PSA制氮裝置設(shè)備節(jié)能技術(shù)研究

隨著國民經(jīng)濟(jì)高速的發(fā)展，PSA變壓吸附制氮技術(shù)在各領(lǐng)域的不斷成功應(yīng)用，各行業(yè)對(duì)氮?dú)獾男枨蟪什粩嗌仙内厔荩?duì)PSA技術(shù)提出了更高的要求。瑞氣推出了節(jié)能制氮機(jī)，相同配置參數(shù)下具有低能耗的特點(diǎn)，陜西成林機(jī)電制氮空分裝置歡迎新老客戶咨詢。

一、目前PSA（變壓吸附）制氮設(shè)備的現(xiàn)狀

眾所周知，目前PSA（變壓吸附）制氮設(shè)備的特性是：當(dāng)實(shí)際產(chǎn)氣量小于設(shè)備的額定產(chǎn)氣量時(shí)，產(chǎn)品氣純度會(huì)上升。此時(shí)，設(shè)備的能耗是怎么變化的呢？以下先來討論這個(gè)問題：

PSA制氮設(shè)備的能耗部件有3個(gè)：空氣壓縮機(jī)、空氣凈化組件（冷干機(jī)或吸附干燥機(jī)）和控制系統(tǒng)；以純度99.9%的PSA制氮設(shè)備為例，3者之間能耗所占的比例約為180：6：1，空氣壓縮機(jī)占總能耗的96%，所以，我們探討能耗，可直接分析壓縮空氣的消耗。

PSA制氮設(shè)備消耗壓縮空氣的部件是氧氮分離裝置，也是PSA制氮設(shè)備的核心部分；氧氮分離裝置是通過兩只裝有吸附劑（分子篩）的吸附塔不停的循環(huán)工作來實(shí)現(xiàn)連續(xù)產(chǎn)氣的：當(dāng)一只吸附塔在升高壓力吸氧產(chǎn)氮時(shí)，同時(shí)另一只吸附塔在放空降壓脫氧再生（并用少量成品氮?dú)獯祾撸?，通常情況下60秒切換一次，每個(gè)塔各完成一次吸氧產(chǎn)氮和脫氧再生稱之為一個(gè)吸附周期，如此交替循環(huán)工作，不斷產(chǎn)出氮?dú)?。由此可以看出進(jìn)入設(shè)備的壓縮空氣共通過四路排出設(shè)備：

1、產(chǎn)品氮?dú)?，通過用戶用氣管路連續(xù)排出；

2、吸附劑再生時(shí)的吹掃氣（通常為額定產(chǎn)品氣的15%），通過設(shè)備消聲器連續(xù)排出；

3、富氧廢氣，一個(gè)吸附周期通過設(shè)備消聲器間斷放空兩次（以99.9%氮?dú)鉃槔?，通常消?0%的壓縮空氣）。

4、儀表氣，通常有自動(dòng)控制的氣動(dòng)閥，電磁閥的驅(qū)動(dòng)氣、分析儀表采集的樣氣等等，而這些壓縮氣占整個(gè)PSA制氮設(shè)備系統(tǒng)消耗氣量的很小一部分，大概在0.1%左右，所以，在此不考慮。

用以上分析為基礎(chǔ)，當(dāng)實(shí)際用氣量下降為PSA制氮設(shè)備額定產(chǎn)氣量的“x%”時(shí)，對(duì)耗氣量“Q耗”的變化情況做以下分析：由于吸附周期沒有改變，所以富氧廢氣的放空總量沒有變化（仍占70%的壓縮空氣）；同樣，吹掃氣總量也沒有變化（具體原理下有解析），計(jì)算出“x%”與耗氣量“Q耗”的關(guān)系：

Q耗=Q額（0.85+0.3x%）/1.15

注：Q額為設(shè)備在額定產(chǎn)氣量時(shí)的耗氣量

舉例說明：純度為99.9%，產(chǎn)氣量為100m3/h的PSA制氮設(shè)備，額定耗氣量為383m3/h，當(dāng)實(shí)際用氣量為50m3/h時(shí)，設(shè)備的耗氣量為：Q耗=383×87%=333m3/h

從以上計(jì)算結(jié)果可觀察出：當(dāng)實(shí)際用氣量為額定氣量的50%時(shí)，設(shè)備的耗氣量為額定氣量時(shí)的87%。PSA制氮設(shè)備在負(fù)荷變化的情況下，能耗的變化很不理想！但是大多數(shù)用戶的用氣工藝要求中，存在用氮高峰時(shí)段和低峰時(shí)段或者是間歇性用氮。而在使用過程中的低峰時(shí)段或間歇用氮時(shí)，產(chǎn)品氮?dú)饧兌壬仙芎南陆挡焕硐?，甚至在某些特定的用氣工藝下，氮?dú)饧兌鹊纳仙炊鴷?huì)不利于正常生產(chǎn)，這樣就直接導(dǎo)致能源浪費(fèi)和生產(chǎn)質(zhì)量下降！

經(jīng)過以上敘述，目前PSA制氮設(shè)備從能耗和負(fù)荷的角度看，有3個(gè)需要改進(jìn)的問題：

1、當(dāng)產(chǎn)氣量減小時(shí)，設(shè)備的回收率（或者稱“空氮比”）明顯降低，導(dǎo)致能源的大量浪費(fèi)，不具備隨產(chǎn)氮負(fù)荷變化而降低能耗的能力（簡稱“負(fù)荷適應(yīng)功能”）；

2、當(dāng)產(chǎn)氣量減小或波動(dòng)時(shí)，會(huì)使產(chǎn)品氣純度上升或不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品氣質(zhì)量；

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