hogyan működik a nitrogéngenerátor: PSA vs. Membránszétválasztási technológia

A nitrogéngáz használata a korrózió megelőzésének szokásos módszerévé vált a száraz csövekben és a preaction tűzoltó rendszerekben.

az oxigén jelenlétének kiküszöbölésével a rendszer csöveiben a korrózió és a lerakódás minimálisra csökken. Ez segít csökkenteni a szivárgások kockázatát, és megakadályozza az obstruktív anyagok képződését, ezáltal biztosítva, hogy a rendszer tűz esetén a tervezett módon működjön.

míg néhány kisebb rendszerben nitrogénpalackokat használtak nitrogénforrásként, a palackok gyakori cseréjének szükségessége és a nyomástartó gáz elvesztése miatti téves kioldások kockázata korlátozza e megközelítés hatékonyságát. Inkább a nitrogéngenerátorok állandó nitrogénforrásként történő telepítése vált az előnyben részesített módszerré, mind az új, mind a meglévő létesítmények esetében.

A nitrogéngáz helyszíni előállításának két elsődleges módja van: nitrogén elválasztó membránok és Nyomásingadszorpció (PSA).

bár minden megközelítésnek megvannak az előnyei és hátrányai, számos kulcsfontosságú előny teszi az ECS membrán alapú generátorait ideális választássá a tűzoltó berendezések számára:

– nem kell Légszárítók speciális bemeneti takarmány levegőszűrés
– kisebb súly, kisebb telepített lábnyom
– egyszerű karbantartás/javítás
– adjon ipari szabvány 98% nitrogén

hogy jobban megértsük a legfontosabb különbség a két típusú generátorok, először meg kell érteni, hogyan termelnek nitrogént. Míg mindkét típusú generátor nagy tisztaságú nitrogéngázt állít elő sűrített levegőből, ezt két különböző módon teszik, ami nagy hatással van a tervezésükre és karbantartásukra.

Membránszétválasztás: a Membránszétválasztási technikát alkalmazó nitrogéngenerátor szíve nem meglepő módon az elválasztó membrán. A membrán több ezer üreges szálból áll, amelyeken a sűrített levegő áthalad. Az egyes szálak falai áteresztőek a gázmolekulák számára, de egyes gázok könnyebben átjuthatnak, mint mások. Ezek a ‘gyors’ gázok, beleértve az oxigént, a CO2-t és a vízgőzt, áthaladnak a szálfalakon, és kimerülnek a légkörbe. A ‘lassú’ gáz, a nitrogén sokkal lassabban halad át a szálfalon, nagy tisztaságú nitrogénáramot hozva létre a membrán kimenetén. Nincsenek mozgó alkatrészek a membránhoz, egyszerűen a sűrített levegő nyomásának és áramlási sebességének szabályozása a membránon keresztül nagy tisztaságú nitrogéntermelést eredményez.
nyomás Swing adszorpció( PSA): psa nitrogén generátorok hasznosítani szén Molekulaszűrő (CMS) anyag szalag oxigént a forrás sűrített levegő. A CMS anyag porózus szénből áll, finoman szabályozott pórusmérettel. Amint a sűrített levegő áthalad az anyagon, az oxigénmolekulák adszorbeálódnak a pórusokba, míg a nagyobb nitrogénmolekulák átjuthatnak a kipufogógázba. Végül a CMS oxigénmolekulákkal telítődik, és a gáz elválasztása már nem következik be.

emiatt a PSA generátorokat mindig két vagy több adszorpciós oszloppal tervezték. Az egyik oszlop aktívan választja el a gázt, míg a másik nagy tisztaságú nitrogén átvezetésével regenerálódik, hogy kiszívja az oxigént, és füstgázként kipufogja azt. A generátor körülbelül 60 másodpercenként vált a két oszlop között. A két adszorpciós oszlop közötti váltás szükségessége több automatizált vezérlőszelep szükségességét eredményezi, jelentősen növelve az egység potenciális meghibásodási pontjait. Ezenkívül a két adszorpciós oszlop közötti váltás során jellemzően nitrogén puffertartályra van szükség az állandó nyomás és áramlási sebesség biztosításához.

szükségem van légszárítóra vagy bármilyen más speciális szűrésre a levegőellátásomon?

Membrán Elválasztás: Minden generátor magában foglalja a Soros szűrést, hogy eltávolítsa a részecskéket, a folyékony vizet, és átvigye a szénhidrogéneket a légáramból, mielőtt belépne az elválasztó membránba. Az Air Products Prism ^ membránok ECS felhasználási célja, hogy kiszűrje a vízgőz, így nincs szükség a hűtött vagy szárító szárító up-stream az egység.
Nyomásingadszorpció (PSA): a PSA egységek jellemzően magukban foglalják a részecskék soros szűrését és a szénhidrogének átvitelét a forráslevegőben a CMS anyag védelme érdekében. Azonban, ellentétben az Air Products PRISM 6 membránokkal, a PSA egységekben lévő CMS anyagot hátrányosan befolyásolhatja a gázforrásban lévő víz/vízgőz. A vízgőzt a CMS anyag is adszorbeálná, csökkentve az elválasztási folyamat hatékonyságát és alacsonyabb tisztaságú nitrogént eredményezve.

Továbbá, ha bármilyen vízátvitel történik, vagy ha az adszorpciós tartályokban kondenzáció lép fel, a CMS anyag megsérülhet. A folyékony víz a CMS anyag csatornázását eredményezheti, ami nem megfelelő légáramlást eredményez az ágyon és csökkenti a termelést. Bizonyos esetekben a CMS helyrehozhatatlanul megsérülhet, teljes cserére szorul. Emiatt a PSA generátorok mindig hűtött levegőszárítót igényelnek a bemeneti gázáramon, ami egy másik potenciális meghibásodási pontot és megnövekedett elektromos fogyasztást eredményez.

van-e különbség a nitrogéntermelés két módszerének méretében/tömegében/lábnyomában?

Membrán Elválasztás: Mivel a membránszétválasztási technika olyan kevés mozgó alkatrészt igényel, az ECS képes volt megtervezni rendszereit, hogy a jelenleg piacon lévő nitrogéngenerátorok közül a legkisebb legyen a lábnyom. Ezenkívül az ECS töltési és öblítési módszert alkalmaz a tűzoltó rendszerek inertálására, így nincs szükség nitrogéntároló/puffertartályra, tovább csökkentve a berendezés lábnyomát, és jelentős megtakarítást, valamint anyag-és munkaerő-telepítési költségeket biztosítva.
nyomás Swing adszorpció (PSA): A hozzáadott vezérlők, szelepek, adszorpciós ágyak, Hűtött szárító és nitrogén puffer tartály, amelyet a PSA megközelítés igényel, jelentősen nehezebb és nagyobb méretű berendezéseket eredményez. Ez magasabb telepítési költségeket és nagyobb helyigényt eredményez a telepítés helyén.

mi a berendezés várható élettartama, és mi a javítás költsége?

Membránszétválasztás: mint minden más eladott termék, több gyártó is gyárt nitrogénmembránokat, egyesek kiváló minőségű terméket állítanak elő, mások pedig értékválasztékot állítanak elő. A kezdetektől fogva az ECS az Air Products Prism GmbH membránokat használja, amelyek a rendelkezésre álló technológia legmagasabb minőségét képviselik. Az Air Products az 1970-es években találta fel a nitrogénmembrán-elválasztási technológiát, és tovább fejlesztette azt.

jelenleg a membránokat húsz (20) éves várható élettartamra tervezték 100% – os terhelhetőség mellett (a tűzvédelmi iparban a membránt legfeljebb 10% – os terhelhetőség mellett használjuk). A membrán cseréjének költsége a nitrogéngenerátor költségének legfeljebb 25% – a. Ezenkívül a nitrogénmembrán cseréje a területen minimális, és egy órán belül elvégezhető egy tűzoltó szerelővel, hogy az egység újra működjön és működjön, és a tűzvédelmi rendszer újra működjön.
nyomás Swing adszorpció( PSA): a legtöbb PSA gyártó jelentése szerint a CMS anyag tipikus élettartama 20+ év, ha megfelelő karbantartást és légszűrést végeznek. Nem világos azonban, hogy a CMS cseréjét a helyszíni személyzet végezheti-e el, vagy ha a csere elvégzéséhez a gyártó képviselőjére van szükség. A munka magában foglalja a két adszorpciós oszlop szétszerelését, a régi CMS anyag eltávolítását, valamint az oszlopok eredeti specifikációk szerinti újracsomagolását új CMS anyaggal.

ezután az újracsomagolt oszlopokat meg kell vizsgálni a megfelelő gázelválasztás biztosítása érdekében. Ez egy munkaigényes feladat, amelyet akkor kell elvégezni, amikor az egység üzemen kívül van, ami a felügyeleti gáz elvesztését eredményezi a száraz és preaction tűzoltó rendszerekben. A CMS anyag mellett a PSA generátorok hozzáadott összetettsége további meghibásodási pontokat ad a berendezésnek, mind a vezérlőberendezéseken, mind az automatizált szelepeken, amelyek átkapcsolják az áramlást a két adszorpciós oszlop között. Ezeknek az összetevőknek a meghibásodása a rendszer üzemen kívüli működését eredményezné.

van-e különbség a termelési sebességben vagy a gáz tisztaságában a két típusú nitrogéngenerátor között?

a Nitrogénelválasztó membránok jellemzően 99,5% – os tisztaságú nitrogént képesek előállítani, míg a PSA nitrogéngenerátorok akár 99,9995% – os tisztaságot is elérhetnek. Reálisan a kettő közötti potenciális tisztaság különbségének nincs jelentősége a tűzoltó iparban, ahol a 98% – os nitrogén tisztaság a korrózióvédelem iparági szabványává vált.

a légkompresszorokhoz hasonlóan a nitrogéngenerátorok sokféle modellben kaphatók, eltérő nitrogéntermelési sebességgel. Az ECS nyolc (8) nitrogéngenerátorral rendelkezik, hogy megfeleljen az alkalmazások széles körének, egyetlen kis száraz csőrendszertől a 25+ rendszerrel védett létesítményig, amelyeket egyetlen nitrogéngenerátor táplál. Az ECS figyelembe veszi mind az NFPA 13, mind az NFPA 25 megengedett szivárgási arányát a generátorok méretezésekor, hogy azok mindig lépést tartsanak a rendszer igényeivel.