Как генератор кислорода PSA промышленного уровня может достичь 30% или более снижения потребления энергии?

How can industrial-grade PSA oxygen generator achieve a 30% or more reduction in energy consumption?

Newtek (Hangzhou) Energy Technology Co., Ltd. является ведущим производителем систем генерации газа на месте, с акцентом на технологию адсорбции давления (PSA) для промышленного и медицинского применения. Благодаря десятилетиям экспертизы в области отделения газа, компания зарекомендовала себя в качестве пионера в области энергосберегаемой генерации кислорода, обслуживания металлургии, химической обработки, очистки сточных вод и производства. Генераторы кислорода PSA Newtek в Newtek предназначены для обеспечения кислорода с высокой точностью (93–99,5%) при приоритетном приоритетах устойчивости, надежности и экономической эффективности.

В основе промышленных предложений Newtek лежит модульная система PSA, которая использует усовершенствованные молекулярные сита цеолита для отделения кислорода от окружающего воздуха. Эти генераторы работают через циклическую адсорбцию, где азот, выборочно пойманный в силах под давлением и десорбцией, где азот, попавший в тупик, выделяется для регенерации сит. Ключевые особенности промышленных подразделений Newtek имеют масштабируемые производственные возможности (от нескольких кубических метров в час до сотен), надежного строительства непрерывной работы в суровых промышленных средах и интеллектуальных систем управления, которые оптимизируют производительность в режиме реального времени.

Определяющий атрибут НьютекаPSA -кислородные генераторыИх акцент на энергоэффективность. Благодаря инновационной инженерии, материальной науке и оптимизации процессов оборудование компании достигло значительного сокращения потребления энергии по сравнению с обычными системами PSA, согласуясь с глобальными промышленными тенденциями в направлении декарбонизации и устойчивого производства.

Примечательно, что усилия Newtek по исследованиям и разработкам были сосредоточены на целостной проектировании системы, где каждый компонент от воздухозаборника в трубопроводы доставки кислорода-инженер, чтобы минимизировать потерю энергии. Этот интегрированный подход гарантирует, что повышение эффективности не ограничивается отдельными частями, а составными по всему процессу генерации кислорода, что позволяет снизить потребление энергии на 30%+, которое различает его промышленные системы.

PSA -кислородный генератор

Газовая система PSA

Промышленные процессы в значительной степени зависят от кислорода, что делает генераторы PSA критическим потребителем энергии на производственных объектах. Традиционные системы PSA, хотя и эффективны для производства кислорода, часто являются энергоэфмиентными: достаточны:

Выполнение настройки давления, чтобы обеспечить чистоту, что приводит к избыточному использованию энергии.

Фиксированные циклы адсорбции/десорбции, которые не адаптируются к колебаниям спроса, тратя энергию в течение периодов низкого уровня.

Неэффективная операция компрессора, где компрессоры работают на полной мощности независимо от фактических потребностей кислорода.

Эти неэффективность способствуют высоким эксплуатационным затратам и увеличению углеродных следов, что побуждает отрасли промышленности искать решения, которые снижают потребление энергии, без ущерба для кислорода или чистоты.

В эпоху, когда промышленная устойчивость связана с соблюдением нормативных требований и конкурентоспособности рынка, энергоэффективность в генерации кислорода стала стратегическим приоритетом. Для энергетических отраслей промышленности даже незначительное снижение потребления энергии, связанного с кислородом, может привести к существенной экономии затрат и улучшению экологических полномочий.

Три основных компонента способствуют использованию энергии в традиционном промышленномPSA -кислородные генераторы:

Воздушные компрессоры: Сжатие окружающего воздуха к высоким давлениям, необходимым для адсорбции (обычно 6–8 бар) составляет 60–70% от общего потребления энергии системы. Обычные компрессоры часто работают с постоянной скоростью, потребляя полную мощность, даже когда спрос на кислород низкий.

Действие клапана: Частый велосипед клапанов для переключения между фазами адсорбции и десорбции требует значительной энергии, особенно в системах с устаревшими конструкциями клапанов, которые протекают или работают неэффективно.

Процессы регенерации: Десорбинг азота из ситов часто включает в себя газовый газ с под давлением или вакуумные насосы, которые добавляют к использованию энергии в традиционных системах.

Решение этих областей имеет решающее значение для достижения существенной экономии энергии в промышленном оборудовании PSA. Вспомогательные системы готовят окружающий воздух для процесса PSA, могут способствовать энергетическим отходам в обычных настройках.

Промышленные генераторы PSA Newtek интегрируют компрессоры с переменной скоростью (VSD), что является ключевым инновацией в снижении потребления энергии. В отличие от компрессоров с фиксированной скоростью, единицы VSD корректируют скорость вращения в режиме реального времени, чтобы соответствовать спросу кислорода:

Во время пикового производства компрессор увеличивается до полной пропускной способности, чтобы удовлетворить высокие скорости потока.

Во время затишья (когда производственная линия останавливается), компрессор замедляется, потребляя только энергию, необходимую для поддержания базовой выхода кислорода.

Эта адаптивность устраняет отходы энергии, связанные с постоянной скоростью. В отраслях с колеблющимися потребностями в кислороде только компрессоры VSD могут снизить потребление энергии на 15–20%, что значительная часть из общей 30% цели.

Компрессоры Newtek VSD оснащены современными моторными конструкциями, которые преобразуют электрическую энергию в механическую энергию с более высокой эффективностью, чем традиционные индукционные двигатели. Это дополнительно снижает потерю энергии во время сжатия, особенно при частичных нагрузках, где часто снижаются обычные двигатели.

Эффективность систем PSA в значительной степени зависит от производительности молекулярных сит и конструкции циклов адсорбции/десорбции. Newtek разработал две дополнительные инновации в этой области:

Цеолиты высокой емкости: Собственные цеолитные составы Newtek имеют более высокое сродство к азоту, что позволяет обеспечить более эффективную адсорбцию. Это означает, что система может достичь той же чистоты кислорода с более низким рабочим давлением (4–6 бар вместо 6–8 бар), снижая энергию, необходимую для сжатия. Эти цеолиты имеют более высокую скорость адсорбции, сокращение времени цикла и сокращение продолжительности энергоемкоемая фазах сжатия.

Адаптивный цикл управление: Традиционные системы PSA используют фиксированное время цикла (60 секунд на цикл адсорбции/десорбции). Интеллектуальные алгоритмы управления Newtek Корректируют длину цикла на основе факторов в реальном времени: уровни насыщения сита, качество окружающего воздуха и потребность в кислороде. Во время низкого спроса циклы расширяются, чтобы снизить частоту действий клапанов, сокращение потребления энергии для операций клапана до 25%. Во время высокого спроса циклы сокращаются, чтобы поддерживать производство без чрезмерного преувеличения.

Вместе эти достижения снижают энергоэнергию процесса адсорбции на 10–15%.

Регенерирующие молекулярные сита (десорбция) обычно является энергоемкостью, так как требуется высвобождение захваченного азота. Системы Newtek включают механизмы восстановления энергии, чтобы смягчить это:

Уравновешенная очистка: Вместо использования внешней энергии для очистки азота система перенаправляет небольшую часть кислорода высокого давления из фазы адсорбции, чтобы помочь в десорбции. Это уменьшает потребность в вакуумных насосах или дополнительном сжатии, экономя энергию.

Восстановление тепла: Компрессоры генерируют значительное тепло отходов. Системы Newtek захватывают это тепло и используют его для согрева газа чистки, повышая эффективность десорбции и снижение энергии, необходимой для восстановления сит. Извлеченное тепло используется для предварительного нагрева входящего окружающего воздуха, уменьшения рабочей нагрузки на сушилках для воздуха и повышения общей эффективности системы.

Эти инновации сокращают использование энергии в фазе десорбции на 20–30%, что значительно способствует общей экономии

Даже незначительные утечки воздуха в системах PSA заставляют компрессоров работать усерднее, чтобы поддерживать давление, тратить энергию. Newtek обращается к этому через:

Высокие клапаны: Точные инженерные клапаны с жесткими прокладками и минимальным зазором уменьшают утечку во время езды на велосипеде. Эти клапаны требуют меньше энергии, чтобы привлечь и поддерживать давление более эффективно. Клапаны предназначены для работы с более низкими различиями давления, что еще больше снижает использование энергии во время переключения.

Аэродинамический трубопровод: Плавные, оптимизированные макеты трубопроводов сводят к минимуму падение давления в воздухозаборниках и линиях доставки кислорода. Снижение турбулентности означает, что компрессоры тратят меньше энергии, чтобы проталкивать воздух через систему. Локти и соединения округлены, чтобы предотвратить нарушение потока, а диаметры труб имеют размер точно, чтобы избежать чрезмерной мощности, что может вызвать ненужные потери трения.

Минимизируя утечки и потери давления, эти настройки конструкции снижают потребление энергии на дополнительные 5–10%.

Воздушные сушилки и фильтры используются для удаления влаги, а загрязняющие вещества из окружающего воздуха до его поступления в блок PSA часто упускаются из виду источники энергетических отходов в обычных системах. Newtek реинжинирировал эти компоненты для работы в тандеме с основной системой PSA:

На основе спроса сушка воздуха: Традиционные воздушные сушилки работают непрерывно, даже когда потребность в кислороде низкая. Сушилки Newtek корректируют свою работу в зависимости от потока воздуха в реальном времени, уменьшая использование энергии во время затишья.

Фильтры с низким давлением: Высокоэффективные фильтры с минимальным снижением давления снижают рабочую нагрузку на компрессоры, обеспечивая потраченное меньшее количество энергии на то, чтобы вытащить воздух посредством стадий очистки.

Эти оптимизации способствуют дополнительному снижению общего потребления энергии на 3–5%.

Промышленные генераторы PSA Newtek оснащены управляемыми AI-платформами, которые действуют как «мозг» системы, координируя все компоненты, чтобы минимизировать использование энергии. Эти системы:

Следите за спросом на кислороде в реальном времени от подключенных промышленных процессов (стальная печь или аэрация сточных вод) и соответствующим образом корректируйте производство.

Прогнозируйте колебания спроса на основе исторических данных (часы пик на производственной установке) и преуспеть корректируйте скорость компрессора и время цикла.

Обнаружение неэффективности (забитый воздушный фильтр или изношенное клапан) и операторов предупреждения, предотвращая ухудшение энергетических отходов.

Система управления оптимизирует взаимодействие между компонентами, слегка замедляя компрессор во время переключения клапана, чтобы уменьшить скачки давления или регулировать время десорбции на основе температуры окружающей среды, что влияет на производительность сита. Эта целостная координация гарантирует, что ни один компонент не работает в изоляции, максимизируя общую эффективность.

Промышленные объекты часто требуют различных объемов кислорода, поскольку производство масштабируется вверх или вниз. Модульные системы PSA от Newtek позволяют создавать «правое значение» генерации кислорода:

Несколько небольших генераторов могут работать параллельно, причем только столько единиц активно активно для удовлетворения текущего спроса. Предприятие, использующее 50% от максимальной пропускной способности кислорода, может закрыть половину своих модулей, пропорционально снижая использование энергии.

Модули могут быть добавлены или удалены без нарушения операций, гарантируя, что система никогда не потребляет больше энергии, чем требуется для текущей производственной нагрузки.

Эта масштабируемость позволяет избежать «штрафа за заменчивость» традиционных крупномасштабных систем PSA, которые тратят энергию, работая при частичной нагрузке. В крупных промышленных комплексах модули могут быть распределены географически вблизи точек использования кислорода, снижая потерю энергии в трубопроводах на дальние расстояния.

В производстве стали кислород используется для резки, сварки и обогащенного кислородом сгорания для повышения температуры печи. Сталелитейный завод среднего размера с использованием системы PSA в Newtek сообщил о снижении потребления энергии на 32% по сравнению с его предыдущим обычным блоком PSA. Компрессоры скорости с переменной скоростью и управления адаптивным циклом оказались особенно эффективными, приспосабливаясь к колеблющимся потребностям в кислороде во время переработки партии. В течение ночи в производстве система снижала производительность на 70%, что значительно использует энергию, не ставившись на компрометирование утренних сдвигов.

Химический синтез часто требует точных концентраций кислорода для реакций окисления. Фармацевтическая установка, использующая модульную систему PSA от Newtek, достигла снижения энергии на 35% за счет работы модуля масштабирования в соответствии с производственными партиями. Регуляция тепла от компрессоров уменьшило зависимость завода от внешних систем нагрева, создавая дополнительную экономию энергии. Способность системы регулировать чистоту кислорода в реальном времени-от 93% до 99,5%-выдвинула потребность в энергоемких стадиях пост-проперификации, что еще больше снижает потребление.

Аэрация является критическим шагом при очистке сточных вод, требующих больших объемов кислорода для поддержки аэробных бактерий. Муниципальный завод сточных вод с использованием NewtekPSA -кислородные генераторыс энергосбережением в фазах десорбции сокращается энергетика, связанная с аэрацией, на 31%. Адаптивная система управления корректированной продукцией кислорода на основе показателей качества воды в режиме реального времени, избегая чрезмерной атерации в период с низким содержанием загромождения. Модульная конструкция позволила объекту постепенно добавлять единицы по мере расширения пропускной способности, что обеспечивает увеличение использования энергии пропорционально с спросом.

В пищевой упаковке и сохранении кислород используется для создания модифицированных атмосфер. Большой завод по пищевой промышленности внедрил систему PSA в Newtek и показала снижение потребления энергии на 28% по сравнению с предыдущим предложением на основе цилиндров. Способность системы генерировать кислород по требованию устраняла энергоемкость транспортировки и хранения, связанного с цилиндрами, в то время как компрессоры с переменной скоростью соответствовали производству производства на основе сдвига завода.

Снижение потребления энергии на 30% напрямую приводит к снижению выбросов парниковых газов, предполагая, что используемое электроэнергию-это сетка. Для энергетических отраслей это сокращение соответствует глобальной целях декарбонизации, помогая средствам для достижения целей углеродного нейтралитета и соответствуют правилам выбросов. В регионах полагаются на ископаемое топливо для электроэнергии, влияние является особенно значительным, в то время как в районах с высоким проникновением возобновляемых источников энергии, углеродный след генерации кислорода дополнительно сводит к минимуму.

Энергия обычно составляет 40–60% от общих рабочих затрат на промышленные системы PSA. Снижение использования энергии на 30% приводит к значительной экономии, с периодами окупаемости часто в течение 2–3 лет. Для объектов с высоким спросом на кислороде эти сбережения могут сотни тысяч долларов в год, освобождая ресурсы для других инициатив по устойчивому развитию или эксплуатационных улучшений.

Многие регионы внедряют более строгие стандарты энергоэффективности для промышленного оборудования (Директива ЕС по Ecodesign или Закон о сохранении энергии Китая). Низкоэнергетические системы PSA в Newtek помогают оборудовать эти правила, избегая штрафов и повышая право на участие в стимулах зеленой энергии. В некоторых случаях системы имеют право на налоговые льготы или гранты, направленные на повышение устойчивости промышленности.