ПСА кислородиспользуемый в производстве стекла, обычно определяется концентрацией кислорода, потоком, давлением на выходе, содержанием влаги и пределами загрязнения, а не только чистотой. При сжигании стекловаренной печи, обогащенной кислородом, обычно считается концентрация кислорода около 90–95%, но требуемое значение зависит от расположения горелки, топлива, температуры печи, скорости впрыска кислорода, а также от того, смешивается ли кислород с воздухом для горения или подается в качестве основного окислителя. Поэтому в спецификации на закупку чистота кислорода должна быть связана с фактическими условиями эксплуатации печи, а не с выбором самой высокой доступной концентрации.
Почему в производстве стекла используется кислород PSA?
Стекловаренная печь сжигает топливо внутри камеры сгорания для передачи тепла стекольной шихте и расплавленному стеклу. При подаче воздуха для горения азот поступает в печь вместе с кислородом, поскольку в атмосферном воздухе содержится большая доля азота. Этот азот не участвует в горении, а нагревается внутри печи и уходит через вытяжную систему.
A ПСА кислородГенератор отделяет кислород от сжатого воздуха с помощью слоев адсорбента на основе молекулярных сит. На этапе адсорбции молекулярное сито преимущественно удерживает азот, в то время как газ, обогащенный кислородом, проходит к выходу продукта. Затем генератор переключает слои и регенерирует насыщенный адсорбент за счет снижения давления. Полученный поток кислорода можно впрыскивать в горелки или смешивать с воздухом для горения перед попаданием в печь.
Таким образом, практическая цель заключается не просто в производстве кислорода в заданной концентрации. Система должна подавать в печь контролируемый поток кислорода, сохраняя при этом давление и состав газа, необходимые для горелки.
Какая чистота кислорода обычно считается для стекловаренных печей?
Для горения, обогащенного кислородом,ПСА кислородобычно поставляется в приблизительном диапазоне90–95% O₂в зависимости от конфигурации PSA и применения печи. Этот диапазон не следует рассматривать как универсальный стандарт для стекольной промышленности, поскольку в разных конструкциях печей используются разные составы окислителей.
Например, печь, использующая кислород только для обогащения воздуха для горения, может принять другойПСА кислородконцентрирование из кислородно-топливной печи, в которой кислород является основным окислителем. Одна и та же чистота продукта PSA может также привести к различным условиям сгорания при изменении скорости потока кислорода и топлива.
| Параметр кислорода PSA | Инженерное рассмотрение |
|---|---|
| Концентрация кислорода | Определяет долю O₂, поступающую в систему сгорания. |
| Поток кислорода | Определяет, сколько кислорода можно подавать в горелки. |
| Выходное давление | Должны соответствовать требованиям к кислородному трубопроводу, регулирующим клапанам и входным отверстиям горелки. |
| Влага | Влияет на качество получаемого газа и состояние последующего оборудования. |
| Загрязнение масла | Должен контролироваться компрессором и конструкцией фильтрации. |
| Загрязнение частицами | Требуется соответствующая фильтрация на входе и выходе. |
| Изменение нагрузки | Определяет мощность генератора и требования к буферу. |
| Мониторинг кислорода | Обнаруживает отклонения концентрации во время работы |
Поэтому для закупок в требуемой спецификации должны быть указаны какконцентрация кислорода и способность доставлять кислород. Показатель чистоты без требований к потоку не определяет полезную подачу кислорода.
Как чистота кислорода влияет на горение в печи?
Концентрация кислорода изменяет количество азота, поступающего в зону горения. Когда кислород PSA заменяет часть воздуха для горения, окислитель содержит больше кислорода и меньше азота, чем обычный воздух.
В этом случае горелка печи получает другой состав газа при том же входе топлива. Это может изменить температуру пламени, объем пламени, количество выхлопных газов и условия теплопередачи. Фактический эффект зависит от геометрии горелки, типа топлива, положения впрыска кислорода и рабочей температуры печи.
Например, если кислород PSA впрыскивается перед воздушно-топливной горелкой, кислород смешивается с воздухом для горения, прежде чем достичь зоны пламени. Если кислород подается через специальную кислородную фурму или кислородную горелку, скорость газа, схема смешивания и геометрия пламени определяются отдельными каналами для кислорода и топлива.
Это различие важно, поскольку90% кислорода, подаваемого через одну конфигурацию горелки, не обеспечивает такие же условия печи, как 90% кислорода, подаваемого через другую конфигурацию..
Какие примеси необходимо контролировать в кислороде PSA?
Кислород ПСА вырабатывается из атмосферного воздуха, поэтому система очистки питательного воздуха напрямую влияет на состояние кислородного продукта. Установка PSA обычно получает сжатый воздух после фильтрации, охлаждения и удаления влаги.
Азот является основным компонентом, удаляемым молекулярным ситом. Остаточный азот и аргон остаются в потоке продукта и снижают измеряемую концентрацию кислорода.
Требуемый остаточный уровень зависит от целевой концентрации кислорода и процесса горения. Анализатор кислорода должен постоянно контролировать концентрацию продукта, а не полагаться только на измерения при вводе в эксплуатацию.
Сжатый воздух содержит влагу. Если вода достигает адсорбционных слоев в избыточном количестве, она может занять места адсорбции и помешать выделению азота.
Поэтому секция очистки воздуха обычно включает в себя доохладитель, устройство удаления конденсата, фильтры и подходящую ступень осушения. Точные требования к точке росы зависят от адсорбента PSA и конструкции оборудования.
Масло из смазываемого компрессора может попасть в линию сжатого воздуха, если сепарация и фильтрация неадекватны. Загрязнение маслом может повлиять на молекулярное сито и последующее кислородное оборудование.
Поэтому тип компрессора, коалесцирующие фильтры, фильтрацию с активированным углем и интервал технического обслуживания следует указывать вместе с системой PSA.
Частицы пыли и фильтрующего материала могут попасть в клапаны и адсорбционные резервуары, если не поддерживать фильтрацию на входе. Мониторинг перепада давления на фильтрах можно использовать для определения загрузки фильтра до того, как она ограничит подачу воздуха.
Каковы основные компоненты кислородной системы PSA для производства стекла?
Кислородная система PSA не представляет собой единый сепаратор. Он состоит из нескольких компонентов, которые контролируют обработку подаваемого воздуха, адсорбцию, регенерацию, хранение кислорода и подачу продукта.
Компрессор подает атмосферный воздух в систему КЦА под давлением, необходимым для цикла адсорбции. Производительность компрессора должна покрывать потребность PSA в питательном воздухе при требуемом рабочем давлении.
Фильтры, охладители, сепараторы конденсата и осушители удаляют масло, жидкую воду и частицы до того, как сжатый воздух попадет в адсорбционные резервуары.
Адсорбционные резервуары содержат молекулярно-ситовой материал, который преимущественно адсорбирует азот из сжатого воздуха. Обогащенный кислородом газ проходит через слой в сторону продукта.
Автоматические клапаны чередуют стадии адсорбции и регенерации между сосудами. Время срабатывания клапана определяет цикл PSA и, следовательно, влияет на восстановление кислорода и концентрацию продукта.
Буферный резервуар хранит кислород продукта и снижает кратковременные колебания давления и расхода между генератором PSA и печью.
Анализатор кислорода измеряет концентрацию продуктового газа. Система управления может генерировать сигнал тревоги или изменять условия работы, когда концентрация кислорода выходит за пределы заданного диапазона.
Регуляторы, регулирующие клапаны, датчики давления и расходомеры контролируют подачу кислорода от генератора в систему распределения печи.
Как подача кислорода PSA подключается к стекловаренной печи?
Маршрут подачи кислорода обычно следует следующей последовательности:
Атмосферный воздух → компрессор → фильтрация и осушка → адсорбционные слои PSA → кислородный буфер → анализатор кислорода → регулирование давления → контроль расхода → горелка/система впрыска кислорода → стекловаренная печь
Каждая секция выполняет свою инженерную функцию.
Компрессор создает давление подаваемого воздуха. Предварительная обработка удаляет загрязнения. Слои PSA отделяют азот от кислорода. Буферный резервуар стабилизирует краткосрочные изменения спроса. Анализатор проверяет концентрацию кислорода. Затем регуляторы давления и расхода доставляют газ в печь в требуемом рабочем состоянии.
Кислородный трубопровод также должен быть спроектирован с учетом фактического расхода и перепада давления. Диаметр трубы, размер клапана, фитинги и производительность регулятора не должны выбираться только в соответствии с выходным соединением PSA.
Как производители стекла должны определять необходимую кислородную емкость PSA?
Производительность следует рассчитывать на основе нормальной и пиковой потребности печи в кислороде.
Практический расчет должен учитывать:
количество горелок × потребность в кислороде на каждую горелку × рабочая нагрузка × коэффициент пиковой потребности
В расчете также следует учитывать изменения в производстве. Печь может работать с одним потреблением кислорода во время нормальной плавки и требовать другого расхода во время запуска, изменения производительности, регулировки горелки или операции обогащения кислородом.
Если размер генератора PSA рассчитан только в соответствии со средним потреблением, концентрация кислорода в продукте или давление на выходе могут упасть, когда печь достигнет пиковой нагрузки.
Буферный резервуар может уменьшить кратковременные колебания, но он не может бесконечно компенсировать недостаточно мощный генератор PSA. Поэтому мощность генератора должна соответствовать постоянной потребности в кислороде, в то время как объем хранилища позволяет выдерживать кратковременные изменения.
Что следует проверить покупателям перед заказом генератора кислорода PSA для стекла?
Техническое задание на закупку должно включать следующую информацию:
| Объект закупки | Информация для подтверждения |
|---|---|
| Тип печи | Регенеративная, рекуперативная, кислородно-топливная или другая конфигурация. |
| Скорость производства стекла | Нормальная и пиковая производительность |
| Чистота кислорода | Требуемая концентрация и переносимость O₂ |
| Кислородная емкость | Нормальный и максимальный Нм³/ч |
| Давление кислорода | Требования к выходу генератора и входу в печь |
| Топливо | Природный газ, сжиженный нефтяной газ, нефть или другое топливо |
| Конфигурация горелки | Воздушно-топливная, обогащенная кислородом, кислородно-топливная или смешанная схема. |
| Инъекция кислорода | Главный окислитель, линия обогащения, фурма или порт горелки |
| Качество приточного воздуха | Пределы масла, воды, твердых частиц и точки росы |
| Объем буфера | Требуется для поглощения краткосрочных изменений спроса |
| Мониторинг | Концентрация кислорода, давление, расход и сигналы тревоги |
| Условия установки | Температура окружающей среды, вентиляция, доступная площадь пола и подключения к инженерным сетям. |
| Обслуживание | Замена фильтра, проверка клапана, калибровка анализатора и обслуживание адсорбента. |
Оператор печи должен обеспечить эти условия до подбора кислородного генератора PSA. В противном случае поставщик может выбирать оборудование только на основе номинальной чистоты кислорода и расчетного расхода, который может не отражать фактическую нагрузку печи.
Почему стоит выбрать NEWTEK для производства кислородных генераторов PSA?
НЬЮТЕКразрабатывает и поставляет внутриплощадочное газогенерирующее оборудование, в том числеГенераторы кислорода PSA, Генераторы азота PSA, Модульные кислородные установки. Данная линейка продукции позволяет выбрать конфигурацию генерации газа в соответствии с требуемой мощностью, пространством для установки, давлением газа и условиями эксплуатации.
НЬЮТЕКПроцесс проекта охватывает технологические исследования, инженерное проектирование, изготовление устройств, испытания при установке и послепродажное обслуживание. При настройке оборудования при проектировании системы PSA можно учитывать кислородную емкость, чистоту, давление нагнетания, температуру на объекте, влажность и электрические условия. Опубликованный диапазон генератора кислорода составляет 1–300 Нм³/ч, чистота кислорода указана на уровне 93% ± 3%, регулируемое давление кислорода 0,01–0,5 МПа и точка росы кислорода от -40 до -75 градусов атмосферной точки росы.
Для производства и поставки NEWTEK объединяет адсорбционное оборудование PSA с функциями очистки воздуха, автоматического переключения клапанов, мониторинга кислорода, контроля давления и системной связи. Для подключения газогенерирующего оборудования к системам мониторинга и управления предприятием доступны опции связи Modbus, Profibus Fieldbus и Ethernet.
