PSA-zuurstofgebruikt bij de glasproductie wordt normaal gesproken gespecificeerd door zuurstofconcentratie, stroming, uitlaatdruk, vochtgehalte en verontreinigingslimieten in plaats van alleen door zuiverheid. Bij met zuurstof verrijkte verbranding van glasovens wordt doorgaans uitgegaan van een zuurstofconcentratie van ongeveer 90-95%, maar de vereiste waarde hangt af van de branderopstelling, brandstof, oventemperatuur, zuurstofinjectiesnelheid en of zuurstof wordt gemengd met verbrandingslucht of wordt toegevoerd als het belangrijkste oxidatiemiddel. De aanbestedingsspecificatie moet daarom de zuurstofzuiverheid verbinden met de werkelijke bedrijfsomstandigheden van de oven, in plaats van de hoogst beschikbare concentratie te selecteren.
Waarom gebruikt de glasproductie PSA-zuurstof?
Een glasoven verbrandt brandstof in een verbrandingskamer om warmte over te dragen aan de glaspartij en het gesmolten glas. Bij de toevoer van verbrandingslucht komt stikstof samen met zuurstof de oven in, omdat de atmosferische lucht een grote stikstoffractie bevat. Deze stikstof neemt niet deel aan de verbranding, maar wordt in de oven verwarmd en verlaat het uitlaatsysteem.
A PSA-zuurstofgenerator scheidt zuurstof van perslucht met behulp van moleculaire zeef-adsorbensbedden. Tijdens de adsorptiefase houdt de moleculaire zeef bij voorkeur stikstof vast terwijl het met zuurstof verrijkte gas naar de productuitlaat stroomt. De generator schakelt vervolgens van bed en regenereert het verzadigde adsorbens door de druk te verlagen. De resulterende zuurstofstroom kan in branders worden geïnjecteerd of worden gemengd met verbrandingslucht voordat deze de oven binnengaat.
Het praktische doel is daarom niet eenvoudigweg het produceren van zuurstof in een bepaalde concentratie. Het systeem moet een gecontroleerde zuurstofstroom naar de oven leveren, terwijl de door de brander vereiste druk en gassamenstelling behouden blijven.
Welke zuurstofzuiverheid wordt normaal gesproken in aanmerking genomen voor glasovens?
Voor een met zuurstof verrijkte verbranding,PSA-zuurstofwordt gewoonlijk geleverd in het geschatte bereik van90–95% O₂, afhankelijk van de PSA-configuratie en oventoepassing. Dit bereik mag niet worden behandeld als een universele standaard voor de glasindustrie, omdat verschillende ovenontwerpen verschillende oxidatiemiddelsamenstellingen gebruiken.
Een oven die alleen zuurstof gebruikt om de verbrandingslucht te verrijken, kan bijvoorbeeld een andere situatie accepterenPSA-zuurstofconcentratie uit een zuurstof-brandstofoven waarin zuurstof het primaire oxidatiemiddel vormt. Dezelfde zuiverheid van het PSA-product kan ook verschillende verbrandingsomstandigheden veroorzaken wanneer het zuurstofdebiet en de brandstofstroom worden gewijzigd.
| PSA-zuurstofparameter | Technische overweging |
|---|---|
| Zuurstofconcentratie | Definieert de O₂-fractie die het verbrandingssysteem binnenkomt |
| Zuurstof stroom | Bepaalt hoeveel zuurstof aan de branders kan worden toegevoerd |
| Uitlaatdruk | Moet overeenkomen met de vereisten voor zuurstofleidingen, regelkleppen en branderinlaat |
| Vocht | Heeft invloed op de kwaliteit van het productgas en de omstandigheden van de apparatuur stroomafwaarts |
| Olievervuiling | Moet worden geregeld door het compressor- en filtratieontwerp |
| Deeltjesverontreiniging | Vereist geschikte inlaat- en stroomafwaartse filtratie |
| Variatie in belasting | Bepaalt de generatorcapaciteit en buffervereisten |
| Zuurstofmonitoring | Detecteert concentratieafwijkingen tijdens bedrijf |
Bij inkoop dient de vereiste specificatie daarom beide te vermeldenzuurstofconcentratie en zuurstoftoevoercapaciteit. Een zuiverheidsgetal zonder stroomvereiste definieert niet de bruikbare zuurstoftoevoer.
Hoe verandert de zuiverheid van zuurstof de verbranding van de oven?
De zuurstofconcentratie verandert de hoeveelheid stikstof die de verbrandingszone binnenkomt. Wanneer PSA-zuurstof een deel van de verbrandingslucht vervangt, bevat de oxidator meer zuurstof en minder stikstof dan gewone lucht.
De ovenbrander krijgt dan bij dezelfde brandstofinvoer een andere gassamenstelling. Dit kan de vlamtemperatuur, het vlamvolume, de hoeveelheid uitlaatgas en de omstandigheden voor warmteoverdracht veranderen. Het werkelijke effect hangt af van de geometrie van de brander, het brandstoftype, de positie van de zuurstofinjectie en de bedrijfstemperatuur van de oven.
Als PSA-zuurstof bijvoorbeeld stroomopwaarts van een lucht-brandstofbrander wordt geïnjecteerd, mengt de zuurstof zich met verbrandingslucht voordat deze de vlamzone bereikt. Als zuurstof wordt ingebracht via een speciale zuurstoflans of zuurstofbrander, worden de gassnelheid, het mengpatroon en de vlamgeometrie bepaald door de afzonderlijke zuurstof- en brandstofdoorgangen.
Dit onderscheid is belangrijk omdat90% zuurstof geleverd via één branderconfiguratie produceert niet dezelfde ovenconditie als 90% zuurstof geleverd via een andere configuratie.
Welke onzuiverheden moeten worden gecontroleerd in PSA-zuurstof?
PSA-zuurstof wordt gegenereerd uit atmosferische lucht, dus het voedingsluchtbehandelingssysteem heeft rechtstreeks invloed op de toestand van het zuurstofproduct. De PSA-unit ontvangt normaal gesproken perslucht na filtratie, koeling en vochtverwijdering.
Stikstof is het hoofdbestanddeel dat door de moleculaire zeef wordt verwijderd. Resterende stikstof en argon blijven in de productstroom achter en verlagen de gemeten zuurstofconcentratie.
Het vereiste restniveau is afhankelijk van de beoogde zuurstofconcentratie en het verbrandingsproces. De zuurstofanalysator moet de productconcentratie voortdurend monitoren en niet alleen vertrouwen op metingen tijdens de inbedrijfstelling.
Perslucht bevat vocht. Als water in overmatige hoeveelheden de adsorptiebedden bereikt, kan het adsorptieplaatsen innemen en de stikstofafscheiding verstoren.
De luchtbehandelingssectie omvat daarom normaal gesproken een nakoeler, condensaatverwijdering, filters en een geschikte droogfase. De exacte dauwpuntvereiste is afhankelijk van het PSA-adsorbens en het ontwerp van de apparatuur.
Olie uit een gesmeerde compressor kan in de persluchtleiding terechtkomen als de scheiding en filtratie onvoldoende zijn. Olieverontreiniging kan de moleculaire zeef en de stroomafwaartse zuurstofapparatuur aantasten.
Het compressortype, de coalescentiefilters, de actievekoolfiltratie en het onderhoudsinterval moeten daarom samen met het PSA-systeem worden gespecificeerd.
Stof- en filtermediadeeltjes kunnen kleppen en adsorptievaten binnendringen als de inlaatfiltratie niet wordt gehandhaafd. Differentiële drukbewaking over filters kan worden gebruikt om de filterbelasting te identificeren voordat deze de luchttoevoer beperkt.
Wat zijn de belangrijkste componenten van een PSA-zuurstofsysteem voor de glasproductie?
Een PSA-zuurstofsysteem is geen enkel scheidingsvat. Het bestaat uit verschillende componenten die de behandeling van de toevoerlucht, adsorptie, regeneratie, zuurstofopslag en productafgifte regelen.
De compressor levert atmosferische lucht aan het PSA-systeem met de druk die vereist is voor de adsorptiecyclus. De capaciteit van de compressor moet de vraag naar PSA-toevoerlucht bij de vereiste bedrijfsdruk dekken.
Filters, koelers, condensaatafscheiders en drogers verwijderen olie, vloeibaar water en deeltjes voordat perslucht de adsorptievaten binnendringt.
De adsorptievaten bevatten moleculair zeefmateriaal dat bij voorkeur stikstof uit perslucht adsorbeert. Met zuurstof verrijkt gas stroomt door het bed naar de productzijde.
Automatische kleppen wisselen de adsorptie- en regeneratiefasen tussen vaten af. De kleptiming bepaalt de PSA-cyclus en beïnvloedt daardoor de zuurstofterugwinning en de productconcentratie.
De buffertank slaat productzuurstof op en vermindert druk- en stroomschommelingen op korte termijn tussen de PSA-generator en de oven.
Een zuurstofanalysator meet de productgasconcentratie. Het besturingssysteem kan een alarm genereren of de bedrijfsomstandigheden wijzigen wanneer de zuurstofconcentratie buiten het gespecificeerde bereik valt.
Regelaars, regelkleppen, druktransmitters en debietmeters regelen de zuurstoftoevoer van de generator naar het distributiesysteem van de oven.
Hoe wordt de PSA-zuurstoftoevoer aangesloten op een glasoven?
De zuurstoftoevoerroute volgt normaal gesproken een volgorde die vergelijkbaar is met:
Atmosferische lucht → compressor → filtratie en droging → PSA-adsorptiebedden → zuurstofbuffer → zuurstofanalysator → drukregeling → stroomregeling → brander/zuurstofinjectiesysteem → glasoven
Elke sectie vervult een andere technische functie.
De compressor brengt de toevoerluchtdruk tot stand. Voorbehandeling verwijdert verontreinigingen. De PSA-bedden scheiden stikstof van zuurstof. De buffertank stabiliseert veranderingen in de vraag op de korte termijn. De analysator verifieert de zuurstofconcentratie. Druk- en stroomregelaars leveren het gas vervolgens in de vereiste bedrijfsconditie naar de oven.
De zuurstofpijpleiding moet ook worden ontworpen rond het werkelijke debiet en de drukval. De leidingdiameter, klepmaat, fittingen en regelaarcapaciteit mogen niet alleen worden geselecteerd op basis van de PSA-uitlaataansluiting.
Hoe moeten glasfabrikanten de vereiste PSA-zuurstofcapaciteit bepalen?
De capaciteit moet worden berekend op basis van de normale en piekzuurstofbehoefte van de oven.
Bij een praktische berekening moet rekening worden gehouden met:
aantal branders × zuurstofbehoefte per brander × bedrijfsbelasting × piekvraagfactor
Bij de berekening moet ook rekening worden gehouden met productieveranderingen. Een oven kan tijdens normaal smelten met één zuurstofbehoefte werken en een andere stroom nodig hebben tijdens het opstarten, veranderingen in de productiesnelheid, aanpassing van de brander of zuurstofverrijking.
Als de PSA-generator alleen wordt gedimensioneerd op basis van het gemiddelde verbruik, kan de zuurstofconcentratie van het product of de uitlaatdruk dalen wanneer de oven de piekvraag bereikt.
Een buffertank kan korte fluctuaties verminderen, maar kan een te kleine PSA-generator niet voor onbepaalde tijd compenseren. De generatorcapaciteit moet daarom aansluiten bij de continue zuurstofbehoefte, terwijl het opslagvolume de kortetermijnveranderingen opvangt.
Wat moeten kopers controleren voordat ze een PSA-zuurstofgenerator voor glas bestellen?
Een technische aanbestedingsspecificatie moet de volgende informatie bevatten:
| Inkoopartikel | Informatie om te bevestigen |
|---|---|
| Oventype | Regeneratieve, recuperatieve, zuurstof-brandstof- of andere configuratie |
| Productiesnelheid van glas | Normale en piekproductie |
| Zuurstofzuiverheid | Vereiste O₂-concentratie en tolerantie |
| Zuurstof capaciteit | Normaal en maximaal Nm³/h |
| Zuurstof druk | Vereisten voor generatoruitlaat en oveninlaat |
| Brandstof | Aardgas, LPG, olie of een andere brandstof |
| Configuratie van de brander | Lucht-brandstof, met zuurstof verrijkt, zuurstof-brandstof of gemengde opstelling |
| Zuurstof injectie | Hoofdoxidatiemiddel, verrijkingsleiding, lans of branderpoort |
| Kwaliteit van de toevoerlucht | Limieten voor olie, water, deeltjes en dauwpunt |
| Buffervolume | Vereist om veranderingen in de vraag op de korte termijn op te vangen |
| Toezicht | Zuurstofconcentratie, druk, flow en alarmen |
| Installatievoorwaarden | Omgevingstemperatuur, ventilatie, beschikbaar vloeroppervlak en nutsvoorzieningen |
| Onderhoud | Filtervervanging, klepinspectie, kalibratie van de analysator en onderhoud aan adsorbens |
De exploitant van de oven moet aan deze voorwaarden voldoen voordat de PSA-zuurstofgenerator wordt gedimensioneerd. Anders kan de leverancier alleen apparatuur selecteren op basis van een nominale zuurstofzuiverheid en een geschatte stroom, die mogelijk niet de werkelijke ovenbelasting vertegenwoordigt.
Waarom kiezen voor NEWTEK voor de productie van PSA-zuurstofgeneratoren?
NEWTEKontwikkelt en levert gasopwekkingsapparatuur op locatie, waaronderPSA-zuurstofgeneratoren, PSA-stikstofgeneratoren, Modulaire zuurstofinstallaties. Met dit productassortiment kan de gasopwekkingsconfiguratie worden geselecteerd op basis van de vereiste capaciteit, installatieruimte, gasdruk en bedrijfsomstandigheden.
NEWTEK'sHet projectproces omvat technologisch onderzoek, technisch ontwerp, fabricage van apparaten, installatietests en after-sales service. Tijdens de configuratie van de apparatuur kan bij het ontwerp van het PSA-systeem rekening worden gehouden met de zuurstofcapaciteit, zuiverheid, persdruk, locatietemperatuur, vochtigheid en elektrische omstandigheden. Het gepubliceerde bereik van de zuurstofgenerator is 1–300 Nm³/u, met een zuurstofzuiverheid van 93% ± 3%, een instelbare zuurstofdruk van 0,01–0,5 MPa en een zuurstofdauwpunt van -40 graden tot -75 graden atmosferisch dauwpunt.
For manufacturing and delivery, NEWTEK combines PSA adsorption equipment with air treatment, automatic valve switching, oxygen monitoring, pressure control, and system communication functions. Modbus, Profibus Fieldbus, and Ethernet communication options are available for connecting the gas-generation equipment with plant monitoring and control systems.
