Kokkuvõte -Aastaks 2025 on rõhumuutuse adsorptsiooniga (PSA) hapnikutehaste energiaintensiivsuse vähendamine muutunud tervishoiu-, kaevandus-, metallitootmis- ja tööstusprotsesside operaatorite peamiseks prioriteediks. PSA jaama domineeriv energiatarbija on õhu kokkusurumine; uuendused, kuna 2018 - paremad adsorbendid, nutikamad juhtimisstrateegiad, muutuva-kiirusega kompressorid, jääk-soojuse integreerimine ja pilve{5}} võimaldav ennustav hooldus - võivad koos vähendada elektritarbimist, alandada elutsükli kulusid ja parandada kohapealse hapnikutootmise süsiniku jalajälge-. Selles juhendis selgitatakse, kuhu energia läheb, mis on tehniliselt muutunud, ning praktilisi parimaid tavasid ja hankeküsimusi, mida peaksite PSA tehaste hindamisel või uuendamisel rakendama.
Kuhu energia kulutatakse - PSA energiakasutuse anatoomia
PSA hapnikutehase elektrivajadus on koondunud mõnesse kohta:
Õhu kokkusurumine (≈60–80% kogu elektrienergiast).Kompressorid varustavad toiteõhku vajaliku rõhuga -, mis on tavaliselt suurim üksik energiaandja.
Eeltöötlus (kuivatid, filtrid) ja abiseadmed (ventilaatorid, pumbad).Need lisavad tagasihoidlikku, kuid mitte{0}}olulist koormust.
Juhtimine, ventiilid ja mõõteriistad.Madal suhteline osakaal, kuid mõjutab osalise{0}}koormuse toimivust.
Valikulised võimendid või silindrite{0}}täitmisseadmed.
Selle kontsentratsiooni tõttu saab enamik praktilisi energiavähendusi kompressori efektiivsuse parandamisest ja kompressori väljundi vastavusest tegelikule nõudlusele.
Tüüpiline kaasaegne etalon:Hästi-konstrueeritud tööstuslik PSA töötab nimitingimustel sageli alla ~0,4 kWh normaalse m³ hapniku kohta; hoolikas süsteemiprojekteerimine ja uuemad sorbendid vähendavad seda arvu paljudes käitistes.
Viimased tehnilised uuendused, mis vähendavad energiatarbimist
Suurema{0}}jõudlusega adsorbendid (väiksem kihi mass, kiiremad tsüklid)
Täiustatud tseoliidid ja modifitseeritud Li-LSX materjalid suurendavad lämmastiku selektiivsust ja võimaldavad lühemaid tsükliaegu või väiksemaid kihte sama hapniku läbilaskevõime jaoks. See tähendab väiksemat puhastuskadu ja väiksemat suruõhu-vajadust hapnikuühiku kohta - otsest energiasäästu. Adsorbeerivate helmeste kohandatud kuju, sideaine keemia ja platoo/ebasoodsa{5}rõhuga koostiste areng on olnud eriti oluline kõrgmäestiku{6}}või vaenuliku keskkonnaga taimede jaoks.
Tsükli/protsessi optimeerimine (täiustatud PSA retseptid)
Lisaks adsorbentide keemiale vähendab nutikam tsüklikujundus - mitme-astmeline võrdsustamine, rõhu-tasastamise järjestus ja optimeeritud puhastus---toitesuhe -, mis vähendab puhastamisel ja puhumisel raisatud toiteõhu hulka. Kaasaegne juhtelektroonika võimaldab adaptiivset ajastust, mis reguleerib tsükleid dünaamiliselt vastavalt etteandetingimustele ja koormusele, pigistades samast suruõhusisendist rohkem kasutatavat hapnikku. Hiljutised ülevaated võtavad kokku, kuidas optimeeritud tsüklid võivad oluliselt vähendada energiat m³ kohta.
Muutuva kiirusega{0}}kompressorid ja mootoriajamid (VSD/VFD)
Kompressori kiiruse kohandamine hetkelise õhuvajadusega muutuva -kiirusega ajamite (VSD-de/VFD-de) abil vähendab oluliselt energiatarbimist võrreldes fikseeritud -kiirusega seadmetega, mis töötavad drossel- või möödaviiguga. Praktilised tehaseuuringud ja tööstuslike mootori-ajamite analüüsid kinnitavad muutuva koormusprofiiliga süsteemide puhul suurt säästmisprotsenti -, mis tavaliselt ulatub kümnete protsendini. Kui nõudlus on erinev (meditsiinihaiglad, modulaarsed kaevanduslaagrid, hooajaline tööstuskasutus), on VSD{6}}ajamiga kompressorid ühed suurima mõjuga{7}}uuendustest.
Jäät{0}}soojuse taaskasutamine ja termiline integreerimine
Kompressioon tekitab soojust; selle soojusenergia hõivamine ja taaskasutamine (tehase kütmiseks, kuuma{0}}vee eelsoojendamiseks või termo-jahutite/jahutusseadmete jaoks) parandab saidi üldist energiakasutust. Teatud konfiguratsioonides saab kompressori etappidelt regenereeritud soojust kasutada absorptsioonjahutite käivitamiseks-eeljahutuseks või muude seadmete küttekoormuste tasakaalustamiseks -, mis on eriti oluline kasu haiglates või tööstusettevõtetes, kus on aastaringne soojusvajadus. Demonstratsioonid ja tehno--majanduslikud uuringud näitavad, et termilise integratsiooniga süsteemid võivad saidi{8}}tasandi energiatõhusust märkimisväärselt parandada.
Hübriid- ja intelligentsed arhitektuurid (järgnev koormus + salvestusruum)
PSA moodulite sidumine puhversalvestusega (rõhupaagid) ja intelligentsed juhtseadmed võimaldavad kompressoritel töötada nende kõige tõhusamas püsipunktis, samal ajal kui salvestusruum vastab mööduvatele tipptasemetele. See vähendab tsüklikadusid ja võimaldab kompressoritel töötada sagedamini optimaalse efektiivsuse lähedal. Mõne konstruktsiooni puhul kasutatakse õhu/hapniku ülejääki abiprotsesside vajadusteks või säilitatakse, et vältida osalise-koormuse ebaefektiivsust.
IIoT, analüüs ja ennustav hooldus
Pilve{0}}ühendatud jälgimisplatvormid tuvastavad ventiilide lekke, kompressori jõudluse triivi ja adsorbendi halvenemise enne, kui need suurendavad energiatarbimist. Analüütika põhjal tehtud ennetav hooldus hoiab süsteemid töökorras kavandatud efektiivsusega ja vähendab seadmete riketest või ebaoptimaalsest järjestusest tingitud energiaraiskamist. Reaalmaailma juurutused hõlmavad nüüd teenuselepingute osana kaugjälgimise pakette.
Parimad inseneritavad energiaintensiivsuse minimeerimiseks
Allpool on toodud rakendatavad, laialdaselt kasutusele võetud meetmed, mida peaksite hankimisel nõudma või uuendustesse kaasama.
Õige{0}}kompressori suurus ja kasutage VSD-juhtelemente
Vältige ülemõõtmist: järjepidevalt madalal koormusel töötav kompressor kulutab energiat. Kasutage VSD-d pakkumise ja nõudluse sobitamiseks ja kaaluge mitut väiksemat kompressorit või järkjärgulist lähenemisviisi koondamise ja tõhususe tagamiseks laias koormusvahemikus. Juhtumiuuringud näitavad, et paljude suruõhusüsteemide puhul on pärast VSD moderniseerimist 15–30% energiasääst.
Optimeerige adsorbenti ja tsüklit vastavalt oma kõrgusele ja tööülesannetele
Määrake sorbendid, mis on teie töötingimuste jaoks tõestatud (nt Li-LSX-i variandid kõrg-kõrguse/platoo operatsioonide jaoks) ja nõudke tehase FAT-andmeid, mis näitavad energia- ja puhtusetõhusust planeeritud kõrgusel ja keskkonnatingimustes. Lab{5}}--erinevused väljade vahel on tavalised, - nõuavad saidi-korrigeeritud toimivuskõveraid.
Kasutage tõhusat õhu{0}}ettevalmistust (kuivatid, koalestseerivad filtrid)
Minimeerige rõhulang eeltöötluspakettide kaudu. Kasutage tõhusaid jahutus- või kuivatuskuivateid, mis on teie tööülesannete jaoks sobiva suurusega (ja kontrollitud tegeliku ümbritseva õhuniiskuse suhtes) ja suure -tõhusate liitfiltrite - rõhulangus tähendab otse kompressori lisaenergiat.
Kasutage rõhu ühtlustamist ja optimeeritud ventiilide järjestust
Hea PSA-klappide järjestus ja võrdsustamine vähendab puhastusvoolu ja väldib täielikku läbipuhumist. Valige müüjad, kes demonstreerivad tõestatud tsükliretsepte ja juhtimisloogikat, mis minimeerivad puhastus-ja{2}}toote suhteid.
Lisage puhvermälu, et piigid sujuvad sujuvalt ja võimaldaks kompressori ühtlast tööd
Väikesed ülepingepaagid või vastuvõtuanumad võimaldavad kompressoritel töötada optimaalse koormuse lähedal ja varustada hoiuruumist mööduvaid hapnikupiike, selle asemel, et kompressoreid üles ja alla tõsta, - parandades mehaanilist tõhusust ja vähendades osade{1}}koormuskadusid.
Koguge ja kasutage võimaluse korral kompressori soojust
Kui saidil on kütte--veevajadus, suunake kompressori vahejahuti ja järeljahuti soojus nende koormuste rahuldamiseks. Tehke paljudes tervishoiu- või tööstusettevõtetes lihtne energia-bilansi ja tasuvusanalüüs -, taaskasutatud heitsoojus kompenseerib muu kütuse- või elektritarbimise.
Rakendage tingimus{0}}põhist telemeetriapõhist hooldust
Varustage tehased puhtuseandurite, kompressori jõudluse telemeetria ja klapi asendi logimisega. Ennustavad hoiatused hapnikuvarude vähenemise, puhastusvoolu suurenemise või kompressori efektiivsuse vähenemise kohta võimaldavad teil sekkuda enne, kui energiatrahvid kasvavad.
Praktiline uuendamise tegevuskava ja ROI kaalutlused
Võrrelge praegust jõudlust.Mõõtke kWh/Nm³ püsiolekus ja tüüpiliste nõudlustsüklite lõikes.
Kiired võidud:Lisa VSD põhikompressori(te)le; vähendada torustike ja filtrite rõhulangust; parandada lekkeid. Need sammud tagastavad sageli kiireima tasuvuse.
Keskmine -tähtaeg:Asendage või{0}}projekteerige eeltöötlus, et rõhulangus oleks väiksem, lisage puhvermälu, optimeerige tsükliloogikat tarnija-tarnitavate juhtseadmete uuendustega.
Pikaajaline-Asendage vanemad adsorbeerivad voodid parema{0}}jõudlusega materjalidega ja kaaluge täielikku libisemise uuendamist.
Majanduse modelleerimine:Tasuvuse arvutamiseks kasutage kohalikku elektrihinda, töötsüklit, kapitalikulusid ja kavandatavat hooldust. VSD moderniseerimine maksab muutuva nõudlusega tehastes tavaliselt 6–24 kuud; suuremad tehasearhitektuuri muutused nõuavad pikemaid horisonte, kuid toovad kaasa suurema elutsükli säästu.
Juhtumi{0}}uuringu esiletõstmised ja numbrid
VSD moderniseerimine:Tööstuslik juhtumiuuring näitas pärast VSD paigaldamist ja juhtimise optimeerimist kompressori energia vähenemist ~20% (kompressori tootja / kommunaalteenuste allahindluse dokumentatsioon).
Adsorbendi täiustused:Li{0}}LSX-i ja AgLi-LSX-i labori- ja välihinnangud näitasid paremat lämmastiku adsorptsiooni kineetikat kõrgusel, võimaldades sama sisendvõimsuse korral väiksemaid kihte või suuremat läbilaskevõimet. See on materjal kõrgmäestiku-PSA-de jaoks, mida kasutatakse kaevandustes või platoo tervishoiurakendustes.
Termiline integratsioon:Uuringud näitavad, et taastuvat kompressioonisoojust saab kasutada töökoha kütmise tasakaalustamiseks või termiliselt{0}}käitavate jahutite käitamiseks, parandades tehase-energiakasutust ja heitkoguste jõudlust (projekti -spetsiifilised tulemused on erinevad).
Hangete kontrollnimekiri -, mida PSA tarnijatelt nõuda
Energiatõhususe garantiid:kWh/Nm³ teie kõrgusel ja sisselasketingimustel (mitte ainult nimiväärtused).
FAT-andmed ja testisertifikaadidnäitab puhtuse/võimsuse kõveraid tüüpiliste töötsüklite lõikes.
VSD valmisolekvõi tarnitud kompressorite VSD-d ja dokumenteeritud osa{0}}koormuse efektiivsuse kõverad.
Adsorbendi spetsifikatsioon(tüüp, eeldatav kasutusiga, käitlemisprotseduur) ja asenduskulude eeldused.
Juhtimis- ja telemeetriapakettkaugjälgimise ja{0}}hoiatusfunktsiooniga.
Termilise taastumise võimalusedja torustikuühendused jääk{0}}soojuse taaskasutamiseks.
Teenuse SLA-dprognoositava hoolduse, varuventiilide ja adsorbentide tarneajad.
Tulevikusuunad (2025–2030)
Oodata jätkuvat suurenevat kasumit:
Järgmise -põlvkonna sorbendidmis võimaldavad kiiremaid tsükleid ja veelgi madalamaid puhastussuhteid.
Hübriid-VSA/PSA ja elektriliselt optimeeritud kompressorite laiem kasutuselevõtthäälestatud muutuvatele taastuvatele elektriallikatele.
Sügavam termiline integratsioonhaiglates ja tööstusobjektides, kuna energiasüsteemid optimeeritakse ülikoolilinnaku tasandil.
Regulatiivne ja hankesurveavalikustada energiaintensiivsus ja süsinikdioksiidi mõju -kohale hapniku tootmisel, muutes energiatõhusad konstruktsioonid konkurentsieeliseks.
