PSA酸素ガラス製造に使用されるガラスは、通常、純度だけではなく、酸素濃度、流量、出口圧力、水分含有量、および汚染物質の制限によって指定されます。酸素富化ガラス炉の燃焼では、酸素濃度は一般に 90 ～ 95% 程度と考えられますが、必要な値はバーナーの配置、燃料、炉温度、酸素注入率、酸素が燃焼用空気と混合されるか主酸化剤として供給されるかによって異なります。したがって、調達仕様では、利用可能な最高濃度を選択するのではなく、酸素純度を実際の炉の動作条件と結び付ける必要があります。
ガラス製造で PSA 酸素が使用されるのはなぜですか?
ガラス炉は燃焼室内で燃料を燃焼させ、ガラスバッチと溶融ガラスに熱を伝えます。燃焼用空気を供給すると、大気中に窒素分が多く含まれるため、酸素とともに窒素が炉内に入ります。この窒素は燃焼には関与しませんが、炉内で加熱され、排気システムから排出されます。
A PSA酸素発生器はモレキュラーシーブ吸着床を使用して圧縮空気から酸素を分離します。吸着段階では、酸素富化ガスが製品出口に向かって通過する間、モレキュラーシーブは窒素を優先的に保持します。次に、発生器は床を切り替え、圧力を下げることによって飽和吸着剤を再生します。結果として生じる酸素流は、炉に入る前にバーナーに注入するか、燃焼用空気と混合することができます。
したがって、実際的な目的は、単に指定された濃度の酸素を生成することではありません。システムは、バーナーに必要な圧力とガス組成を維持しながら、制御された酸素流を炉に供給する必要があります。
ガラス炉では通常どの程度の酸素純度が考慮されますか?
酸素富化燃焼の場合、PSA酸素通常、およその範囲で供給されます。90–95% O₂、PSA 構成と炉の用途に応じて異なります。炉の設計が異なれば使用する酸化剤組成も異なるため、この範囲をガラス業界の普遍的な標準として扱うべきではありません。
たとえば、燃焼空気を豊かにするためだけに酸素を使用する炉は、異なる酸素を受け入れる可能性があります。PSA酸素酸素が一次酸化剤を形成する酸素燃料炉からの濃縮。同じ PSA 製品純度でも、酸素流量と燃料流量が変化すると、異なる燃焼条件が生じる可能性があります。
| PSA 酸素パラメータ | エンジニアリング上の考慮事項 |
|---|---|
| 酸素濃度 | 燃焼システムに入る O₂ 割合を定義します |
| 酸素の流れ | バーナーに供給できる酸素の量を決定します |
| 出口圧力 | 酸素配管、制御バルブ、バーナー入口の要件に一致する必要があります |
| 水分 | 製品ガスの品質と下流の機器の状態に影響を与える |
| 油汚れ | コンプレッサーと濾過設計によって制御する必要がある |
| 粒子汚染 | 適切な入口および下流の濾過が必要 |
| 負荷変動 | 発電機の容量とバッファ要件を決定する |
| 酸素モニタリング | 運転中の濃度偏差を検出 |
したがって、調達の場合、要求仕様には両方を記載する必要があります。酸素濃度と酸素供給能力。流量要件のない純度の数値は、使用可能な酸素供給量を定義しません。
酸素純度は炉の燃焼をどのように変化させますか?
酸素濃度は、燃焼ゾーンに入る窒素の量を変化させます。 PSA 酸素が燃焼空気の一部を置き換えると、酸化剤には通常の空気より多くの酸素が含まれ、窒素が少なくなります。
次に、炉バーナーは、同じ燃料入力で異なるガス組成を受け取ります。これにより、火炎温度、火炎体積、排気ガス量、熱伝達条件が変化する可能性があります。実際の影響は、バーナーの形状、燃料の種類、酸素注入位置、炉の動作温度によって異なります。
たとえば、PSA 酸素が空気燃料バーナーの上流に噴射されると、酸素は火炎ゾーンに到達する前に燃焼用空気と混合します。専用の酸素ランスまたは酸素バーナーを介して酸素が導入される場合、ガス速度、混合パターン、火炎の形状は、酸素と燃料の別々の通路によって決まります。
この区別は重要です。1 つのバーナー構成で供給される 90% の酸素は、別の構成で供給される 90% の酸素と同じ炉状態を生成しません。.
PSA 酸素で制御する必要がある不純物は何ですか?
PSA 酸素は大気から生成されるため、供給空気処理システムは酸素製品の状態に直接影響します。通常、PSA ユニットには、濾過、冷却、水分除去後の圧縮空気が供給されます。
窒素はモレキュラーシーブによって除去される主成分です。残留窒素とアルゴンは生成物の流れに残り、測定される酸素濃度が低下します。
必要な残存レベルは目標酸素濃度と燃焼プロセスによって異なります。酸素分析計は、試運転時の測定値のみに依存するのではなく、製品濃度を継続的に監視する必要があります。
圧縮空気には水分が含まれています。水が過剰な量で吸着床に到達すると、吸着サイトを占有し、窒素分離が妨げられる可能性があります。
したがって、空気処理セクションには通常、アフタークーラー、凝縮水除去、フィルター、および適切な乾燥ステージが含まれます。正確な露点要件は、PSA 吸着剤と装置の設計によって異なります。
分離と濾過が不十分な場合、潤滑されたコンプレッサーからのオイルが圧縮空気ラインに入る可能性があります。油による汚染は、モレキュラーシーブや下流の酸素装置に影響を与える可能性があります。
したがって、コンプレッサーのタイプ、凝集フィルター、活性炭濾過、およびメンテナンス間隔を PSA システムと一緒に指定する必要があります。
入口の濾過が維持されていない場合、粉塵や濾材の粒子がバルブや吸着容器に侵入する可能性があります。フィルター間の差圧監視を使用すると、空気供給が制限される前にフィルターの負荷を特定できます。
ガラス製造用の PSA 酸素システムの主なコンポーネントは何ですか?
PSA 酸素システムは単一の分離容器ではありません。これは、供給空気の処理、吸着、再生、酸素貯蔵、製品の配送を制御するいくつかのコンポーネントで構成されています。
コンプレッサーは、吸着サイクルに必要な圧力で大気を PSA システムに供給します。コンプレッサーの容量は、必要な動作圧力で PSA 供給空気の需要をカバーする必要があります。
フィルター、冷却器、凝縮水分離器、乾燥機は、圧縮空気が吸着容器に入る前に、油、液体の水、粒子を除去します。
吸着容器には、圧縮空気から窒素を優先的に吸着するモレキュラーシーブ材料が含まれています。酸素富化ガスはベッドを通過して製品側に向かいます。
自動バルブにより、容器間の吸着段階と再生段階が交互に行われます。バルブタイミングは PSA サイクルを決定するため、酸素回収率と生成物の濃度に影響を与えます。
バッファー タンクは生成物の酸素を貯蔵し、PSA 発生器と炉の間の短期的な圧力と流量の変動を軽減します。
酸素分析計は生成ガスの濃度を測定します。制御システムは、酸素濃度が指定範囲外になると、アラームを生成したり、動作条件を変更したりできます。
レギュレーター、制御バルブ、圧力トランスミッター、および流量計は、発生器から炉分配システムへの酸素の供給を制御します。
PSA 酸素供給源はどのようにガラス炉に接続されますか?
酸素供給ルートは通常、次のような順序に従います。
大気→コンプレッサー→ろ過・乾燥→PSA吸着床→酸素バッファー→酸素分析計→圧力調整→流量制御→バーナー・酸素注入システム→ガラス炉
各セクションは異なるエンジニアリング機能を実行します。
コンプレッサーは供給空気の圧力を確立します。前処理により汚染物質を除去します。 PSA ベッドは窒素と酸素を分離します。バッファタンクは短期的な需要の変化を安定させます。分析装置は酸素濃度を検証します。圧力と流量の制御により、必要な動作条件でガスが炉に供給されます。
酸素パイプラインも、実際の流量と圧力損失を考慮して設計する必要があります。 PSA出口の接続のみに基づいて配管径、バルブサイズ、継手、レギュレータ容量を選択しないでください。
ガラスメーカーは必要な PSA 酸素容量をどのように決定すべきですか?
能力は炉の通常酸素要求量とピーク酸素要求量から計算する必要があります。
実際の計算では、次のことを考慮する必要があります。
バーナー数 × バーナーあたりの酸素要求量 × 運転負荷 × ピーク需要率
計算では生産の変化も考慮する必要があります。炉は、通常の溶解中は 1 つの酸素要求量で動作し、起動時、生産速度の変更、バーナー調整、または酸素富化動作中には異なる流量が必要になる場合があります。
PSA 発生器のサイズが平均消費量のみに基づいて設定されている場合、炉がピーク需要に達したときに製品の酸素濃度または出口圧力が低下する可能性があります。
バッファタンクは短期間の変動を軽減できますが、サイズが小さい PSA 発生器を無期限に補償することはできません。したがって、発電機の容量は継続的な酸素要求量に一致する必要があり、一方、貯蔵量は短期間の変化に対応する必要があります。
ガラス用 PSA 酸素発生器を注文する前に購入者が確認すべきことは何ですか?
技術調達仕様書には次の情報を含める必要があります。
| 調達品目 | 確認事項 |
|---|---|
| 炉の種類 | 回生、回復、酸素燃料、またはその他の構成 |
| ガラス生産率 | 通常生産とピーク生産 |
| 酸素純度 | 必要な O₂ 濃度と耐性 |
| 酸素容量 | 通常および最大 Nm3/h |
| 酸素圧力 | 発電機の出口と炉の入口の要件 |
| 燃料 | 天然ガス、LPG、石油、その他の燃料 |
| バーナー構成 | 空気燃料、酸素富化、酸素燃料、または混合配置 |
| 酸素注入 | メイン酸化剤、濃縮ライン、ランス、またはバーナーポート |
| 供給空気の品質 | 油、水、粒子、露点の制限 |
| バッファボリューム | 短期的な需要変化を吸収するために必要 |
| 監視 | 酸素濃度、圧力、流量、アラーム |
| 設置条件 | 周囲温度、換気、利用可能な床面積、およびユーティリティ接続 |
| メンテナンス | フィルター交換、バルブ検査、分析計校正、吸着剤サービス |
炉のオペレーターは、PSA 酸素発生装置のサイズを決定する前に、これらの条件を提供する必要があります。それ以外の場合、サプライヤーは公称酸素純度と推定流量に基づいて機器を選択することしかできず、実際の炉負荷を表していない可能性があります。
PSA 酸素発生器の製造に NEWTEK を選ぶ理由?
ニューテックを含むオンサイトガス発生装置を開発および供給します。PSA 酸素発生器, PSA 窒素発生器、 モジュール式酸素プラント。この製品群では、必要な容量、設置スペース、ガス圧力、使用条件に応じてガス発生構成を選択できます。
NEWTEKのプロジェクトのプロセスには、技術研究、エンジニアリング設計、デバイスの製造、設置テスト、アフターサービスが含まれます。機器の構成中に、酸素容量、純度、吐出圧力、現場の温度、湿度、および電気的条件を PSA システム設計とともに考慮できます。公表されている酸素発生器の範囲は 1 ～ 300 Nm3/h、酸素純度は 93%±3%、調整可能な酸素圧力は 0.01 ～ 0.5 MPa、酸素露点は大気露点 -40 ～ -75 度です。
NEWTEKは、製造と配送のために、PSA吸着装置と空気処理、自動バルブ切り替え、酸素監視、圧力制御、およびシステム通信機能を組み合わせています。 Modbus、Profibus Fieldbus、および Ethernet 通信オプションは、ガス発生装置をプラント監視および制御システムに接続するために利用できます。
