Lääketeollisuuden tehtaan paineilman kuivaimien päivitys nollapuhalluspuhalletuun desikanttikuivausjärjestelmään

Tapausraportti: suuri lääketeollisuuden tehdas ratkaisi kosteus- ja saastumisongelmat uusilla puhallinregeneroituilla adsorptiokuivaimilla (–40 °C kastepiste, öljytön). Laitteet toimitettiin, asennus suoritettiin ja ROI-mittarit esiteltiin yksityiskohtaisesti.  

Asiakkaan tausta:  Yunnan Baiyao Group Co., Ltd. on johtava lääketeollisuuden valmistaja Yunnanin provinssissa ja tuottaa laajaa tuotevalikoimaa, johon kuuluvat muun muassa perinteinen kiinalainen lääketiede ja nykyaikaiset lääkkeet, joista jotkin vaativat erinomaisen puhtaan ja kuivan paineilman. Asiakkaan nykyinen ilmajärjestelmä palveli useita tuotantolinjoja, mutta vanhentuneet kuivaimet eivät enää täyttäneet tiukkoja ISO 8573-1 -luokkavaatimuksia. Tehtaan toiminta on 24/7, ja jopa lyhyt käyttökatkos aiheuttaa suuria tappioita ja tuotteen hukkaamista.

Ongelmat:  Asiakas kohtasi toistuvaa kosteuskontaminaatiota ilmanjohtoissa. Olemassa olevat jäähdytettyjä kuivaimia sallivat joskus kondensaatin mukana kulkeutumisen, mikä vaaransi steriliyttä. Koska alkuperäisessä järjestelmässä käytettiin pieniä lämmittämättömiä kuivaimia, suuria määriä puhdistusilmaa menetettiin (20–25 % kauttajuoksevasta ilmavirrasta), mikä tuhlaa energiaa. Huippukuukausien kesäolosuhteissa kastepiste nousi yli –20 °C:n, mikä oli alapuolella vaadittua tasa-arvoa. Asiakkaan tarve oli kuivaimen päivitys, joka:

• Saavuttaisi vakaa alhainen kastepiste (≤ –40 °C) kaikilla kuormitustasoilla.
• Poistaisi puhdistusilman menetyksen (nollapuhdistus-toiminto) energiankulutuksen vähentämiseksi.
• Varmaisi öljytön ilman (koska öljytön ruuviilmakompressori edellä ei saanut altistua kontaminaatiolle).
• Sopisi olemassa olevaan kompressorihuoneen asettelun sisään ilman merkittäviä putkityöskentelyjä.

Ratkaisumme:  Ehdotimme puhallinregeneroituja, kaksitorneista adsorptiokuivausjärjestelmää  tehtaalle mukautettuna sen ilmavirtaan. Toimialueeseen kuului:

• Varusteet:  Neljä suurta mallia HR-350SGRD  adsorptiokuivaimet (2100 m³/h kumpikin, vastaa 35 m³/min) lämmitetyllä puhaltimella tuettuna regeneraationa. Jokaisessa kuivaimessa on kaksi ruostumatonta terästä valmistettua tornia, jotka on täytetty korkeakapasiteettisellä kuivausaineella (aktivoitu alumiinioksidi + molekyylisieppi). Regeneraatio suoritetaan sähkölämmittimellä (150–200 °C), jota yhdistetään korkeatehollinen puhaltin, joka imaisee ympäristöilmaa, mikä poistaa tarpeen purkutilan käytöstä purkuprosessissa. Jäähdytys tapahtuu saman puhaltimen avulla käyttämällä lämmittämätöntä ympäristöilmaa. Tämän seurauksena käytetään käytännössä nolla paineilmaa toiminnan aikana. Järjestelmä voi säännöllisesti saavuttaa painepistedewapisteeksi ≤ –40 °C standarditoimintaolosuhteissa, täyttäen ISO 8573-1 -standardin luokan 2 vaatimukset kosteuden osalta.
• Ilman suodatus:  Toimitettiin esisuodattimet ja jälkisuodattimet (0,01 μm FDA-luokan koalesoivat suodattimet), jotta öljyn kulkeutuminen estetään täysin.
• Ohjausjärjestelmä:  Edistynyt PLC-ohjain (Sigma Electric Controls) ohjaa tornien kytkentää, seuraa kastepistettä (verkkosensori) ja painetta sekä optimoi imurin nopeutta. Tilan ja hälytysten tarkastelua varten tarjoiltiin kosketusnäyttöliittymä. Järjestelmä on integroitu tehtaan DCS-järjestelmään etäseurantaa varten.
• Suorituskyvyn tekniset tiedot:  Kuivaimet takaa –40 °C:n painekastepisteen täydellä kuormalla (–70 °C mahdollista osakuormalla) öljytön ilmanlaatu (ISO-luokka 1 suodattimien jälkeen). Imuri kuluttaa vain 0,10 kW/m³/min, mikä on huomattavasti vähemmän kuin lämpönton kuivaimen purkutappiot.
• Ilman suodatus:  Esisuodattimet (0,01 μm hiukkassuodattimet, FDA:n vaatimusten mukaiset materiaalit) poistavat mahdollisen putkistosta tulevan pölyn tai kompressorin kulumisjätteet; jälkisuodattimet (0,01 μm) kiinnittävät mahdolliset kuivaintornien desikaatin hienojauheet, varmistaen steriilin luokan ilmanlaadun lääketeollisuuden tuotantolinjoille.
• Ohjausjärjestelmä:  Edistynyt PLC-ohjain (esim. Siemens S7-1200 tai vastaava) ohjaa torninvaihtoa, seuraa kastepistettä (verkko-anturi) ja painetta sekä optimoi imurin nopeutta. Kosketusnäyttöön perustuva käyttöliittymä (HMI) näyttää järjestelmän tilan ja hälytykset. Järjestelmä on integroitu tehtaan DCS-järjestelmään etäseurantaa varten.
• Suorituskyvyn tekniset tiedot:  Kuivaimet takaa vakaa painekastepisteen ≤ –40 °C täydellä kuormalla ja tyypillisissä ympäristöolosuhteissa. Regenerointi-imuri kuluttaa tyypillisesti 0,10–0,12 kW kuivaimen kapasiteetin m³/min kohti, mikä on huomattavasti vähemmän kuin lämpöntoimisen kuivaimen 15–25 %:n purkupuhallusmenetys. Tuotettu ilman laatu täyttää ISO 8573-1 -standardin luokan 1 öljyä kohtaan (≤ 0,01 mg/m³) ja luokan 2 kosteutta kohtaan (≤ –40 °C:n painekastepiste).

Kuva: Puhtaussaliin tuotantolinja lääketeollisuuden tilassa (esimerkkitarkoituksiin).

Toimitus ja asennus:  Projekti noudatti rakennettua aikataulua: järjestelmän suunnittelu ja tekniset piirrokset hyväksyttiin neljässä viikossa. Kokoonpannun kuivaimien tehdasvalvontakoe (FAT) suoritettiin tehtaallamme ennen lähettämistä. Toimitus kohteeseen tapahtui kolme viikkoa FAT-kokeen jälkeen. Asennus (alla kuvattu) kesti kaksi viikkoa: kiinnitys, putkistointi, sähköliitännät ja ohjauskaapelointi.

Asennuksen jälkeen suoritimme seitsemän päivän käynnistys- ja ottamisvaiheen, johon kuului paikallisvalvontakoe (SAT) ja toimintakelpoisuuden (OQ) dokumentointi lääketeollisuuden standardien mukaisesti. Parametrit (kastepiste, energiankulutus) tallennettiin ja ne osoittivat välittömästi vaaditun vaatimustason täyttymisen. Käyttäjäkoulutus ja lopullinen hyväksyntäraportti toimitettiin asiakkaalle.

Tulokset/edut:  Uudet nollapuhalluskuivaimet ratkaisivat kaikki ongelmat. Tärkeimmät edut ovat:

• Vakaa kastepiste:  Ilman kastepiste on nyt vakaa –45 °C täydellä kuormituksella, ja huippuarvotkin pysyvät edelleen alle –40 °C:n (aiemmin –20 °C).
• Energiansäästö:  Paineilman puhdistuksen poistaminen vähensi paineilman tuotannon energiankulutusta noin 15 %:lla (eli energiaa, joka muuten hukattaisiin puhdistusilmana). Mitattu imurin teho on vain noin 10 % siitä lisäkompressorin energiasta, jonka lämmötön kuivain kuluttaisi sen puhdistusilman menetyksen vuoksi. Arvioitu vuotuinen sähkön säästö on ≈¥160,000 (paikallisella teollisuussähkön hinnalla 0,8 ¥/kWh). Vertailua varten voidaan todeta, että puhdistusmenetysten poistaminen säästää tyypillisesti 15–20 % kompressorin energiasta, mikä on huomattavasti enemmän kuin lämmön talteenoton menetelmien 10–12 %:n säästö.
• Vähennetty huolto:  Imuripohjainen regenerointikierros toimii jatkuvasti vähäisellä kulumalla (ei puhdistusventtiilejä, jotka vaihtelisivat tilaa). Kuivaimen desikaatin elinikä on pidennetty. Ensimmäisten kuuden kuukauden aikana jatkuvassa 24/7-toiminnassa ei ole tapahtunut yllättäviä huoltotarpeita tai vikoja, mikä osoittaa erinomaista luotettavuutta.
• Saasteiden poistaminen:  Öljytönten kompressorien ja tarkan suodatuksen avulla asiakas huomauttaa, että nolla  öljy- tai kosteusvikoja ei ole esiintynyt käyttöönoton jälkeen. Tuotteen laatu on parantunut.

Asiakas on erittäin tyytyväinen avainvalmisratkaisuun. Suorituskykymitta  rOI:n osoittamiseksi kirjattiin tiedot: energiakustannukset laskivat noin 12 %. Uuden järjestelmän erityinen energiankulutus (kW per m³/min) parani 50 % verrattuna aiempiin ilman lämmitystä toimiviin kuivureihin. Järjestelmä maksautui alle kolmessa vuodessa.

Kuten yhden tehtaan insinööri sanoi: " Uudet kuivurit tuottavat luotettavaa kuivaa ilmaa ja vähentävät sähkönkulutustamme – täsmälleen sitä me tarvitsimme. ”