Kislorodni har kuni iste'mol qiladigan zavodlar uchun etkazib beriladigan tsilindrlar va joylarda kislorod ishlab chiqarish o'rtasidagi xarajat farqi ko'rsatilgan gaz narxiga bog'liq. Silindrga asoslangan tizim kislorod ishlab chiqarish, siqish, saqlash va tashishni zavoddan tashqariga olib chiqadi, joyidagi PSA tizimi esa ushbu funktsiyalarning aksariyatini ishlab chiqarish ob'ektiga o'tkazadi. Natijada paydo bo'lgan xarajatlar tarkibi sotib olish va etkazib berish modelidan elektr energiyasi, kompressor, texnik xizmat ko'rsatish va jihozlardan foydalanish modeliga o'zgaradi.
Silindr kislorodi: an'anaviy ta'minot zanjiri qanday ishlaydi
Sanoat tsilindridagi kislorod odatda ishlab chiqarish, siqish, to'ldirish, tashish, saqlash va bosimni pasaytirish ketma-ketligi orqali foydalanuvchiga etib boradi. Kislorod markaziy gaz zavodida ishlab chiqariladi va po'lat yoki alyuminiy tsilindrlarga siqiladi. Silindr dizayni va mahalliy qoidalarga qarab, sanoat tsilindrlari yoqilg'i quyish shoxobchasida taxminan 150-200 bargacha to'ldirilishi mumkin.
Zavodda silindrlar alohida-alohida yoki kollektor orqali bir nechta tsilindrlarni banklarga birlashtiradi, shunda operatorlar jarayonni darhol to'xtatmasdan bo'sh bankdan to'ldirilgan bankka o'tishlari mumkin. Keyin bosim regulyatorlari silindr bosimini burnerlar, kesish uskunalari, shamollatish tizimlari yoki boshqa kislorod iste'mol qiluvchi uskunalar tomonidan talab qilinadigan ish bosimiga kamaytiradi.
Foydalanish mumkin bo'lgan kislorod miqdori faqat silindrning nominal bosimi bilan belgilanmaydi. Silindrdagi suv hajmi, to'ldirish bosimi, gaz harorati va silindrni almashtirishdagi qoldiq bosim haqiqiy foydalanishga ta'sir qiladi. Agar gazning katta miqdori ichkarida qolsa, silindrlar almashtirilsa, zavod ishlab chiqarish jarayoniga kirmagan gaz uchun to'langan.
Saytda PSA kislorod ishlab chiqarish: tizim tuzilishi
SaytdaPSA kislorod tizimisiqilgan atmosfera havosidan kislorod hosil qiladi. Oddiy o'rnatish havo kompressori, havo qabul qilgich, zarrachalar va birlashtiruvchi filtrlar, adsorbsion idishlar, kommutatsiya klapanlari, kislorod qabul qiluvchi, kislorod analizatori, PLC boshqaruv tizimi, bosim regulyatori va kislorod taqsimlash quvurlarini o'z ichiga oladi.
Adsorbsion idishlarda molekulyar elak materiali, odatda zeolit mavjud. Materiallar bosim ostida azot va kislorod bilan turlicha ta'sir o'tkazadi. Adsorbsiya bosqichida siqilgan havo bitta idishga kiradi, azot molekulyar elakda ushlanib qoladi va kislorod bilan boyitilgan gaz oqimi kislorod qabul qiluvchi tomon chiqib ketadi.
Tizim odatda ikki yoki undan ortiq adsorbsion idishlardan foydalanadi. Bir tomir kislorod ishlab chiqarsa, boshqa tomir depressurizatsiya va regeneratsiyaga uchraydi. Kommutatsiya klapanlari gaz yo'lini dasturlashtirilgan tsiklga muvofiq boshqaradi. Ushbu tartibga solish bir idishga azotni adsorbsiyalash imkonini beradi, boshqasi esa ilgari saqlangan azotni chiqaradi.
Kislorod qabul qiluvchisi ishlab chiqarishni lahzali jarayon talabidan ajratib turadi. U qisqa muddatli oqim tebranishlarini o'zlashtira oladi va adsorbsion qatlamlarni kislorod iste'molidagi har bir o'zgarishlarni kuzatishni talab qilish o'rniga quyi oqim bosimini barqarorlashtirishi mumkin.
ThePSAsikl asosan bosim, adsorbsiya, depressurizatsiya va regeneratsiya bosqichlaridan iborat. Siqilgan havo avval havoni tozalash bo'limidan o'tadi, bu erda suv, yog 'aerozollari va zarrachalar havo molekulyar elakka yetib borgunga qadar chiqariladi.
Adsorbsiya paytida ishlaydigan idish bosim ostida qoladi, azot esa afzalroq adsorbsiyalanadi. Kislorod va argon yotoqdan o'tib, mahsulot gazini hosil qiladi. Adsorbsion quvvati ish chegarasiga yaqinlashganda, boshqaruv tizimi gaz yo'lini o'zgartiradi va idishni regeneratsiyaga yuboradi.
Regeneratsiya jarayonida tomir bosimi pasayadi va adsorbsiyalangan azot molekulyar elakdan chiqib ketadi. Ba'zi PSA konfiguratsiyalari tozalash yoki tenglashtirish uchun mahsulot kislorodining bir qismini ishlatadi, boshqa konfiguratsiyalar esa gaz yo'qotishlarini kamaytirish uchun idishlar orasidagi bosimni tenglashtirishdan foydalanadi. Aniq tsikl tomir hajmiga, molekulyar elakning xususiyatlariga, maqsadli tozaligiga, tiklanishiga va kerakli kislorod oqimiga bog'liq.
Shuning uchun xarid qilish uchun kislorodning tozaligi kislorodning tiklanishi va o'ziga xos quvvat sarfi bilan birga baholanishi kerak. Kerakli kislorod tozaligini oshirish mahsulot kislorodi birligiga talab qilinadigan siqilgan havo miqdorini oshirishi mumkin, bu esa kompressor energiya sarfini oshirishi mumkin.
Xarajatlar tarkibi: silindrlarni to'ldirish va PSA ishlab chiqarish
Silindr kislorodi bir nechta takrorlanadigan xarajat komponentlarini yaratadi. Zavod kislorodning o'zi, silindrni ijaraga olish yoki xizmat ko'rsatish to'lovlari, tashish, yuklash va tushirish, saqlash va silindrlarni almashtirish uchun operator mehnatini to'lashi mumkin. Bu xarajatlar etkazib berish chastotasi va kislorod iste'moli bilan ortadi.
PSA ishlab chiqarish davriy xarajatlarni elektr energiyasi va jihozlarga texnik xizmat ko'rsatishga o'tkazadi. Kompressor odatda elektr iste'molining asosiy qismini tashkil qiladi, chunki atmosfera havosi adsorbsion idishlarga kirishdan oldin siqilishi kerak. Filtrlar, klapanlar, kislorod analizatorlari, muhrlar va molekulyar elak materiallari ham hayot aylanishining narxiga hissa qo'shadi.
| Xarajat komponenti | Silindr ta'minoti | Saytdagi PSA |
|---|---|---|
| Kislorod sotib olish | Takroriy gaz zaryadi | Oddiy ishlab chiqarish uchun talab qilinmaydi |
| Transport | Majburiy | Odatda olib tashlangan |
| Tsilindrni boshqarish | Majburiy | Oʻchirildi |
| Kompressor elektr energiyasi | Yetkazib beruvchi tomoni | Zavod tomoni |
| Uskunaga investitsiyalar | Zavodda past | Majburiy |
| Havo bilan ishlov berish | Yetkazib beruvchi tomoni | Saytda talab qilinadi |
| Saqlash | Tsilindrni inventarizatsiya qilish | Kislorod qabul qiluvchi |
| Xizmat | Regulyatorlar, klapanlar, kollektorlar | Kompressor, klapanlar, filtrlar, analizator |
| Zaxira ta'minoti | Qo'shimcha silindrlar | Silindr yoki boshqa zaxira manba |
Taqqoslashda bir xil kislorod miqdori, tozaligi, bosimi va ish muddati qo'llanilishi kerak. Tsilindr kotirovkasini $/tsilindrdagi PSA elektr quvvati bilan $/kVt/soat bilan taqqoslash, ikkala tizimni ham foydalanish mumkin bo'lgan kislorodning bir Nm³ narxiga aylantirmasdan, noto'g'ri xulosa chiqarishi mumkin.
Nima uchun kislorod iste'moli darajasi xarajat tenglamasini o'zgartiradi
Kislorod iste'moli iqtisodiy taqqoslashda eng kuchli o'zgaruvchilardan biridir. Qisqa ishlab chiqarish smenasida 10 Nm³/soat quvvat sarflaydigan zavod 24 soat davomida uzluksiz 100 Nm³/soat quvvat sarflaydigan korxonadan ancha farq qiladi.
Tsilindrni etkazib berish uchun yuqori iste'mol to'g'ridan-to'g'ri etkazib berilishi, saqlanishi, ulanishi va almashtirilishi kerak bo'lgan silindrlar sonini oshiradi. Agar kunlik iste'mol mavjud kollektorning imkoniyatlaridan oshsa, qo'shimcha silindrli banklar yoki tez-tez etkazib berish talab qilinishi mumkin.
PSA ishlab chiqarish uchun yuqori uzluksiz yuk uskunalardan foydalanishni oshirishi va asosiy kapital xarajatlarini katta hajmdagi kislorod bo'ylab taqsimlashi mumkin. Shu bilan birga, kompressor va adsorbsion idishlar kerakli oqim uchun o'lchamlarga ega bo'lishi kerak va maksimal quvvatga yaqin ishlash o'ziga xos energiya sarfini va kislorodning tiklanishini o'zgartirishi mumkin.
Shuning uchun amaliy taqqoslash kislorod iste'molini quyidagicha hisoblashi kerak:
Yillik kislorod talabi=Kislorod oqimi × Ish vaqti × Ish kunlari
Olingan yillik Nm³ ko'rsatkichi etkazib berilgan kislorodni joyida ishlab chiqarish bilan solishtirish uchun umumiy asos bo'lib xizmat qiladi.
Elektr energiyasi va siqilgan havo iste'moli
Saytdagi tizimda elektr energiyasini iste'mol qilish kompressor bosimi, kirish havo harorati, kompressor samaradorligi, havoni tozalash bosimining pasayishi, adsorbsiya davri konfiguratsiyasi va kislorodni qayta tiklash bilan kuchli ta'sir qiladi.
Misol uchun, agar tizim 0,8 kVt / Nm³ kislorod iste'mol qilsa va sanoat elektr energiyasi $ 0,10 / kVt soatga tushadi, elektr komponenti taxminan $ 0,08 / Nm³ ni tashkil qiladi. Bu raqam kompressorga texnik xizmat ko'rsatish, filtrlar, valflarni almashtirish, kislorod tahlili yoki kapitalni tiklashni o'z ichiga olmaydi.
Siqilgan havo sifati ham operatsion xarajatlarga ta'sir qiladi. Adsorbsion qatlamlarga kiradigan suv molekulyar elakning ishlashini o'zgartirishi mumkin, yog'ning ifloslanishi esa adsorbent yuzasiga zarar etkazishi mumkin. Shuning uchun havo filtrlari quyi oqim qismlarini himoya qilishdan ko'proq narsani qiladi; ular adsorbsion materialning holatini ham nazorat qiladi.
Xarid qilish bo'yicha muhandislar kislorod ishlab chiqarish xarajati sifatida kompressor motorining nominal kVtini ishlatishdan ko'ra, etkazib beruvchidan belgilangan kislorod oqimi va tozaligida o'ziga xos quvvat sarfini talab qilishlari kerak.
Bosim, tozalik va oqim talablari
Kislorod tozaligi va etkazib berish bosimi birgalikda belgilanishi kerak, chunki ular tizim dizayniga ta'sir qiladi. Taxminan 90-93% kislorod talab qiladigan jarayon 95% dan yuqori kislorod talab qiladigan jarayondan boshqa PSA konfiguratsiyasidan foydalanishi mumkin.
Silindr kislorodi yuqori bosimda ko'p miqdorda saqlanadigan gazni ta'minlaydi, PSA tizimlari odatda to'g'ridan-to'g'ri jarayondan foydalanish yoki quyi oqim bosimini oshirish uchun mos keladigan past bosimda kislorod hosil qiladi. Agar jarayon sezilarli darajada yuqori bosimni talab qilsa, qo'shimcha kislorod kompressori kerak bo'lishi mumkin.
Oqim barqarorligi yana bir e'tibordir. Brülör yoki kesish mashinasi kislorodga bo'lgan talabda tez o'zgarishlarga duch kelishi mumkin, oqava suvlarni shamollatish esa uzoq vaqt davomida nisbatan barqaror oqimni saqlab turishi mumkin. Kislorod qabul qiluvchisi qisqa muddatli talab o'zgarishlarini tamponlashi mumkin, ammo uning hajmi PSA chiqishi va jarayon iste'moli o'rtasidagi farqga mos kelishi kerak.
Kislorodga bo'lgan talab va yukning o'zgarishi
Har bir zavod kislorodni doimiy ravishda iste'mol qilmaydi. Ishlab chiqarish liniyasi kesish yoki yonish paytida yuqori kislorod talabida ishlashi mumkin va yuklash, texnik xizmat ko'rsatish yoki smenani o'zgartirish paytida kamroq talabga tushishi mumkin.
Tsilindrlarda ta'minot quvvati ulangan tsilindrlarning soni va ularning qolgan bosimi bilan belgilanadi. Iste'mol kutilmaganda oshib ketganda, operator boshqa silindrli bankni ulashi kerak bo'lishi mumkin.
PSA ishlab chiqarishda adsorbsion birlik odatda dasturlashtirilgan tsiklga muvofiq ishlaydi, kislorod qabul qiluvchi esa ishlab chiqarish va iste'mol o'rtasidagi qisqa muddatli farqlarni o'zlashtiradi. Agar talab uzoq vaqt davomida nominal ishlab chiqarish quvvatidan yuqori bo'lsa, qabul qiluvchining bosimi oxir-oqibat pasayadi. Shuning uchun tizim faqat o'rtacha oqimni hisoblashdan ko'ra aniqlangan cho'qqi oqimi quvvatiga muhtoj.
Xarid qilish uchun muhim ko'rsatkichlar nafaqat o'rtacha Nm³ / soat, balki minimal oqim, normal oqim, eng yuqori oqim, eng yuqori vaqt va kunlik yuk profilidir.
Saqlash va ta'minotning uzluksizligi
Silindrli tizimlar kislorodni to'g'ridan-to'g'ri bosimli idishlar ichida saqlaydi. Etarli ballonlar joyida saqlansa, zavod bir necha kunlik ta'minotni saqlab turishi mumkin, ammo bu talab qilinadigan saqlash maydonini va ishlov berish ish yukini oshiradi. Silindr inventarlari, shuningdek, etkazib beruvchi tartib-qoidalariga va tegishli bosimli idishlar talablariga muvofiq aylantirilishi kerak.
Ansaytdagi PSAtizim odatda to'ldirilgan silindrlarning katta inventarini saqlash o'rniga kislorodni qabul qilgichda saqlaydi. Qabul qilgich adsorbsion tsikl va texnologik chiziq o'rtasida gaz tamponini ta'minlaydi.
Uzluksiz ishlab chiqarish uchun zaxira kislorod manbai muhim bo'lib qolmoqda. Agar PSA kompressori elektr nosozligi, haddan tashqari qizib ketish, texnik xizmat ko'rsatish yoki nazorat xatosi tufayli to'xtab qolsa, saqlangan kislorod jarayonni faqat cheklangan vaqt davomida qo'llab-quvvatlashi mumkin. Shunday qilib, PSA uskunasi tekshirilayotganda ishlab chiqarish davom etishi uchun zaxira silindrli manifold quyi oqimga ulanishi mumkin.
O'rnatish va tizim integratsiyasi
Ballonlarni PSA ishlab chiqarish bilan almashtirish zavodning gaz infratuzilmasini o'zgartirishni talab qiladi. O'rnatish kompressor, havo qabul qilgich, filtrlash moslamasi, adsorbsion idishlar, kislorod qabul qiluvchi, boshqaruv kabinasi va tegishli quvurlar uchun joyni ta'minlashi kerak.
Siqilgan havo adsorbsion idishlarga kirishdan oldin belgilangan filtrlash bosqichlaridan o'tishi kerak. Suyuq suvning molekulyar elakka tushishiga yo'l qo'ymaslik uchun havo qabul qiluvchi va filtrlardan kondensatni to'kish kerak. Keyin kislorod quvurlari qabul qilgichni bosimni tartibga solish va jarayonni taqsimlash tizimiga ulaydi.
Elektr tizimi ishlab chiqaruvchining nominal kuchlanishi va oqimiga muvofiq kompressor va boshqaruv uskunasini ta'minlashi kerak. Shamollatishni ham hisobga olish kerak, chunki kompressorlar uzluksiz ishlash vaqtida issiqlik hosil qiladi, PSA chiqindisi esa regeneratsiya paytida azotga boy gazni chiqaradi.
Ishga tushirishdan oldin muhandislar odatda quvurlarning tozaligini, bosimning yaxlitligini, valfning ishlashini, kislorod tozaligini, chiqish bosimini, oqim hajmini va signalizatsiya funktsiyalarini tekshiradilar. Kislorod analizatori ishlab chiqarilgan gazning texnologik uskuna gazni qabul qilishdan oldin belgilangan tozalikka mos kelishini tasdiqlashi kerak.
Texnik xizmat ko'rsatish va nosozliklar rejimlari
Silindrli tizimlar asosan silindrli klapanlarni, regulyatorlarni, moslashuvchan shlanglarni, kollektor ulanishlarini va muhrlarni tekshirishni talab qiladi. Vana yoki ulanishdagi oqish doimiy ravishda kislorodni chiqarishi va ishlab chiqarish hajmini oshirmasdan iste'molni oshirishi mumkin.
PSA tizimlari mexanik va jarayon bilan bog'liq ishlamay qolish usullarining keng doirasiga ega. Kompressorning haddan tashqari qizishi havo etkazib berishni kamaytirishi mumkin, tiqilib qolgan filtrlar bosimning pasayishini oshirishi mumkin, kommutatsiya valfining aşınması adsorbsiya ketma-ketligini buzishi mumkin va molekulyar elakning ifloslanishi azotning adsorbsiya qobiliyatini kamaytirishi mumkin.
Kislorod tozaligining pasayishi adsorbsiya aylanishi, oziq-ovqat havosi holati, vana vaqti, molekulyar elak holati yoki mahsulotga haddan tashqari talab bilan bog'liq muammolarni ko'rsatishi mumkin. Filtrlar bo'ylab bosimning pasayishi ifloslanishni ko'rsatishi mumkin, g'ayritabiiy kompressor tushirish harorati esa sovutish yoki mexanik muammolarni ko'rsatishi mumkin.
Shuning uchun texnik xizmat ko'rsatish kompressorni tekshirishni, filtrni almashtirishni, kondensatni olib tashlashni, vana aylanishini monitoringini, kislorod analizatorini kalibrlashni, bosim tushishini o'lchashni va ish vaqti va ishlab chiqaruvchining talablariga muvofiq adsorbsion tizimni tekshirishni o'z ichiga olishi kerak.
