calore nell'Area 35 al secondo e al quarto piano
Riparare la grande perdita d'aria compressa in un collettore di polvere
Tabella 1: Profilo di utilizzo del compressore aria - Sistema corrente
Tabella 2: Profilo di utilizzo del compressore d'aria - Sistema proposto
Asciugatrici e filtri ad aria compressa
L'attuale sistema di essiccazione ad aria compressa è costituito da più essiccatori ad aria compressa, situati in diversi edifici dell'impianto. Ciò include asciugatrici frigorifere e diversi tipi di essiccatori ad essiccante. Tutti funzionavano bene. Un'unità non era ancora stata commissionata e abbiamo osservato le tubazioni di ingresso troppo piccole di diametro, che riteniamo possa portare a problemi futuri. I pre e dopo filtri appropriati sono stati installati e la manutenzione è stata modificata per mantenere basse gocce di pressione e qualità dell'aria.
La sala principale dell'aria compressore
La sala principale del compressore d'aria è dotata di due asciugatrici refrigerate a ciclo Zeks 2000HSF, in grado di avere un punto di rugiada a pressione da 35 ° F a 38 ° F. Al momento della visita del sito, un asciugatrice funzionava e in condizioni soddisfacenti, senza presenza di allarmi o avvisi sullo schermo. L'altro asciugatore è stato spento e in standby manuale.
Costruendo un
Viene installato un Zander ZEHD150 con essiccatore ad aria compressa ad essiccante rigenerativo riscaldato esternamente e riscaldato, capace di un punto di rugiada a pressione di -40 ° F. L'unità funziona bene.
L'aria di scarico riscaldata è necessaria per la rigenerazione della torre off-line, il che significa che l'aria compressa asciutta dall'uscita dell'essiccatore viene passata attraverso un elemento riscaldante montato al di fuori delle due torri contenenti essiccante che riscalda l'aria a 350 ° F A 375 ° F, prima di entrare nella torre off-line. L'aria di scarico riscaldata viene quindi usata per togliere l'umidità dal letto dessicante. Il normale ciclo di commutazione per questo tipo di asciugatrice è di 4 ore di asciugatura dell'aria compressa nella torre in linea e di 3 ore e 15 minuti di aria di scarico riscaldata con un periodo di raffreddamento di 45 minuti. Durante il raffreddamento, l'elemento riscaldante viene disattivato ma l'aria di spurgo o aria di spurgo passa ancora attraverso la torre off-line durante il ciclo di rigenerazione. Il periodo di raffreddamento è necessario per eliminare temperature e punti di punto di rugiada durante il passaggio che sono comunemente associati ad essiccatori ad essiccazione a caldo.
Costruire un piano superiore
Due Hankison HHS40 essiccatori essiccatori senza calore sono installati e in buone condizioni di funzionamento. Sono in grado di asciugare l'aria compressa da -40 ° F a -100 ° F a seconda della scelta del ciclo che il cliente ha scelto. In questo caso è stato scelto il punto di rugiada della pressione -40 ° F. Il tempo di ciclo tra l'essiccazione e la rigenerazione della torre off-line è più breve di quei tempi degli essiccatori riscaldati. Tempi di ciclo di essiccazione asciutte simili senza calore tipicamente sono 4 minuti e 10 minuti tra i tempi di commutazione e il punto di rugiada della pressione selezionati.
Durante la visita del sito, gli essiccatori Hankison HHS40 situati sui piani superiori sembrano funzionare in modo soddisfacente, senza presenza di allarmi o visualizzazione sullo schermo. Entrambi gli essiccatori hanno indicatori di umidità montati su unità che cambiano colore in presenza di umidità nell'aria compressa all'uscita dell'essiccatore. L'indicatore dell'umidità deve campionare l'aria compressa lasciando l'asciugatrice attraverso una valvola ad ago regolabile, o in questo caso è stato utilizzato un pozzetto. I pozzetti erano aperti troppo lontano, solo un leggero sfiato è necessario per l'indicatore di umidità per provare l'aria. Qualsiasi più di un leggero sanguinamento è un spreco di aria. Raccomandiamo di adeguare i tubi.
Edificio B in costruzione
L'edificio HCO è dotato di una dedicata lavaggio interamente riscaldata VanAir HI400, essiccatore ad aria compressa rigenerativa adattatore in grado di avere un punto di rugiada a pressione di -40 ° F. Gli elementi riscaldanti sono installati all'interno delle torri. Al momento della revisione del sito, questo asciugatrice non era in funzione a causa della costruzione del nuovo edificio B non ancora completata. Abbiamo osservato, tuttavia, le questioni di tubazioni che riteniamo creeranno future emissioni di aria compressa per questo asciugatore.
La tubazione corrente per l'essiccatore è 1-1 / 2 "tipo L rame. Con tubazioni di rame tipo 1-1 / 2 ", le velocità della pipeline supereranno le velocità consigliate di 20-30 fps. Ciò porterà ad una caduta di pressione che potrebbe essere eccessiva e con le alte velocità dell'aria compressa attraverso l'asciugatrice, ciò potrebbe causare una scarsa prestazione del punto di rugiada e la fluidificazione del letto dessicante. La fluidificazione del letto dessicante può causare la spolverizzazione - che è quando le perle di essiccazione si strofinano e si rompono. Ciò provocherà l'aria di controllo dell'essiccatore e il filtro dopo filtri che influenzano prematuramente la durata di vita e spurgano i silenziatori che si accoppiano con la polvere desiccante che influenzerà la rigenerazione del letto ad asciugatura off line.
Figura 1: Costruzione di tubi di essiccazione "B" - sistema corrente
Figura 2: Costruzione di tubi di essiccazione "B" - Sistema proposto
Le tubazioni dall'intestazione ai filtri ed essiccatori sono di tipo 1-1 / 2 "di tipo L con una sezione trasversale di 0.0123. Di seguito è riportato il calcolo che mostrerà sulla velocità dell'aria compressa che va da e da asciugatrici e filtri:
400 scfm flusso nominale per l'asciugatrice
0.0123 sezione trasversale di tipo L, condutture di rame 1-1 / 2 "
8.2 rapporto di compressione
60 secondi
Formula: (400 scfm / 0.0123 / 8.2) / 60 = 66 fps (piedi al secondo)
A 66 fps di velocità dell'aria compressa che va da e verso l'asciugatrice e il filtro, c'è un'alta probabilità di una notevole perdita di pressione che può portare a fluidificare il letto desiccante e la spolverizzazione dell'essiccante.
Ridurre il flusso attraverso l'essiccatore a metà della sua capacità nominale scfm:
200 scfm (capacità nominale dell'essiccatore)
0.0123 sezione trasversale tipo L, tubi in rame 1-1 / 2 "
8.2 rapporto di compressione [(14.5 + 105 pressione di sistema) (14.5)]
60 secondi
Formula: (200 / 0.0123 / 8.2) / 60 secondi = 33 fps
Anche a metà della sua capacità nominale, le velocità che l'asciugatrice ei filtri vedranno è 33 fps; Ancora superiore alle velocità consigliate di 20-30 fps.
Aumentando le dimensioni delle tubazioni da 1 ½ a 3, ci aspettiamo che la velocità della tubazione scenda da 66 fps a 17 fps al 100% del flusso nominale (400 scfm). A 50% del flusso nominale (200 scfm), ci aspettiamo che le velocità delle tubazioni scendano da 33 fps a 9 fps.
In sintesi, abbiamo consigliato di riprodurre il nuovo Essiccatore Building B con 3 "tipo L di rame per eliminare il rischio di eccessiva caduta di pressione attraverso l'asciugatrice e il pacchetto filtrante ed eliminare la potenziale possibilità di fluidificazione del letto di essiccazione che può portare a spruzzi dessicanti e scarse prestazioni Dell'essiccatore.
Scarichi di condensa e separatori di olio / acqua
I condotti di scarico condensati sugli asciugatrici e sui filtri sono condotti pneumatici a livello di livello condensato e non devono essere modificati. Il condensato di scarico del compressore d'aria, però, pulisce o si apre ogni 1 secondo e deve essere sostituito. Si consiglia di sostituire i condotti di scarico condensati sui compressori d'aria con scarico a livello di livello - tipo azionato elettronico o pneumatico. Assicurarsi che durante l'installazione dei condotti di scarico condensati, all'intercooler, che la trappola dell'umidità sia dotata di una valvola di blocco installata per evitare che la condensa venga estratta nell'intercooler. Quando il compressore d'aria viene scaricato, l'intercooler tirerà una pressione negativa durante questo periodo.
Stimiamo che i drenaggi sui compressori d'aria utilizzino 3 cfm (all'anno). Sostituire i sei scarichi risparmierà 18 cfm pari a $ 2,219 in risparmio annuo. Proviamo il costo per acquisire e installare nuovi scarichi di $ 4.800.
Raccomandiamo sempre i canali elettronici e pneumatici a livello di condensa. I condotti di scarico sono disponibili in varie tipologie, incluse quelle che ricevono il segnale da aprire da un alto livello di condensa e il segnale da chiudere a partire da un basso livello di condensa. Questi scarichi non sprecano aria compressa e sono la scelta migliore da un punto di vista del costo del potere. La loro affidabilità è di solito molte volte superiore a quella delle scariche meccaniche a livello.
Il personale dell'impianto ha dichiarato che la condensa va ad un impianto centralizzato di trattamento dell'acqua conforme alle normative locali. Se questo è vero, e se la condensa di scarico soddisfa i requisiti della struttura locale di trattamento dell'acqua, non esiste alcun problema. L'uso di compressori d'aria senza olio riduce anche la probabilità di condensazione oleosa (a meno che non ci siano idrocarburi ambientali che vengono ingeriti dai compressori d'aria). Il minimo di EPA federale è di 10 ppm ma le centrali locali possono avere requisiti minimi di ppm per ottenere la conformità ambientale e evitare penalità ambientali. Il processo di manipolazione della condensa dell'aria compressa in tutte le piante dovrebbe essere riesaminato per garantire la conformità ambientale.
Aria adatta per respirazione
Un problema importante da notare è che il sistema di respirazione Deltech Del-Monox deve avere sostituito sia la cartuccia del catalizzatore che i filtri finali. Sia la cartuccia del catalizzatore che i filtri superano l'intervallo di servizio consigliato. Il monitor di CO2 montato vicino al sistema di aria respiratoria Del-Monox mostra 0.0 ppm CO ed è stato ricalibrato.
L'aria compressa proveniente direttamente dai compressori d'aria e dagli essiccatori ad aria compressa standard non è conforme agli standard per l'aria respiratoria OSHA come le ultime versioni di OSHA 1910.134 - o con i rispettivi standard CSA canadesi. Si dovrebbe anche consultare con le autorità locali per qualsiasi regolamentazione locale.
I sistemi di aria respiratori, come i sistemi di purificazione Del-Monox, sono progettati per eliminare l'umidità eccessiva, particelle solide (polvere / sporcizia), olio e vapori di olio, monossido di carbonio e vapori di idrocarburi comunemente presenti nell'aria compressa ordinaria.
Conclusione
La maggior parte del nostro lavoro, in questo impianto farmaceutico, si è sviluppata attorno ai progetti di riduzione dell'uso di aria compressa. La purezza dell'aria compressa, se esaurita, può causare rifiuti di prodotto che influenzano l'attività commerciale, produzione in ritardo e addirittura passività. È quindi estremamente importante verificare e esaminare regolarmente tutti gli aspetti di un sistema di purificazione dell'aria compressa, dal più piccolo scarico di condensa ai sistemi di respirazione a vita.
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