VPSA กับ PSA: การเปรียบเทียบต้นทุนพลังงาน

ในการผลิตออกซิเจนทางอุตสาหกรรม PSA และ VPSA เป็นเทคโนโลยีหลักสองประการบนไซต์- ทั้งสองใช้ตะแกรงซีโอไลต์เพื่อดูดซับไนโตรเจน แต่จะแตกต่างกันอย่างมากในการออกแบบวงจร การใช้พลังงาน และการใช้งานในอุดมคติ สำหรับโรงงานขนาดกลาง-ถึง-ขนาดใหญ่ที่ใช้ออกซิเจน 50–200 ตันต่อวัน การเลือกที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้ต้องเสียค่าพลังงานเพิ่มเติมมากกว่า 100,000 ดอลลาร์ต่อปี จากงานโครงการของเราที่ Shenger Gas เราพบว่าผู้ซื้อจำนวนมากให้ความสำคัญกับราคาที่จ่ายล่วงหน้าและมองข้ามต้นทุนการดำเนินงานตลอดอายุการใช้งาน การเปรียบเทียบนี้ครอบคลุมประเด็นสำคัญ 5 ประการ-ประเภทวงจร ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ผลผลิตออกซิเจน ต้นทุนรายจ่าย และการบำรุงรักษา-เพื่อช่วยให้คุณเลือกได้อย่างมั่นใจ

PSA และ VPSA: ผังกระบวนการและอุปกรณ์หลัก

PSA ใช้เตียงดูดซับสองเตียงในรอบการสลับกัน ในขณะที่เตียงหนึ่งดูดซับที่ 0.4–0.7 MPa ส่วนอีกเตียงจะสร้างขึ้นใหม่ที่ความดันบรรยากาศ ออกซิเจนจะถูกดึงมาจากด้านบนของเตียงที่ใช้งานอยู่ เตียงที่ใช้แล้วจะถูกไล่ออกโดยการระบายอากาศ เพื่อให้ไนโตรเจนปล่อยออกมา ระบบนี้เรียบง่าย-โดยส่วนใหญ่เป็นตัวดูดซับ วาล์วนิวแมติก และเครื่องอัดอากาศ

VPSA เพิ่มปั๊มสุญญากาศในขั้นตอนการฟื้นฟู โดยดึงเบดลงไปที่ -0.05 ถึง -0.07 MPa (เกจ) สิ่งนี้จะขับเคลื่อนการดูดซับไนโตรเจนได้ลึกขึ้น และช่วยให้แรงดันใช้งานลดลงเหลือ 0.3–0.5 MPa ซึ่งช่วยลดความต้องการการบีบอัดอากาศป้อน ข้อเสีย: ปั๊มสุญญากาศเพิ่มเติมและการควบคุมวาล์วที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น

เกณฑ์มาตรฐานการคืนออกซิเจนและการใช้พลังงาน

อัตราการนำออกซิเจนกลับคืนมาสะท้อนโดยตรงถึงประสิทธิภาพของการใช้ตะแกรงโมเลกุล ระบบ PSA ซึ่งถูกจำกัดโดยการสลายบรรยากาศที่ไม่สมบูรณ์ โดยทั่วไปจะมีอัตราการฟื้นตัวระหว่าง 35% ถึง 45% เนื่องจากไนโตรเจนที่ตกค้างจะเข้าบริเวณจุดดูดซับที่ทำงานอยู่ VPSA สามารถฟื้นฟูออกซิเจนที่ป้อนได้ 55% ถึง 70% โดยใช้เครื่องช่วยฟื้นฟูสุญญากาศ- ซึ่งหมายความว่าต้องใช้วัสดุกรองน้อยลงสำหรับเอาต์พุตเดียวกัน และลดขนาดตัวดูดซับลงได้ตามนั้น

ความแตกต่างในการใช้พลังงานปรากฏชัดเจนในบิลค่าสาธารณูปโภค โดยทั่วไปหน่วย PSA จะใช้ 0.38–0.45 kWh ต่อ Nm³ ของออกซิเจนบริสุทธิ์เทียบเท่า ในขณะที่ VPSA สามารถเข้าถึงได้ต่ำถึง 0.28–0.35 kWh/Nm³ พิจารณาสร้างโรงงานออกซิเจน 100-ตัน-ต่อวัน- (ประมาณ 2,800 Nm³/h) ระบบ VPSA จะประหยัดไฟได้ประมาณ 150–250 kWh ต่อชั่วโมง เมื่อเทียบกับ PSA ที่อัตราค่าไฟฟ้าอุตสาหกรรม 0.10 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ซึ่งคิดเป็น 120,000–200,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อปี (อิงจากชั่วโมงการทำงาน 8,000 ชั่วโมง) ซึ่งเป็นส่วนต่างที่มากพอจะชดเชยการลงทุนล่วงหน้าที่สูงขึ้นของอุปกรณ์ VPSA

การพิจารณารายจ่ายฝ่ายทุนและรอยเท้า

จากจุดยืนในการจัดซื้อ ระบบ PSA มีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนที่ชัดเจน: ไม่มีปั๊มสุญญากาศ ขนาดวาล์วที่เล็กกว่า และตรรกะการควบคุมที่ง่ายกว่า ส่งผลให้ราคาอุปกรณ์ทั้งหมดโดยทั่วไปต่ำกว่า VPSA 20%–35% สำหรับข้อกำหนดที่เทียบเท่ากัน สำหรับการใช้งานขนาดเล็ก-ที่ใช้ปริมาณน้อยกว่า 200 Nm³/h หรือสำหรับการทำงานเป็นระยะๆ ซึ่งทำงานต่ำกว่า 3,000 ชั่วโมงต่อปี PSA มักจะนำเสนอความประหยัดโดยรวมที่ดีกว่า

VPSA สั่งการลงทุนเริ่มแรกที่สูงขึ้น โดยขับเคลื่อนโดยชุดปั๊มสุญญากาศและตัวดูดซับที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า- อย่างไรก็ตาม การนำออกซิเจนกลับมาใช้ใหม่ที่ดีขึ้นส่งผลให้หน้าที่การอัดอากาศป้อนลดลง 20%–30% ซึ่งชดเชยการดึงกำลังของปั๊มสุญญากาศบางส่วน ในแง่ของรอยเท้าของพืช ตัวดูดซับ VPSA มีขนาดเล็กกว่ารุ่น PSA ประมาณ 15%–25% สำหรับความจุเดียวกัน แม้ว่าโดยทั่วไปปั๊มสุญญากาศและถังบัฟเฟอร์ที่เพิ่มเข้ามาจะทำให้พื้นที่รวมของระบบทั้งหมดใหญ่กว่าเล็กน้อยของโรงงาน PSA ที่เทียบเท่ากัน

ความซับซ้อนในการบำรุงรักษาและความน่าเชื่อถือ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า PSA มีการออกแบบที่ตรงไปตรงมาโดยมีวาล์วนิวแมติกน้อยลง (โดยทั่วไปคือ 8–12) และมีศูนย์บำรุงรักษาตามปกติเกี่ยวกับการเปลี่ยนตัวกรองและการตรวจสอบซีลวาล์ว การดูดซับบรรยากาศช่วยขจัดอุปกรณ์สุญญากาศที่กำลังหมุน ลดการสั่นสะเทือน-ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับและการจัดการการหล่อลื่น ส่งผลให้ความต้องการทักษะลดลงสำหรับพนักงานซ่อมบำรุงและสินค้าคงคลังอะไหล่ที่มีขนาดเล็ก

VPSA ขอแนะนำชุดปั๊มสุญญากาศที่เกี่ยวข้องกับการบำรุงรักษาเพิ่มเติม: ตลับลูกปืน ซีล ระบบทำความเย็น และการตรวจสอบสภาพที่บ่อยยิ่งขึ้น โดยทั่วไปจำนวนวาล์วจะอยู่ที่ 14–20 และลำดับการควบคุมมีความซับซ้อนมากกว่า อย่างไรก็ตาม การออกแบบ VPSA สมัยใหม่ใช้ปั๊มสุญญากาศโรตารี-แบบกลีบซ้ำซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ พร้อมการตรวจสอบการสั่นสะเทือนแบบออนไลน์ และอัตราความล้มเหลวของสนามจริงได้ลดลงอย่างมาก ปัจจัยในการตัดสินใจมักจะขึ้นอยู่กับ-ความสามารถในการสนับสนุนการขาย-หลังการขายในท้องถิ่นของซัพพลายเออร์ ซึ่งเป็นเกณฑ์ที่ควรมีน้ำหนักในระหว่างกระบวนการคัดเลือก

เมทริกซ์การตัดสินใจ: จากข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ไปจนถึงการประหยัดต่อขนาด

เมื่อประเมินโครงการ เราแนะนำให้คัดกรองตัวเลือกทางเทคนิคตามลำดับต่อไปนี้:

• ความบริสุทธิ์ของออกซิเจน: ทั้ง PSA และ VPSA ผลิตออกซิเจน 90%–95% ได้อย่างน่าเชื่อถือ หากความบริสุทธิ์เกิน 95% ควรพิจารณา-การทำให้บริสุทธิ์หรือการแยกอากาศด้วยความเย็นจัด
• ขนาดความจุ: ต่ำกว่า 300 Nm³/h โดยทั่วไปควรใช้ PSA ระหว่าง 300 ถึง 800 Nm³/h จำเป็นต้องมีการประเมินทางเศรษฐกิจโดยละเอียดโดยคำนึงถึงค่าไฟฟ้าในท้องถิ่นและระยะเวลาการทำงานรายปี ที่สูงกว่า 800 Nm³/h โดยทั่วไปข้อได้เปรียบด้านพลังงานของ VPSA จะช่วยฟื้นฟูช่องว่างการลงทุนภายในระยะเวลาคืนทุนอันสั้น
• ชั่วโมงการทำงานต่อปี: PSA เสนอต้นทุนรวมที่ต่ำกว่าเป็นเวลาน้อยกว่า 4,000 ชั่วโมง/ปี มากกว่า 6,000 ชั่วโมง/ปี VPSA มักจะชนะเสมอ
• สาธารณูปโภคที่ไซต์งาน: VPSA ต้องการน้ำหล่อเย็นที่มีความเสถียรมากขึ้น (สำหรับการทำความเย็นของปั๊มสุญญากาศ) และการแยกฐานรากที่เหมาะสมเพื่อจัดการการสั่นสะเทือน

แนวโน้มอุตสาหกรรมและการปรับปรุงกระบวนการ

วัสดุตะแกรงใหม่กำลังเบลอเส้น PSA-VPSA แบบเก่า ขณะนี้ซีโอไลต์ลิเธียมสูง-ดูดซับไนโตรเจนได้มากกว่าเกรดมาตรฐานประมาณ 30% ช่วยให้ PSA สามารถดึงออกซิเจนกลับคืนมาได้ 50% แม้ว่าจะไม่ได้ใช้สุญญากาศลึกก็ตาม ในด้าน VPSA ไดรฟ์สุญญากาศความเร็วตัวแปร-ช่วยให้หน่วยปรับแรงดึงแบบเรียลไทม์ โดยตัดกำลังที่โหลดบางส่วน

สำหรับผู้ใช้ PSA ที่มีอยู่ สามารถเพิ่มเครื่องเพิ่มแรงดันสุญญากาศได้-แต่เฉพาะในกรณีที่ภาชนะสามารถรองรับได้และวาล์วตอบสนองเร็วเพียงพอ วิธีนี้ได้ผลดีที่สุดเมื่อการออกแบบดั้งเดิมเหลือพื้นที่สำหรับการอัพเกรด ระบบเก่าที่ไม่มีระยะขอบนั้นจำเป็นต้องมีการตรวจสอบเฉพาะไซต์-อย่างใกล้ชิด

PSA และ VPSA ไม่ใช่คู่แข่งกัน-แต่เหมาะสมกับช่วงความจุและรอบการทำงานที่แตกต่างกัน ในงานความเป็นไปได้ในช่วงแรก ยืนยันข้อมูลการใช้พลังงานที่ได้รับการตรวจสอบแล้วจากการทดสอบอิสระ และทำให้ต้นทุนพลังงานเป็นปัจจัยสำคัญในการเสนอราคา Shenger Gas นำเสนอรายงานการจำลองแบบกำหนดเองสองรายงานโดยอิงตามเส้นอุปสงค์ อัตราพลังงาน และขีดจำกัดของไซต์ของคุณ- เพื่อให้คุณสามารถเปรียบเทียบแอปเปิ้ลกับแอปเปิ้ลได้ ท้ายที่สุดแล้ว-ออกซิเจนในไซต์งานคือเกมแห่งพลังงาน การจับคู่ที่เหมาะสมสำหรับโปรไฟล์โหลดจริงของคุณจะมีราคาซื้อที่ต่ำทุกครั้ง