PSA kisikkoji se koristi u proizvodnji stakla obično se određuje koncentracijom kisika, protokom, izlaznim tlakom, sadržajem vlage i granicama onečišćenja, a ne samo čistoćom. Kod izgaranja u staklenoj peći obogaćenoj kisikom, obično se smatra da je koncentracija kisika oko 90-95%, ali potrebna vrijednost ovisi o rasporedu plamenika, gorivu, temperaturi peći, brzini ubrizgavanja kisika i o tome je li kisik pomiješan sa zrakom za izgaranje ili se dovodi kao glavni oksidans. Specifikacija nabave bi stoga trebala povezati čistoću kisika sa stvarnim radnim uvjetima peći umjesto odabira najveće dostupne koncentracije.
Zašto proizvodnja stakla koristi PSA kisik?
Staklarska peć sagorijeva gorivo unutar komore za izgaranje kako bi prenijela toplinu na šaržu stakla i rastaljeno staklo. Kada se dovodi zrak za izgaranje, dušik ulazi u peć zajedno s kisikom jer atmosferski zrak sadrži veliki udio dušika. Taj dušik ne sudjeluje u izgaranju već se zagrijava unutar peći i izlazi kroz ispušni sustav.
A PSA kisikGenerator odvaja kisik od komprimiranog zraka pomoću adsorpcijskih slojeva molekularnog sita. Tijekom faze adsorpcije, molekularno sito preferirano zadržava dušik dok plin obogaćen kisikom prolazi prema izlazu proizvoda. Generator zatim mijenja slojeve i regenerira zasićeni adsorbent smanjenjem tlaka. Dobiveni tok kisika može se ubrizgati u plamenike ili pomiješati sa zrakom za izgaranje prije ulaska u peć.
Praktični cilj stoga nije samo proizvesti kisik u određenoj koncentraciji. Sustav mora isporučiti kontrolirani protok kisika u peć uz održavanje tlaka i sastava plina koji je potreban plameniku.
Koja se čistoća kisika obično smatra za staklene peći?
Za izgaranje obogaćeno kisikom,PSA kisikobično se isporučuje u približnom rasponu od90–95% O₂, ovisno o konfiguraciji PSA i primjeni peći. Ovaj raspon ne treba smatrati univerzalnim standardom staklene industrije jer različiti dizajni peći koriste različite sastave oksidatora.
Na primjer, peć koja koristi kisik samo za obogaćivanje zraka za izgaranje može prihvatiti drugačijiPSA kisikkoncentracija iz peći na kisikovo gorivo u kojoj kisik čini primarni oksidans. Ista čistoća PSA proizvoda također može proizvesti različite uvjete izgaranja kada se promijene brzina protoka kisika i protok goriva.
| Parametar kisika PSA | Inženjersko razmatranje |
|---|---|
| Koncentracija kisika | Definira udio O₂ koji ulazi u sustav izgaranja |
| Protok kisika | Određuje koliko kisika može biti dovedeno do plamenika |
| Izlazni tlak | Mora odgovarati zahtjevima cijevi za kisik, upravljačkih ventila i ulaza plamenika |
| vlaga | Utječe na kvalitetu produkt-plina i uvjete nizvodne opreme |
| Kontaminacija uljem | Mora se kontrolirati kompresorom i dizajnom filtracije |
| Zagađenje česticama | Zahtijeva odgovarajuću ulaznu i nizvodnu filtraciju |
| Varijacija opterećenja | Određuje kapacitet generatora i zahtjeve međuspremnika |
| Praćenje kisika | Otkriva odstupanja koncentracije tijekom rada |
Za nabavu, zahtijevana specifikacija stoga treba navesti obojekoncentracija kisika i kapacitet isporuke kisika. Brojka čistoće bez zahtjeva protoka ne definira upotrebljivu opskrbu kisikom.
Kako čistoća kisika mijenja izgaranje u peći?
Koncentracija kisika mijenja količinu dušika koja ulazi u zonu izgaranja. Kada PSA kisik zamijeni dio zraka za izgaranje, oksidator sadrži više kisika i manje dušika od običnog zraka.
Plamenik peći tada prima plin različitog sastava pri istom unosu goriva. To može promijeniti temperaturu plamena, volumen plamena, količinu ispušnih plinova i uvjete prijenosa topline. Stvarni učinak ovisi o geometriji plamenika, vrsti goriva, položaju ubrizgavanja kisika i radnoj temperaturi peći.
Na primjer, ako se PSA kisik ubrizgava uzvodno od plamenika zrak-gorivo, kisik se miješa sa zrakom za izgaranje prije nego što stigne do zone plamena. Ako se kisik uvodi kroz namjensko koplje za kisik ili plamenik za kisik, brzina plina, obrazac miješanja i geometrija plamena određeni su odvojenim prolazima za kisik i gorivo.
Ova razlika je važna jer90% kisika koji se dovodi kroz jednu konfiguraciju plamenika ne proizvodi isto stanje peći kao 90% kisika koji se dovodi kroz drugu konfiguraciju.
Koje nečistoće treba kontrolirati u PSA kisiku?
PSA kisik se stvara iz atmosferskog zraka, tako da sustav obrade dovodnog zraka izravno utječe na stanje produkta kisika. Jedinica PSA obično prima komprimirani zrak nakon filtracije, hlađenja i uklanjanja vlage.
Dušik je glavna komponenta koju uklanja molekularno sito. Preostali dušik i argon ostaju u struji proizvoda i smanjuju izmjerenu koncentraciju kisika.
Potrebna rezidualna razina ovisi o ciljnoj koncentraciji kisika i procesu izgaranja. Analizator kisika trebao bi kontinuirano pratiti koncentraciju proizvoda umjesto da se oslanja samo na mjerenja pri puštanju u rad.
Komprimirani zrak sadrži vlagu. Ako voda dospije u adsorpcijske slojeve u prevelikim količinama, može zauzeti adsorpcijska mjesta i ometati odvajanje dušika.
Odjeljak za obradu zraka stoga obično uključuje naknadni hladnjak, uklanjanje kondenzata, filtre i odgovarajući stupanj sušenja. Točan zahtjev za točku rosišta ovisi o PSA adsorbensu i dizajnu opreme.
Ulje iz podmazanog kompresora može ući u cjevovod komprimiranog zraka ako su odvajanje i filtracija neadekvatni. Onečišćenje uljem može utjecati na molekularno sito i nizvodnu opremu za kisik.
Tip kompresora, koalescentni filtri, filtracija s aktivnim ugljenom i interval održavanja stoga bi trebali biti navedeni zajedno sa sustavom PSA.
Čestice prašine i medija filtera mogu ući u ventile i adsorpcijske posude ako se ne održava ulazna filtracija. Praćenje diferencijalnog tlaka kroz filtre može se koristiti za prepoznavanje opterećenja filtra prije nego što ograniči dovod zraka.
Koje su glavne komponente PSA kisikovog sustava za proizvodnju stakla?
PSA sustav kisika nije jedna posuda za odvajanje. Sastoji se od nekoliko komponenti koje kontroliraju obradu dovodnog zraka, adsorpciju, regeneraciju, skladištenje kisika i isporuku proizvoda.
Kompresor dovodi atmosferski zrak u PSA sustav pod tlakom koji je potreban za adsorpcijski ciklus. Kapacitet kompresora mora pokriti PSA zahtjev za dovodnim zrakom pri potrebnom radnom tlaku.
Filtri, hladnjaci, separatori kondenzata i sušači uklanjaju ulje, tekuću vodu i čestice prije nego komprimirani zrak uđe u adsorpcijske posude.
Adsorpcijske posude sadrže materijal molekularnog sita koji preferirano adsorbira dušik iz komprimiranog zraka. Plin obogaćen kisikom prolazi kroz sloj prema strani proizvoda.
Automatski ventili izmjenjuju faze adsorpcije i regeneracije između posuda. Tajming ventila određuje ciklus PSA i stoga utječe na oporavak kisika i koncentraciju proizvoda.
Međuspremnik sprema kisik u proizvodu i smanjuje kratkotrajne fluktuacije tlaka i protoka između PSA generatora i peći.
Analizator kisika mjeri koncentraciju plina produkta. Kontrolni sustav može generirati alarm ili promijeniti radne uvjete kada koncentracija kisika padne izvan navedenog raspona.
Regulatori, kontrolni ventili, transmiteri tlaka i mjerači protoka kontroliraju isporuku kisika od generatora do distribucijskog sustava peći.
Kako se PSA dovod kisika povezuje sa staklenom peći?
Put dovoda kisika obično slijedi slijed sličan ovom:
Atmosferski zrak → kompresor → filtracija i sušenje → slojevi za adsorpciju PSA → pufer za kisik → analizator kisika → regulacija tlaka → kontrola protoka → plamenik/sustav za ubrizgavanje kisika → staklena peć
Svaki odjeljak obavlja drugu inženjersku funkciju.
Kompresor uspostavlja tlak dovodnog zraka. Predtretman uklanja onečišćenja. Slojevi PSA odvajaju dušik od kisika. Međuspremnik stabilizira kratkoročne promjene potražnje. Analizator provjerava koncentraciju kisika. Kontrole tlaka i protoka zatim isporučuju plin u peć u potrebnim radnim uvjetima.
Cjevovod za kisik također bi trebao biti projektiran prema stvarnom protoku i padu tlaka. Promjer cijevi, veličina ventila, fitinzi i kapacitet regulatora ne bi se trebali birati samo prema izlaznom priključku PSA.
Kako bi proizvođači stakla trebali odrediti potreban PSA kapacitet kisika?
Kapacitet treba izračunati iz normalne i vršne potrebe za kisikom peći.
Praktični izračun treba uzeti u obzir:
broj plamenika × potreba za kisikom po plameniku × radno opterećenje × faktor vršne potrebe
Izračun također treba uzeti u obzir promjene u proizvodnji. Peć može raditi s jednom potrebom za kisikom tijekom normalnog taljenja i zahtijevati drugačiji protok tijekom pokretanja, promjena stope proizvodnje, podešavanja plamenika ili operacije obogaćivanja kisikom.
Ako je PSA generator dimenzioniran samo prema prosječnoj potrošnji, koncentracija kisika u proizvodu ili izlazni tlak mogu pasti kada peć dosegne vršnu potražnju.
Međuspremnik može smanjiti kratkotrajne fluktuacije, ali ne može unedogled kompenzirati premali PSA generator. Kapacitet generatora stoga mora odgovarati kontinuiranoj potrebi za kisikom, dok volumen skladišta podnosi kratkoročne promjene.
Što bi kupci trebali provjeriti prije naručivanja PSA generatora kisika za staklo?
Tehnička specifikacija nabave treba sadržavati sljedeće podatke:
| Stavka nabave | Podaci za potvrdu |
|---|---|
| Vrsta peći | Regenerativna, rekuperativna, oksi-gorivo ili druga konfiguracija |
| Stopa proizvodnje stakla | Normalna i vršna proizvodnja |
| Čistoća kisika | Potrebna koncentracija O₂ i tolerancija |
| Kapacitet kisika | Normalno i maksimalno Nm³/h |
| Tlak kisika | Zahtjevi na izlazu generatora i ulazu u peć |
| Gorivo | Prirodni plin, LPG, ulje ili neko drugo gorivo |
| Konfiguracija plamenika | Zrak-gorivo, kisikom obogaćen, kisik-gorivo ili mješoviti raspored |
| Ubrizgavanje kisika | Glavni oksidans, linija za obogaćivanje, koplje ili otvor plamenika |
| Kvaliteta dovodnog zraka | Granice ulja, vode, čestica i rosišta |
| Volumen međuspremnika | Potreban za apsorbiranje kratkoročnih promjena potražnje |
| Praćenje | Koncentracija kisika, tlak, protok i alarmi |
| Uvjeti ugradnje | Temperatura okoline, ventilacija, dostupna površina i komunalni priključci |
| Održavanje | Zamjena filtera, inspekcija ventila, kalibracija analizatora i servis adsorbensa |
Operater peći trebao bi osigurati te uvjete prije dimenzioniranja PSA generatora kisika. U suprotnom, dobavljač može odabrati samo opremu na temelju nominalne čistoće kisika i procijenjenog protoka, koji možda neće predstavljati stvarno opterećenje peći.
Zašto odabrati NEWTEK za proizvodnju PSA generatora kisika?
NEWTEKrazvija i isporučuje opremu za proizvodnju plina na licu mjesta, uključujućiPSA generatori kisika, PSA generatori dušika, Modularna postrojenja za kisik. Ovaj asortiman proizvoda omogućuje odabir konfiguracije za proizvodnju plina prema potrebnom kapacitetu, prostoru za ugradnju, tlaku plina i radnim uvjetima.
NEWTEK-aprojektni proces obuhvaća tehnološko istraživanje, inženjerski dizajn, izradu uređaja, testiranje instalacije i usluge nakon prodaje. Tijekom konfiguracije opreme, kapacitet kisika, čistoća, tlak pražnjenja, temperatura mjesta, vlažnost i električni uvjeti mogu se uzeti u obzir zajedno s dizajnom PSA sustava. Njegov objavljeni raspon generatora kisika je 1–300 Nm³/h, s navedenom čistoćom kisika od 93%±3%, podesivim tlakom kisika od 0,01–0,5 MPa i točkom rosišta kisika od -40 stupnjeva do -75 stupnjeva atmosferskog rosišta.
Za proizvodnju i isporuku, NEWTEK kombinira opremu za adsorpciju PSA s obradom zraka, automatskim prebacivanjem ventila, nadzorom kisika, kontrolom tlaka i komunikacijskim funkcijama sustava. Modbus, Profibus Fieldbus i Ethernet komunikacijske opcije dostupne su za povezivanje opreme za proizvodnju plina sa sustavima za nadzor i kontrolu postrojenja.
