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パルプ工場、製油所、または重紙ラインでは、圧縮空気がボイラー、タービン、または反応器に注目されることはほとんどありません。それでも、サイト上のほぼすべての制御ループに影響を与えます。シャットダウンバルブの空気圧アクチュエーター、蒸留塔の差圧トランスミッター、分析装置ハウジングのパージエア、抄紙機のヘッドボックスの dP セルはすべて、乾燥していて清浄で圧力が安定している空気に依存しています。空気中に水分、油エアロゾル、または微粒子が含まれている場合、必ずしも直ちに故障が発生するとは限りません。代わりに、ポジショナーの固着、トランスミッターの読み取り値のゆっくりとした変動、または位置を保持する代わりにハンティングする制御バルブとして表示されます。
連続プロセスプラントは、季節的な温度変動に集中して発生する迷惑な出張のパターンを通じて、大気質の問題を困難な方法で発見する傾向があります。寒波により配水配管内の溶液から水分が押し出され、乾燥機の下流で凝縮した水は計器類に直接的な脅威となります。パルプや紙の環境では、化学雰囲気がこのリスクをさらに悪化させます。これは、微細な繊維の粉塵やプロセス蒸気が残留油膜と結合して、クリーンなユーティリティ環境が予測するよりも早くフィルターエレメントを汚す可能性があるためです。
この記事の作業前提: 空気の質は、サイト全体に一律に適用される単一の固定数値ではなく、機器の感度とプロセスの重要性に関連付けられた設計仕様として扱われます。
以下のセクションでは、大気の質を特定するために使用される分類システム、パルプ、紙、製油所のサービスに最も関連する汚染経路、およびプラントがテストベンチ条件下だけでなく実際の季節負荷下で目標露点と微粒子クラスを満たしているかどうかを判断する機器の選択について説明します。
産業用圧縮空気の仕様作成には、ISA 計器空気品質規格と圧縮空気純度クラスをカバーする ISO 8573 シリーズという 2 つの参照フレームワークが支配的です。どちらも、粒子のサイズと濃度、残留油含有量、圧力露点という 3 つの軸に沿って空気の質を表します。両者が異なるのは強調点です。 ISA 計器空気品質規格は、制御および計装サービスに特化して作成されていますが、ISO 8573 クラスは、空気圧ツール、梱包ライン、およびプロセス空気にわたってより広範囲に使用されています。
精製装置および分析装置の空気の場合、圧力露点は予想される最低周囲温度より少なくとも 10 度低いことが一般的な設計マージンです。これは、分析装置のシェルターや屋外バルブ ステーションでは、空調管理された建物よりも大きな変動が生じるためです。パルプおよび紙ヘッダーのエアフィードフェルト洗浄システム、ドクターブレードアクチュエーター、および濃度トランスミッターでは、微細な繊維やコーティングの粉塵が小さなオリフィスコンポーネントの摩耗を促進するため、微粒子の管理が露点と同じくらい重要であることがよくあります。
| 品質パラメータ | 典型的な製油所計器のエアターゲット | 典型的なパルプおよび紙ヘッダーのターゲット |
|---|---|---|
| 粒子サイズ | 1ミクロン以下 | 1～3ミクロン |
| 残留油分 | 0.01mg/立方メートル以下 | 0.1mg/立方メートル以下 |
| 圧力露点 | マイナス40℃の大気中 | マイナス20℃～マイナス40℃の大気中 |
| 代表的な管理基準 | ISA 機器の空気品質基準 | ISO 8573 純度クラス 2 または 3 |
実際の目標は、平均的なコンポーネントではなく、ループ内で最も湿気に敏感なコンポーネントに対して設定する必要があるため、これらの数値は、普遍的な固定値ではなく、多くの連続プロセス サイトで使用される代表的な範囲です。
重工業全体の圧縮空気システムの現地調査では、少数の再発する汚染経路が一貫して指摘されています。それぞれの相対的な重量を理解することは、乾燥と濾過の予算をどこに優先すべきかを優先するのに役立ちます。
水分キャリーオーバーは、コンプレッサーの吸気口から引き込まれる大気湿度と、下流のどこかで圧縮空気が圧力露点以下に冷えるたびに形成される結露という 2 つの方向から同時に発生するため、リストの先頭に立っています。オイルエアロゾル残留物がこれに続き、潤滑タイプのコンプレッサーと、差圧アラームが変化をキャッチせずに定格耐用年数を超えたフィルターエレメントに主に関係しています。パルプや紙の設定への粒子の侵入は、多くの場合、コンプレッサー自体ではなく、原料準備エリア近くの開いた吸気ハウジングに引き込まれた繊維粉塵に遡ります。
アン 吸着乾燥機（二重塔型） 圧縮空気を、表面に水蒸気を物理的に吸着する乾燥剤材料 (通常は活性アルミナまたはモレキュラーシーブ) の床に通過させることによって水分を除去します。このシステムは交互のサイクルで動作する 2 つのタワーを使用するため、1 つのタワーがプロセス空気を乾燥させながら、もう 1 つのタワーが再生するため、下流のヘッダーへの供給を中断することなく連続運転が可能になります。このため、ダブルタワー設計は 24 時間稼働する抄紙機に一般的に適合しており、フェルトの調整やブレードの作動空気の中断がシート品質の変動に直接影響します。
再生方法は、このカテゴリ内での主な設計上の決定事項です。非加熱再生では、すでに乾燥した空気の一部を使用してオフラインタワーから水分を除去します。これはシンプルで信頼性が高くなりますが、全体としてより多くの圧縮空気を消費します。加熱またはブロワーパージ再生により、追加の電気負荷と若干複雑な制御シーケンスを犠牲にして空気消費量が削減されます。生産のピーク時に圧縮空気の需要がすでにコンプレッサーの能力に近づいているパルプおよび紙の現場では、多くの場合、加熱再生サイクルのパージ空気消費量の削減により、その複雑さが正当化されます。
製油所計器空気システムは、多くの場合、プラント空気を超えて専用の分析装置空気およびプロセスガス乾燥業務にまで拡張されます。この場合、ガス流は必ずしも大気であるとは限らず、窒素パージガス、天然ガスサンプルライン、または連続排出量モニターに供給される他のプロセスガスが含まれる場合があります。あ 特殊ガス乾燥機 は、一般的な空気の流れを想定するのではなく、特定のガスとの適合性を考慮して調整された材料の選択とシール設計により、これらの非標準のガス組成向けに設計されています。
アンalyzer shelters present a particular challenge because the sample conditioning system is sensitive to even small moisture excursions, which can bias readings on continuous emissions monitors used for regulatory reporting. A special gas dryer sized correctly for the sample flow, with dew point performance matched to the coldest expected shelter temperature, reduces the risk of a compliance monitor reporting invalid data during a winter cold snap purely because of moisture condensation inside the sample line.
| アプリケーション | 一般的なガスの流れ | 主要な設計上の考慮事項 |
|---|---|---|
| 継続的な排出モニタリング | サンプルガスとパージ窒素 | シェルターの温度に関係なく一貫した露点 |
| プロセスガス調整 | 天然ガスまたはプロセス副生ガス | 炭化水素含有量との材料適合性 |
| パイロットガスおよび都市ガス乾燥 | 燃料ガスまたは不活性パージガス | 変動流量下でも信頼性の高い再生サイクル |
乾燥装置は、気流が乾燥剤床または冷却コイルに到達する前に、バルク液体、油エアロゾル、および粗粒子から保護されると、最高の性能を発揮します。これは段階的濾過の役割であり、通常は凝集プレフィルターとそれに続く汎用微粒子フィルターとして配置され、下流に運ばれる乾燥剤の微粒子を捕集するために乾燥機の後に研磨フィルターが配置されます。あ 圧縮空気フィルター 各段階で正しいミクロン定格で選択すると、ドライヤの耐用年数が延び、計画外の差圧トリップの頻度が減ります。
各フィルターステージ間の差圧は、圧縮空気システムで利用できる最も有用なメンテナンス指標です。圧力降下の上昇は、完全な詰まりが発生するかなり前に要素に負荷がかかっていることを示すためです。目に見える圧力計のアラームを待つのではなく、この値を一定の間隔で記録するサイトでは、生産のピーク時に報告される緊急要素の変更が一貫して少なくなります。
すべての基準で単一の乾燥技術が勝てるということはありません。以下の比較では、パルプ、紙、製油所の意思決定者に関連する 5 つの実際的な側面に対して、冷蔵乾燥、乾燥剤乾燥、膜乾燥を設定しています。
乾燥剤システムは常に達成可能な露点で最高のスコアを獲得しているため、製油所の計器空気仕様は吸着技術に傾いています。冷凍式乾燥機は、エネルギー使用量と設置面積に関しては優れていますが、製油所の分析装置の空気がしばしば要求する低露点には到達できません。膜ドライヤーは、大容量のヘッダー空気ではあまり一般的ではありませんが、流量要件がそれほど高くない小規模な専用計器ループにコンパクトでメンテナンスの少ないオプションを提供します。
圧縮空気の需要と周囲条件は両方とも年間を通して変化するため、単一の設計点に基づいて乾燥機のサイズを決定すると、湿度は高いものの、特別な注意を払うほど気温がまだ下がっていない肩の季節に、プラントが十分に保護されないままになる可能性があります。
2 本の線の間のギャップが、機器を保護する実際のマージンです。適切なサイズの吸着乾燥機は、周囲の湿度の変動に関係なく、毎月平坦で低い達成露点を維持します。これがまさに、製油所の仕様が、冬季条件にさらされる屋外計器の空気流に対して冷却乾燥ではなく乾燥剤乾燥を必要とする傾向がある理由です。
計画外の旅行後に大気依存制御システムのメンテナンス ログを確認すると、根本原因の一貫したパターンが明らかになります。
水分関連のイベントは、パルプ、紙、製油所のサイト全体で調査されたほぼすべてのデータセットで発生しており、事後対応のメンテナンスではなく、正しい乾燥機の選択によって最も直接的に対処されるカテゴリでもあります。バルブの氷結は、頻度はそれほど高くありませんが、信頼性の高い制御に対するプロセスの要求も最も高まる一年で最も寒い日という、考えられる限り最悪の時期に発生する傾向があります。
適切に設計された空気処理トレインは、プラントの種類に関係なく、一貫したシーケンスに従います。ステージをスキップしたり、ピーク流量に比べてステージのサイズを小さくしたりすると、汚染の負担がライン内の次のコンポーネントに移ります。
各段階はその後の段階を保護します。アフタークーラーは、圧縮により空気がまだ熱いうちに、凝縮によって大量の水分の大部分を除去します。液体の水が乾燥剤床に到達すると媒体が損傷する可能性があるため、合体プレフィルターは乾燥機の前にオイルエアロゾルと残留液体を捕らえます。乾燥機の後の研磨フィルターは、特に下流に移動する乾燥剤の細かい粉塵を捕捉するために存在し、最終使用時点で傷つきやすい機器のコンポーネントを保護します。
実際の負荷は季節の湿度や生産率によって変化するため、固定のカレンダー日付だけではなく、測定された差圧と露点の傾向に基づいてメンテナンス カレンダーを設定すると、より信頼性の高い結果が得られます。
| コンポーネント | 一般的な検査間隔 | 一次障害インジケーター |
|---|---|---|
| 合体プレフィルター element | 6 ～ 12 か月ごと | 差圧が定格限界を超えている |
| 乾燥剤 bed | 3～5年 | 通常のサイクル運転にもかかわらず露点が上昇 |
| タワー切換弁 | アンnual inspection | 聞こえるサイクリング遅延または不完全な再生 |
| 研磨 filter element | 6 ～ 12 か月ごと | 使用時に目に見えるダストキャリーオーバー |
| 凝縮水の排水 | 四半期ごとの機能テスト | サイクル中のパージの失敗、または継続的なブリード |
差圧と露点をトレンド変数として追跡するプラントは、プロセス計装のトレンドを追跡する方法と同様に、稼働イベントになる数週間前にパフォーマンスの低下を発見する傾向があります。これは低コストの手法であり、単一の機器のアップグレードではなく、主に緊急停止の回避によって元が取れます。
ほとんどの製油所の計器空気仕様では、サイトで予想される最低周囲温度より少なくとも 10 ℃低い圧力露点を要求しており、多くのサイトでは冬季の屋外バルブ ステーションや分析装置シェルターをカバーするために、マイナス 40 ℃の大気環境を目標としています。
工場環境内を循環する微細な繊維やコーティングの粉塵が圧縮空気の吸入口に入り込み、小さなオリフィスの空気圧コンポーネントの摩耗を促進する可能性があるため、微粒子の濾過は二次的な問題として扱われるのではなく、水分管理と並んで優先されます。
特殊なガス乾燥機は、標準的な大気の流れを想定するのではなく、分析システムで使用されるサンプルガスやパージ窒素などの特定のプロセスガス組成に合わせて材料とシールの互換性を備えて設計されています。
ダブルタワー設計により、1 つのタワーでプロセス空気を乾燥させながら、もう 1 つのタワーでプロセス空気を再生することができるため、中断のない連続的な空気供給がサポートされ、単一タワーまたはバッチシステムで発生する乾燥ギャップが回避されます。
交換は、固定カレンダー間隔だけではなく、測定された差圧が定格制限を超えたときに行うのが最適ですが、ほとんどの凝集要素と粒子要素はベースラインとして 6 ～ 12 か月のサイクルで検査されます。
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