Máy tạo nitơ PSA LYZD-A Series được thiết kế để sản xuất nitơ tại chỗ bằng cách sử dụng khí nén làm khí cấp. Thay vì phụ thuộc vào các bình nitơ được vận chuyển đến hoặc nitơ lỏng số lượng lớn, hệ thống PSA tách nitơ trực tiếp từ khí nén và liên tục cung cấp khí sản phẩm theo công suất và độ tinh khiết yêu cầu.
Đối với người dùng đang đánh giá LYZD-A Series, chỉ riêng độ tinh khiết nitơ danh định là chưa đủ. Áp suất khí cấp, công suất sản xuất nitơ, mức tiêu thụ khí hiệu dụng, các chức năng điều khiển, cấu hình hệ thống và độ tinh khiết sản phẩm yêu cầu đều ảnh hưởng đến việc lựa chọn thiết bị cuối cùng.
Để biết thông tin ở cấp độ sản phẩm, người dùng cũng có thể tham khảo dòng máy tạo nitơ PSA của Lingyu.
Máy tạo nitơ PSA LYZD-A hoạt động như thế nào?
LYZD-A Series sử dụng công nghệ hấp phụ biến đổi áp suất (PSA) với hai tháp hấp phụ vận hành luân phiên.
Mỗi tháp chứa đầy rây phân tử carbon (CMS). Khi khí nén đi vào một tháp hấp phụ, các phân tử oxy được CMS ưu tiên hấp phụ, trong khi nitơ đi qua lớp hấp phụ và được thu gom dưới dạng khí sản phẩm.
Trong khi Tháp A sản xuất nitơ, Tháp B thực hiện giảm áp và tái sinh. Oxy trước đó được CMS hấp phụ sẽ được giải phóng và xả ra khí quyển với sự hỗ trợ của một lượng nhỏ khí nitơ dùng để tái sinh.
Khi Tháp A đạt đến khả năng hấp phụ được xác định trước và Tháp B hoàn tất tái sinh, hệ thống điều khiển sẽ chuyển đổi chức năng của hai tháp. Tháp B bắt đầu hấp phụ trong khi Tháp A tái sinh.
Quá trình luân phiên này cho phép sản xuất nitơ liên tục dưới sự điều khiển tự động của PLC.
Điều kiện vận hành tiêu chuẩn
Các điều kiện vận hành tiêu chuẩn của máy tạo nitơ PSA gồm:
| Thông số | Thông số kỹ thuật |
|---|---|
| Nhiệt độ khí vào | ≤40°C |
| Áp suất khí vào | 0.5–0.8 MPa |
| Độ tinh khiết nitơ | 95%–99.999% |
| Điểm sương nitơ | ≤−40°C |
| Nhiệt độ môi trường | ≤40°C |
| Chu kỳ chuyển mạch | 45–60 giây |
| Nguồn điện | 220 V / 50 Hz |
| Mức ồn | ≤75 dB |
Các thông số này rất quan trọng vì hiệu suất PSA phụ thuộc nhiều vào điều kiện của nguồn khí nén. Hệ thống hỗ trợ phạm vi độ tinh khiết có thể cấu hình thay vì vận hành ở một mức độ tinh khiết cố định duy nhất.
Tại sao phải xác định độ tinh khiết nitơ trước khi lựa chọn công suất?
Độ tinh khiết nitơ và công suất sản xuất không thể được đánh giá độc lập.
Độ tinh khiết nitơ cao hơn thường yêu cầu hệ thống hấp phụ giữ lại nhiều oxy hơn trước khi khí đi đến đầu ra sản phẩm. Do đó, mối quan hệ giữa mức tiêu thụ khí cấp và sản lượng nitơ sử dụng được thay đổi theo độ tinh khiết yêu cầu.
Các cấu hình kỹ thuật hiện có bao gồm độ tinh khiết nitơ 99.0%, 99.5%, 99.9%, 99.99% và 99.999%, với cấu hình cuối cùng được xác định theo yêu cầu của dự án.
Vì vậy, chỉ nêu “nitơ độ tinh khiết cao” là chưa đủ. Yêu cầu độ tinh khiết thực tế cần được xác định trước khi xác định quy mô hệ thống.
Lựa chọn độ tinh khiết cao hơn đáng kể so với mức quy trình thực sự yêu cầu có thể làm tăng không cần thiết mức tiêu thụ khí nén và tổng chi phí hệ thống.
Công suất và mức tiêu thụ khí hiệu dụng của LYZD-A Series
Trong các điều kiện tham chiếu nêu trên, LYZD-A Series bao phủ công suất sản xuất nitơ từ 20 đến 600 m³/h.
| Model | Công suất sản xuất nitơ | Mức tiêu thụ khí hiệu dụng | Kích thước |
|---|---|---|---|
| LYZD-A20 | 20 m³/h | 0.66 m³/min | 1500×850×500 mm |
| LYZD-A50 | 50 m³/h | 1.67 m³/min | 1900×1000×600 mm |
| LYZD-A100 | 100 m³/h | 3.33 m³/min | 2230×1700×800 mm |
| LYZD-A200 | 200 m³/h | 6.67 m³/min | 2750×1750×900 mm |
| LYZD-A300 | 300 m³/h | 10.0 m³/min | 2807×2100×1050 mm |
| LYZD-A400 | 400 m³/h | 13.33 m³/min | 2890×2200×1200 mm |
| LYZD-A500 | 500 m³/h | 16.67 m³/min | 2900×2500×1350 mm |
| LYZD-A600 | 600 m³/h | 20.00 m³/min | 2900×2500×1400 mm |
Các dữ liệu công suất này dựa trên điều kiện thiết kế gồm áp suất hấp phụ 0.8 MPa(g), nhiệt độ môi trường 20°C và độ ẩm tương đối của khí cấp 80%. Do đó, việc xác định quy mô hệ thống thực tế cần tính đến điều kiện tại địa điểm lắp đặt thay vì áp dụng bảng mà không hiệu chỉnh.
Các tính năng điều khiển của hệ thống PSA LYZD-A
LYZD-A Series tích hợp một số chức năng điều khiển và giám sát nhằm ổn định quá trình sản xuất nitơ và giảm can thiệp thủ công.
Vận hành hoàn toàn tự động
Khởi động, dừng và chuyển đổi chu kỳ hấp phụ tự động cho phép hệ thống vận hành liên tục mà không cần chuyển tháp thủ công.
Van khí nén điều khiển bằng PLC
PLC điều khiển các van khí nén theo trình tự yêu cầu, phối hợp quá trình hấp phụ, giảm áp, tái sinh, cân bằng áp suất và chuyển đổi tháp.
Giám sát nitơ theo thời gian thực
Độ tinh khiết và lưu lượng nitơ được giám sát trực tuyến.
Máy tạo nitơ PSA không chỉ cần sản xuất nitơ mà còn phải xác minh rằng khí sản phẩm đáp ứng yêu cầu vận hành đã quy định.
Bảo vệ khi nitơ không đạt thông số quy định
Nếu độ tinh khiết nitơ giảm xuống dưới giá trị cài đặt, hệ thống sẽ kích hoạt cảnh báo.
Nếu tình trạng không đạt thông số quy định tiếp tục vượt quá khoảng thời gian cài đặt trước, hệ thống có thể tự động dừng để bảo vệ, giúp ngăn việc cung cấp không kiểm soát lượng nitơ không đạt độ tinh khiết quy định.
Giám sát bằng màn hình cảm ứng kỹ thuật số
Màn hình cảm ứng hiển thị các thông tin vận hành chính như áp suất hệ thống, độ tinh khiết nitơ, lưu lượng nitơ và trạng thái vận hành.
Tự động nén chặt CMS và tại sao điều này quan trọng
Rây phân tử carbon là vật liệu hấp phụ cốt lõi trong máy tạo nitơ PSA.
Trong quá trình vận hành chu kỳ dài hạn, việc tăng áp và giảm áp lặp lại có thể gây chuyển động bên trong lớp CMS. Do đó, duy trì mật độ nạp phù hợp rất quan trọng đối với hiệu suất hấp phụ ổn định.
Thiết kế LYZD-A bao gồm hệ thống tự động nén chặt CMS nhằm duy trì mật độ nạp phù hợp và giảm hiện tượng CMS bị vỡ vụn do chuyển động của lớp vật liệu.
Điều này hữu ích hơn cho việc lập kế hoạch bảo trì so với việc ấn định một tuổi thọ cố định chung cho CMS.
Tình trạng thực tế của CMS có thể bị ảnh hưởng bởi chất lượng khí cấp, nhiễm dầu, hơi ẩm đi vào các tháp hấp phụ, áp suất vận hành, tần suất chuyển mạch, chuyển động của lớp vật liệu và số giờ vận hành thực tế.
Do đó, tình trạng CMS cần được đánh giá theo hiệu suất vận hành và tình trạng hệ thống thay vì chỉ thay thế theo một khoảng thời gian cố định trên lịch.
Hiệu quả năng lượng: Cần xem xét mức tiêu thụ khí hiệu dụng
Đối với quá trình tạo nitơ PSA, hiệu quả năng lượng không nên chỉ được đánh giá dựa trên điện năng mà bản thân máy tạo nitơ tiêu thụ trực tiếp.
Một phần lớn năng lượng đầu vào đến từ việc sản xuất khí nén cấp, vì vậy mức tiêu thụ khí hiệu dụng là một thông số quan trọng khi lựa chọn hệ thống.
Đối với điều kiện tham chiếu 98%, các số liệu đại diện gồm:
| Công suất sản xuất nitơ | Mức tiêu thụ khí hiệu dụng |
|---|---|
| 20 m³/h | ≈0.66 m³/min |
| 100 m³/h | ≈3.33 m³/min |
| 300 m³/h | ≈10.0 m³/min |
| 600 m³/h | ≈20.0 m³/min |
Các số liệu này cho thấy tại sao máy tạo nitơ và hệ thống máy nén cần được đánh giá cùng nhau thay vì như hai thiết bị độc lập.
Hệ thống LYZD-A cũng sử dụng quá trình cân bằng áp suất không đồng đều được tối ưu hóa, giúp cải thiện tỷ lệ thu hồi nitơ và mang lại mức giảm gián tiếp khoảng 5% trong tổng mức tiêu thụ năng lượng dưới các điều kiện thiết kế dự kiến.
Xử lý khí cấp là một phần của hệ thống tạo nitơ
Máy tạo nitơ PSA thông thường không vận hành trực tiếp bằng khí xả chưa xử lý từ máy nén.
Một cấu hình hoàn chỉnh có thể bao gồm máy nén khí, bình chứa khí, máy sấy khí lạnh, bình đệm, máy tạo nitơ, bình đệm nitơ, các bộ phận điều khiển áp suất, thiết bị phân tích nitơ/oxy và hệ thống lọc phía trước.
Điều này rất quan trọng vì hơi ẩm, nước lỏng, sương dầu và hạt rắn đi vào lớp CMS có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ và độ tin cậy của hệ thống.
Do đó, hệ thống lọc khí nén phù hợp cần được xem là một phần của toàn bộ hệ thống tạo nitơ thay vì một phụ kiện không liên quan.
Cách xác định công suất máy tạo nitơ LYZD-A
Không nên lựa chọn model phù hợp chỉ dựa trên lưu lượng nitơ. Lưu lượng nitơ yêu cầu, độ tinh khiết, áp suất khí cấp, nhiệt độ khí cấp và điểm sương nitơ cần được đánh giá cùng nhau.
Lưu lượng nitơ yêu cầu
Xác định mức tiêu thụ nitơ bình thường và nhu cầu đồng thời tối đa.
Một quy trình yêu cầu liên tục 80 m³/h có thể cần cấu hình khác với quy trình thường sử dụng 40 m³/h nhưng đôi khi đạt đỉnh gần 80 m³/h.
Độ tinh khiết nitơ yêu cầu
Xác định độ tinh khiết thực tế mà quy trình yêu cầu.
Sự khác biệt giữa 99%, 99.9%, 99.99% và 99.999% là đáng kể từ góc độ thiết kế hệ thống PSA.
Áp suất khí cấp
Phạm vi áp suất khí vào tiêu chuẩn là 0.5–0.8 MPa.
Do đó, cần xác nhận áp suất máy nén sẵn có trước khi xác định công suất thiết bị.
Nhiệt độ khí cấp
Nhiệt độ khí vào quy định là ≤40°C.
Cần duy trì hệ thống làm mát phía trước và xử lý khí nén phù hợp để máy tạo nitơ PSA nhận được khí trong phạm vi điều kiện vận hành yêu cầu.
Điểm sương nitơ
Thông số điểm sương nitơ tiêu chuẩn là ≤−40°C.
Nếu quy trình yêu cầu một thông số độ ẩm khác, cần xác định điều này trước khi cấu hình toàn bộ hệ thống.
LYZD-A Series có thể được sử dụng ở đâu?
Ứng dụng phù hợp của máy tạo nitơ PSA cần được xác định theo độ tinh khiết, lưu lượng, điểm sương, áp suất và mục đích quy trình yêu cầu thay vì gán mọi hệ thống vào cùng một danh sách ngành chung.
Ví dụ, người dùng đang đánh giá nitơ cho đóng gói trong khí quyển biến đổi hoặc các ứng dụng quy trình khác có thể tham khảo trang ứng dụng thực phẩm và đồ uống của Lingyu, trong khi người dùng ngành dược phẩm có thể tham khảo phần ứng dụng dược phẩm và dược phẩm sinh học.
Mục đích của việc lựa chọn thiết bị LYZD-A vẫn cần tập trung vào thông số nitơ và yêu cầu quy trình thực tế thay vì chỉ dựa vào tên ngành.
Nếu độ tinh khiết yêu cầu là 99.999% thì sao?
Yêu cầu này cần được xử lý cẩn thận vì tạo nitơ PSA và tinh chế nitơ bổ sung không phải lúc nào cũng sử dụng cùng một cấu hình hệ thống.
Các cấu hình máy tạo nitơ PSA có thể đạt những mức độ tinh khiết khác nhau. Một hệ thống tinh chế khử oxy bằng carbon riêng biệt cũng có thể nâng nitơ PSA khoảng 99.9% lên nitơ ≥99.999%.
Quá trình tinh chế này làm giảm oxy dư thông qua khử oxy bằng carbon, sau đó loại bỏ CO₂, hơi ẩm và hạt.
Do đó, các dự án có yêu cầu nghiêm ngặt về độ tinh khiết không nên giả định rằng mọi cấu hình PSA đều đạt mục tiêu bằng cùng một cách bố trí thiết bị.
Toàn bộ hệ thống nitơ cần được lựa chọn theo:
Độ tinh khiết yêu cầu + lưu lượng + điểm sương + thông số oxy + điều kiện khí cấp
Thông tin cần chuẩn bị trước khi yêu cầu hệ thống
Trước khi lựa chọn cấu hình LYZD-A, cần chuẩn bị lưu lượng nitơ yêu cầu, độ tinh khiết nitơ yêu cầu, áp suất nitơ, điểm sương yêu cầu, số giờ vận hành, áp suất khí nén sẵn có, nhiệt độ khí cấp, điều kiện môi trường và mức biến động nhu cầu dự kiến.
Các thông số này cho phép máy tạo nitơ, thiết bị xử lý khí, công suất máy nén, bộ lưu trữ đệm và hệ thống giám sát được đánh giá như một hệ thống hoàn chỉnh.
Đối với các yêu cầu đặc biệt về độ tinh khiết, công suất hoặc vận hành, có thể tiếp tục đánh giá cấu hình kỹ thuật tùy chỉnh.
Kết luận
Máy tạo nitơ PSA LYZD-A sử dụng hai tháp hấp phụ chứa rây phân tử carbon để liên tục tách nitơ khỏi khí nén thông qua các chu kỳ hấp phụ và tái sinh luân phiên.
Các đặc tính chính gồm độ tinh khiết nitơ có thể cấu hình 95%–99.999%, điểm sương nitơ ≤−40°C, áp suất khí vào 0.5–0.8 MPa, nhiệt độ khí vào ≤40°C, chu kỳ chuyển mạch 45–60 giây, nguồn điện 220 V / 50 Hz, mức ồn ≤75 dB, điều khiển PLC tự động, giám sát trực tuyến độ tinh khiết và lưu lượng, bảo vệ khi nitơ không đạt thông số quy định, tự động nén chặt CMS và phạm vi công suất tiêu chuẩn 20–600 m³/h.
Để lựa chọn đúng, người dùng cần tập trung vào mối quan hệ giữa độ tinh khiết yêu cầu, nhu cầu nitơ, mức tiêu thụ khí nén hiệu dụng, chất lượng khí cấp và điều kiện vận hành thay vì lựa chọn máy tạo khí chỉ dựa trên công suất nitơ danh định.
