Skrevet af Mark White, chef for trykluftbehandling, Parker Gas Separation and Filtration Division EMEA
I mere end 100 år er trykluft blevet anerkendt som en sikker og pålidelig energikilde, der anvendes i stort omfang i industrien. Trykluft er kendt som den fjerde energiressource, og ca. 90 % af alle industrielle produktionsvirksomheder bruger det i nogle områder af deres drift. I modsætning til gas, vand og elektricitet, der leveres til stedet af en forsyningsleverandør under strenge marginer og kvalitetsspecifikationer, genereres trykluft på stedet af brugeren. Kvaliteten af trykluften og omkostningerne ved at producere dette kraftfulde forsyningsværk er derfor brugerens ansvar.
Problemet med trykluft
Trykluftsystemer i sig selv har problemer med ydeevne og pålidelighed, og næsten alle problemer i forbindelse med trykluftsystemet og mange produktionsrelaterede kvalitetsproblemer kan direkte tilskrives den forurening, der findes i trykluften.
Kilder til trykluftforurening
Det er ukendt for mange brugere af trykluft, men trykluftsystemet indeholder meget både synlig og usynlig forurening, der stammer fra fire forskellige kilder.
De fire kilder til trykluftforurening:
- Den omgivende luft
- Luftkompressoren
- Luftbeholderen
- Fordelingsrørføringen
1. Omgivende luft
Den primære forureningskilde i et trykluftsystem er den omgivende luft omkring kompressoren. Helt enkelt forklaret er luftkompressoren bare en stor luftblæser. Når den er i brug, trækker den store mængder omgivende luft til sig, klemmer det og skubber det ned i et rør. Men når den gør det, fungerer den også som en stor støvsuger, der trækker usynlige forurenende stoffer til sig. Det betyder, at når den omgivende luft komprimeres, samler kompressoren også forureningen på samme tid.
Primære forurenende stoffer i omgivende luft:
- Vanddamp
- Mikroorganismer
- Atmosfæriske partikler
- Oliedamp
Yderligere forurenende stoffer i omgivende luft:
De fire fremhævede forurenende stoffer er de primære forurenende stoffer, der er relevante for generelle applikationer. Der er dog også andre forurenende stoffer, som kommer med, når kompressoren trækker luft ind, og dem bør der også være fokus på, afhængigt af hvordan trykluften bruges. De yderligere forurenende stoffer omfatter:
- Svovldioxid (SO2)
- Nitrogenoxider (NO + NO2)
- Kulilte (CO)
- Kuldioxid (CO2)
- Dampe fra ætsende rengøringsmidler, blegemiddel osv.
2. Luftkompressor
Under kompressions- og køleprocessen ændrer luftkompressoren også fasen for de usynlige gasformige forurenende stoffer, som den har indtaget, og med en ændring af fasen bliver mange usynlige forurenende stoffer nu synlige. Ud over at ændre fasen på de omgivende forurenende stoffer forurener luftkompressoren også i sig selv, hvilket gør den til den anden forureningskilde.
Forurenende stoffer tilføjet af luftkompressoren:
- Flydende olie
- Olieaerosoler
- Oliedamp (fra kompressorolie)
- Slidpartikler
Omgivende forurenende stoffer omdannet af luftkompressoren:
- Oliedamp
- Vanddamp
Gasformige forurenende stoffer både afkøles og fortættes til at danne:
- Flydende olie
- Olieaerosoler
- Flydende vand
- Vandaerosoler
På det tidspunkt hvor luften forlader kompressorens efterkøler, og uanset hvilken type kompressor der bruges (oliesmurt eller oliefri), vil følgende forurenende stoffer være til stede i trykluften:
- Flydende vand
- Vandaerosoler
- Vanddamp (100 % mætning)
- Flydende olie
- Olieaerosoler
- Oliedamp
- Mikroorganismer
- Atmosfæriske partikler og kompressor slidpartikler
3. Luftbeholder
Forureningskilde nummer tre er luftbeholderen. Luftbeholderen er installeret i et trykluftsystem til opbevaring af trykluft og øger kompressorens effektivitet og pålidelighed, og den opbevarer desuden store mængder forurening. Disse forurenende stoffer fører også til kemiske reaktioner og oxidering, hvilket igen fører til, at der tilsættes yderligere forurenende stoffer til trykluftsystemet.
Forurenende stoffer tilføjet af luftbeholderen:
- Rust
- Kalk i rør
Vådluftbeholderen (en beholder installeret før et tørreanlæg) kan reducere trykluftens temperatur med op til 5 °C. Denne afkøling medfører yderligere fortætning af olie og vanddamp til flydende olie og vand. Der vælges ofte en vådluftbeholder til dette formål, da den kan afkøle trykluften yderligere, når temperaturerne på den omgivende luft og trykluften er højere end forventet. Desværre er det også det ideelle miljø til en hurtig vækst i mikroorganismer, især i kompressorens fortætningsvand.
4. Fordelingsrørføringen
I et typisk trykluftsystem er den sidste forureningskilde de fordelingsrør, der tager trykluften fra kompressoren og fordeler den rundt i produktionsanlægget. På samme måde som luftbeholderen opbevarer fordelingsrørene ikke kun forureningen, men bidrager også til forureningsproblemet gennem kemiske reaktioner og oxidering, hvilket igen tilføjer rust og kalk i rør til trykluften og muliggør væksten af mikroorganismer.
Forurenende stoffer tilføjet af fordelingsrørene:
- Rust
- Kalk i rør
På samme måde som luftbeholderen afkøler fordelingsrørene også trykluften, hvilket medfører fortætning af olie og vanddamp til flydende olie og vand, hvilket igen danner olie- og vandaerosoler, fordi luften trækker væsken langs med rørføringen.
Oversigt over forurenende stoffer
For at beskytte udstyr og processer, der bruger trykluft, eller produkter, der har direkte eller indirekte kontakt med trykluft, er der mindst ti forurenende stoffer, der stammer fra fire forskellige kilder, der skal behandles.
Forurening der kommer ind i trykluftsystemet
Indåndingsluft/medicinsk luft
Hvis trykluften bruges til indåndingsluft, medicinsk luft eller andre kritiske anvendelser, skal der også tages højde for yderligere potentielt livstruende forurenende stoffer i den omgivende luft.
Bekymrende forurenende stoffer i anvendelser af indåndingsluft/medicinsk luft
- Svovldioxid (SO2)
- Nitrogenoxider (NO + NO2)
- Kulilte (CO)
- Kuldioxid (CO2)
Derfor er der, når det kommer til indåndingsluft/medicinsk luft/kritiske anvendelser, mindst 15 forurenende stoffer, der skal behandles.
Forurening der kommer ind i trykluftsystemet (indåndingsluft):
Se denne video om trykluftforurening og årsagerne hertil:
Komprimering af luft – problemet vokser
For mange kan de omgivende niveauer af forurenende stoffer betragtes som “ubetydelige”, men når vi taler om trykluftsforurening, skal vi også overveje den effekt, som komprimering af luften har på den omgivende forurening, mængden af luft, der strømmer ind i trykluftsystemet, og det tidspunkt, hvorpå kompressoren arbejder.
Komprimerings koncentrationseffekt
Når luftkompressoren er i drift, trækker den konstant store mængder af den omgivende luft ind, og jo mere driftstrykket og/eller flowhastigheden stiger, jo større mængde af omgivende luft kræves der. Jo større mængden af omgivende luft er, jo større er mængden af forurening.
For eksempel: for at forklare det helt enkelt skal der 8 kubikmeter af den omgivende luft til at generere 1 kubikmeter luft ved et tryk på 7 bar g (8 bar A).
Myte
Når den opbevarede trykluft bruges, udvides den tilbage til statisk lufttryk. Nogle mener, at når denne udvidelse finder sted, vender forureningsniveauerne tilbage til de omgivende niveauer og er derfor ubetydelige, men det er desværre ikke sandt.
Faktum
Når luften er komprimeret, gør varmen fra komprimeringen trykluften for varm at bruge, så den skal afkøles til en anvendelig temperatur. Der er installeret mellemkølere og efterkølere til at reducere trykluftens temperatur (enten integreret i kompressoren eller installeret udvendigt). Når luften afkøles, fortættes de gasformige forurenende stoffer til væsker i kølerne, og efterfølgende omdannes de til aerosoler (meget fine dråber). Desværre kan væskeudskillerne, der leveres sammen med kølerne, ikke fjerne 100 % af væskerne og er fuldstændigt ineffektive ved reduktion af aerosol. Derfor er ubehandlet trykluft stærkt forurenet, på det tidspunkt det når brugsstedet.
Tabellen nedenfor er et eksempel på, hvor forurenet 1 kubikmeter trykluft kan være ved et typisk driftstryk på 7 bar g (102 psi g).
Hvilket forurenende stof forårsager de største problemer?
Mange mener, at olien, der indføres af kompressoren, forårsager de fleste problemer i et trykluftsystem. Men olie er ikke det store problem, som alle mener, det er.
De mest problematiske forurenende stoffer er vand og mikroorganismer. Tilstedeværelsen af et af disse har en direkte effekt på væksten i et af de andre.
Vand forårsager:
- Vækst af mikroorganismer
- Dannelse af rust og kalk i rør
- Produktion af fedtet, syreholdig kompressorkondensat
Olie opfattes ofte som det mest produktive forurenende stof, da det udstrømmer fra åbne dræningssteder og udstødningsventiler. Der observeres sædvanligvis fedtet kondensat (olie blandet med vand).
Så hvor stort er vandproblemet?
Tabellen nedenfor viser et eksempel på, hvor meget vand der kan komme ind i et trykluftsystem pr. time og pr. år.
Eksemplet ovenfor er baseret på en enkelt kompressor. Hvis et trykluftsystem har større kompressorer installeret, kører i længere tid ad gangen, er installeret i et land med høje omgivende temperaturer og/eller relativ luftfugtighed eller en kombination af alle ovenstående, øges mængden af kondensat i systemet betydeligt.
