sådan fungerer en Nitrogengenerator: PSA vs. Membranseparationsteknologi

brugen af nitrogengas er blevet standardmetoden til at forhindre korrosion i tørrør og præaktionsbrandsprinklersystemer.

ved at eliminere tilstedeværelsen af ilt i systemets rørføring minimeres korrosion og aflejringsdannelse. Dette hjælper med at mindske risikoen for lækager og forhindrer dannelse af hindrende materiale og derved sikre, at systemet fungerer som designet i tilfælde af brand.

mens nitrogencylindre er blevet brugt som kvælstofkilde på nogle små systemer, begrænser behovet for ofte at udskifte cylindre og risikoen for falske ture på grund af tab af trykvedligeholdelsesgas effektiviteten af denne tilgang. Snarere er installationen af nitrogengeneratorer som en permanent nitrogenkilde blevet den foretrukne metode, både til nye og eksisterende installationer.

når det kommer til kvælstofgenereringsteknologi, er der to primære metoder til fremstilling af nitrogengas på stedet: Kvælstofseparationsmembraner og Tryksving Adsorption (PSA).

mens hver tilgang har sine fordele og ulemper, gør flere vigtige fordele ECS ‘ s membranbaserede generatorer til det ideelle valg til brandsprinklerindustrien:

– har ikke brug for lufttørrere på speciel indløbsluftfiltrering
– lavere vægt, mindre installeret fodaftryk
– enkel vedligeholdelse/reparation
– Giv industristandard 98% nitrogen

for bedre at forstå de vigtigste forskelle mellem de to typer generatorer skal du først forstå, hvordan de producerer nitrogen. Mens begge generatorer producerer nitrogengas med høj renhed fra trykluft, gør de det på to tydeligt forskellige måder, hvilket har stor indflydelse på, hvordan de designes og vedligeholdes.

Membranseparation: hjertet af en nitrogengenerator ved hjælp af Membranseparationsteknikken er ikke overraskende separationsmembranen. Membranen består af tusindvis af hule fibre, som trykluft passerer igennem. Væggene i hver fiber er permeable for gasmolekyler, men nogle gasser kan passere lettere end andre. Disse’ hurtige ‘ gasser, herunder ilt, CO2 og vanddamp, passerer gennem fibervæggene og er opbrugt til atmosfæren. Den ‘langsomme’ gas, nitrogen, passerer meget langsommere gennem fibervæggen og producerer en nitrogenstrøm med høj renhed ved membranudløbet. Der er ingen bevægelige dele til membranen, blot at kontrollere trykket og strømningshastigheden af trykluft gennem membranen resulterer i nitrogenproduktion med høj renhed.
Tryksving Adsorption (PSA): PSA-nitrogengeneratorer bruger Kulstofmolekylært sigte (CMS) materiale til at fjerne ilt fra kilden trykluft. CMS materiale består af porøst kulstof med fint kontrolleret porestørrelse. Når trykluft passerer over materialet, adsorberes iltmolekyler i porerne, mens de større nitrogenmolekyler kan passere igennem til udstødningsgassen. Til sidst vil CMS blive mættet med iltmolekyler, og gasseparation vil ikke længere forekomme.

af denne grund er PSA-generatorer altid designet med to eller flere adsorptionskolonner. Den ene Søjle adskiller aktivt gas, mens den anden regenereres ved at føre nitrogen med høj renhed gennem den for at fjerne iltet og udtømme det som en spildgas. Generatoren skifter mellem de to søjler cirka hvert 60.sekund. Behovet for at skifte mellem de to adsorptionskolonner resulterer i behovet for flere automatiserede reguleringsventiler, hvilket i høj grad øger de potentielle fejlpunkter i enheden. Derudover kræves der typisk en nitrogenbuffertank for at sikre et konstant tryk og strømningshastighed under skiftet mellem de to adsorptionskolonner.

har jeg brug for en lufttørrer eller anden speciel filtrering på min lufttilførsel?

Membranadskillelse: Hver generator inkluderer in-line filtrering for at fjerne partikler, flydende vand og overføre kulbrinter fra luftstrømmen inden de kommer ind i separationsmembranen. De LUFTPRODUKTER, som prisme – membranerne ECS bruger, er designet til at filtrere vanddamp ud, hvilket eliminerer behovet for en køle-eller tørremiddel tørretumbler opstrøm af enheden.
Tryksving Adsorption( PSA): PSA-enheder inkluderer typisk også in-line filtrering af partikler og overførsel af kulbrinter i deres kilde luftledning for at beskytte CMS-materialet. I modsætning til Luftprodukter prisme-membraner kan CMS-materialet i PSA-enheder imidlertid påvirkes negativt af vand/vanddamp i gaskilden. Vanddamp vil også blive adsorberet af CMS-materialet, hvilket reducerer effektiviteten af separationsprocessen og resulterer i nitrogen med lavere renhed.

derudover kan CMS-materialet blive beskadiget, hvis der er nogen overførsel af vand, eller hvis der opstår kondens i adsorptionsbeholderne. Flydende vand kan resultere i kanalisering af CMS-materialet, hvilket resulterer i forkert luftstrøm gennem sengen og reduceret produktion. I nogle tilfælde kan CMS være uopretteligt beskadiget og kræver fuldstændig udskiftning. Af denne grund vil PSA-generatorer altid kræve en nedkølet lufttørrer på indløbsgasstrømmen, hvilket resulterer i et andet potentielt fejlpunkt og øget elektrisk forbrug.

er der nogen forskelle i størrelse/vægt/fodaftryk af de to metoder til kvælstofgenerering?

Membranadskillelse: Da membranseparationsteknikken kræver så få bevægelige dele, har ECS været i stand til at konstruere sine systemer til at have det mindste fodaftryk af kvælstofgeneratorer, der i øjeblikket findes på markedet. Derudover bruger ECS en fyldnings-og rensemetode til at inert brandsprinklersystemerne, hvilket eliminerer behovet for en kvælstofopbevaring/buffertank, hvilket yderligere reducerer udstyrets fodaftryk og giver betydelige besparelser og omkostninger til installation af materiale og arbejdskraft.
Tryksving Adsorption (PSA): De tilføjede kontroller, ventiler, adsorptionssenge, køletørrer og nitrogenbuffertank, der kræves af PSA-tilgangen, resulterer i betydeligt tungere og større udstyr. Dette resulterer i højere installationsomkostninger og større pladsbehov på installationsstedet.

hvad er udstyrets forventede levetid, og hvad er de deraf følgende omkostninger til reparation?

Membranseparation: som ethvert andet solgt produkt er der flere producenter af nitrogenmembraner, nogle producerer et produkt af høj kvalitet, og nogle producerer en værdiindstilling. Siden starten ECS har brugt Luftprodukter prisme prisme membraner, som repræsenterer den højeste kvalitet af tilgængelig teknologi. Luftprodukter opfandt nitrogenmembranseparationsteknologi i 1970 ‘ erne og har fortsat forbedret den.

i øjeblikket er deres membraner designet til en forventet levetid på tyve (20) år ved en 100% arbejdscyklus (i brandbeskyttelsesindustrien bruger vi membranen på højst en 10% arbejdscyklus). Omkostninger til udskiftning af en membran er højst 25% af prisen på nitrogengeneratoren. Yderligere, det arbejde, der er involveret i udskiftning af en nitrogenmembran i marken, er minimal og kan udføres inden for en time af en brandsprinklermontør for at få enheden i gang igen og brandbeskyttelsessystemet tilbage i drift.
Tryksving Adsorption( PSA): de fleste PSA-producenter rapporterer, at CMS-materialet har en typisk levetid på 20+ år, hvis korrekt vedligeholdelse og luftfiltrering udføres. Hvad der imidlertid ikke er klart, er, om udskiftning af CMS kan udføres af personale på stedet, eller hvis det kræver, at en producentens repræsentant udfører udskiftningen. Arbejdet vil involvere demontering af de to adsorptionskolonner, fjernelse af det gamle CMS-materiale og ompakning af kolonnerne til originale specifikationer med nyt CMS-materiale.

de ompakkede kolonner skal derefter testes for at sikre korrekt gasseparation. Dette er en arbejdskrævende øvelse, der skal udføres, mens enheden er ude af drift, hvilket resulterer i tab af tilsynsgas til tør-og præaktionsbrandsprinklersystemerne. Ud over CMS-materialet tilføjer PSA-generatorernes ekstra kompleksitet yderligere fejlpunkter til udstyret, både på styringsudstyret og de automatiserede ventiler, der skifter strøm mellem de to adsorptionskolonner. Enhver fejl i disse komponenter vil resultere i, at systemet går ud af drift.

er der en forskel i produktionshastighed eller gasrenhed mellem de to typer nitrogengeneratorer?

Nitrogenseparationsmembraner kan typisk producere nitrogen ved renheder op til 99,5%, mens PSA-nitrogengeneratorer kan opnå renheder op til 99,9995%. Realistisk set har forskellen i potentiel renhed mellem de to ingen betydning i brandsprinklerindustrien, hvor 98% nitrogenrenhed er blevet branchens brede standard for korrosionskontrol.

som med luftkompressorer kommer nitrogengeneratorer i en lang række modeller med forskellige kvælstofproduktionshastigheder. ECS har en rækkevidde på otte (8) nitrogengeneratorer til at imødekomme en lang række anvendelser, fra et enkelt lille tørt rørsystem til et anlæg beskyttet af 25+ systemer, der alle fodres af en enkelt nitrogengenerator. ECS overvejer både NFPA 13 og NFPA 25 tilladte lækagehastigheder, når de dimensionerer sine generatorer for at sikre, at de altid følger med systemets efterspørgsel.