Выбор PSA-генератора азота — это не только вопрос производительности и цены. Ошибка на этапе подбора может привести к нестабильной чистоте азота, недостаточному расходу, повышенному энергопотреблению и преждевременному износу углеродного молекулярного сита.
Поэтому при выборе PSA-генератора азота необходимо оценивать всю систему в комплексе:
воздушный компрессор → подготовка сжатого воздуха → PSA-генератор → ресивер азота → конечный потребитель.
Если оборудование подбирается с расчетом на многолетнюю эксплуатацию, важно учитывать не только текущие требования производства, но и стабильность системы, будущие нагрузки и совокупные эксплуатационные расходы.
1. Сначала определите реальные требования к азоту
До выбора конкретной модели необходимо определить четыре основных параметра:
- требуемую чистоту азота;
- средний и максимальный расход;
- необходимое рабочее давление;
- требования к влажности газа.
Чистота азота
Более высокая чистота не всегда означает более правильный выбор.
Чем выше требуемая чистота, тем больше сжатого воздуха обычно требуется для производства одного кубометра азота. Поэтому избыточные требования увеличивают как первоначальную стоимость системы, так и последующие расходы на электроэнергию.
Например, для процессов, которым достаточно азота порядка 99 %, можно рассматривать PSA-генератор азота 99 %, не переплачивая за ненужную сверхвысокую чистоту.
Для более требовательных процессов применяются системы 99,9 %, 99,99 % или решения с дополнительной очисткой.
Главный принцип прост:
выбирайте не максимально возможную чистоту, а минимальную чистоту, которая стабильно удовлетворяет требованиям технологического процесса.
Производительность
Производительность PSA обычно указывается в Nm³/h, однако ориентироваться только на среднее потребление нельзя.
Необходимо учитывать:
- пиковый расход;
- продолжительность пиков;
- количество одновременно работающего оборудования;
- возможное расширение производства.
Если пики кратковременные, часть нагрузки может компенсировать правильно рассчитанный ресивер. Если высокий расход сохраняется длительное время, генератор должен обеспечивать его непосредственно.
При этом производительность необходимо сравнивать при одинаковой чистоте азота, поскольку с повышением чистоты полезный выход газа обычно уменьшается.
2. Правильно определите давление и точку росы
Давление на входе непосредственно влияет на работу PSA-системы.
При расчете необходимо учитывать не только давление воздушного компрессора, но и потери на фильтрах, осушителе и трубопроводах.
Если конечному оборудованию требуется высокое давление азота, например в некоторых процессах лазерной резки, может применяться отдельный азотный бустер. Это часто рациональнее, чем повышать давление всей системы сжатого воздуха.
Не менее важна точка росы.
Чистота азота и его влажность — разные параметры. Газ может иметь высокую концентрацию N₂, но при этом не соответствовать требованиям производства по содержанию влаги.
Для особо чувствительных процессов может потребоваться дополнительная осушка или доочистка. Поэтому требования к точке росы следует определять отдельно от требований к чистоте.
Шаг 2. Проверьте давление
PSA работает за счет циклической адсорбции под давлением и регенерации после его снижения.
Поэтому давление исходного воздуха является частью расчетных характеристик оборудования.
Для представленной линейки PSA LINGYU предусмотрен рабочий диапазон входного давления сжатого воздуха порядка 0,5–0,8 МПа в соответствующей конфигурации.
Если фактическое давление на предприятии значительно отличается от расчетного, номинальную производительность нельзя считать неизменной.
Особенно важно учитывать перепад давления на:
- предварительных фильтрах;
- осушителе;
- трубопроводе;
- клапанах;
- самом генераторе.
PSA необходимо рассчитывать по давлению непосредственно на его входе, а не только по уставке воздушного компрессора.
Если потребителю требуется высокое давление
Некоторым процессам требуется давление азота выше того, которое рационально получать непосредственно PSA-генератором.
В этом случае схема может включать:
PSA → ресивер азота → азотный бустер → ресивер высокого давления → потребитель.
Такое решение необходимо рассчитывать как единую систему.
Просто повышение давления всей линии сжатого воздуха ради одного высоконапорного потребителя обычно не является наиболее энергоэффективным подходом.
3. Обратите особое внимание на углеродное молекулярное сито
Carbon Molecular Sieve (CMS) — основной рабочий материал PSA-генератора.
На его долговечность влияют:
- качество самого CMS;
- объем загрузки;
- равномерность заполнения колонн;
- конструкция удержания адсорбента;
- качество исходного сжатого воздуха;
- стабильность циклов адсорбции и регенерации.
При выборе оборудования полезно уточнить у производителя марку и количество CMS, а также способ предотвращения его перемещения и пылеобразования.
При этом обещание «CMS прослужит 10 лет» само по себе не является гарантией долговечности.
Даже качественный адсорбент может быстро потерять рабочие свойства при попадании жидкой воды, масла или большого количества загрязнений.
Поэтому для длительного срока службы CMS качество предварительной подготовки воздуха не менее важно, чем качество самого адсорбента.
