Si heu passat prou temps al voltant dels equips industrials, notareu alguna cosa interessant. Algunes persones pensen que un generador de nitrogen només ha de funcionar, mentre que altres se centren en cada punt decimal. Sobre el paper, el 99 per cent i el 99,9 per cent de puresa només difereixen en un nou. Però les diferències reals en la selecció d'equips, l'ús d'energia i els costos de manteniment a llarg termini són molt més grans del que la majoria de la gent espera. A Shenger Gas, hem treballat amb molts usuaris que s'enfronten a aquesta decisió, i aquí teniu un detall tècnic clar dels costos reals.
La definició de puresa no és només un joc de números
Moltes persones veuen passar del 99% al 99,9% com un simple augment de 0,9 punts percentuals. Però en aplicacions reals, la relació no és lineal. La puresa del nitrogen es defineix normalment com la inversa del nivell d'oxigen residual . 99 percentatge de puresa significa aproximadament 10.000 ppm d'oxigen en volum, mentre que la puresa del 99,9 per cent significa aproximadament 1000 ppm i el 99,99 per cent significa aproximadament 100 ppm.
Cada vegada que afegiu un nou, la concentració d'oxigen residual disminueix deu vegades. Aconseguir una puresa més alta obliga el procés de separació de gas dins del generador a treballar molt més. Això afecta directament tres àrees clau: cost de l'equip, consum d'energia operativa i taxa de recuperació de nitrogen.
On rau la diferència d'inversió en equips
Per als generadors de nitrogen PSA (adsorció de canvi de pressió), el requisit de puresa determina la quantitat i el tipus de tamís molecular de carboni necessari. Amb una puresa del 99 per cent, el tamís molecular de carboni estàndard funciona bé en condicions de flux d'aire raonables. La mida de la torre d'adsorció i les especificacions de la vàlvula es mantenen dins d'un rang rendible.
Però quan passes al 99,9 per cent, les coses canvien. Els microporus del tamís molecular necessiten separar l'oxigen i el nitrogen amb més precisió. Això significa que per a la mateixa sortida de gas, el volum del tamís ha d'augmentar entre un 20 i un 35 per cent. La torre d'adsorció ha de ser més gran i les vàlvules pneumàtiques, els silenciadors i la precisió de la resposta del sistema de control han de millorar. Per a un generador de nitrogen amb una capacitat de 10 Nm³ per hora, un sistema de puresa del 99 per cent pot tenir un preu entre 50.000 i 70.000 RMB, mentre que un sistema del 99,9 per cent salta de 80.000 a 110.000 RMB. Una diferència de preu del 30 al 50 per cent és molt habitual.
Per als generadors de nitrogen per separació de membrana, la situació és similar. Una puresa més alta requereix mòduls de membrana més llargs i un sistema de pretractament d'aire comprimit més estable. La selecció de fibres de membrana també passa de graus de propòsit general a graus d'alta selectivitat, i la prima de l'equip de vegades és encara més evident que amb PSA.
Dues variables clau en els costos energètics
Les principals diferències en els costos d'explotació provenen de dos factors: el consum d'aire comprimit i la taxa de recuperació de nitrogen.
Un generador de nitrogen no converteix directament l'aire en nitrogen. Separa i expulsa l'oxigen. Com més gran sigui el requisit de puresa, menys nitrogen es pot conservar per unitat de temps. Amb una puresa del 99 per cent, la taxa de recuperació sol arribar al 40 al 50 per cent, és a dir, per cada 100 parts d'aire extret, obteniu de 40 a 50 parts de nitrogen utilitzable. Al 99,9 per cent, la taxa de recuperació cau entre el 25 i el 35 per cent.
Una recuperació més baixa significa que el compressor d'aire ha de fer un treball molt més inútil. Per a la mateixa sortida de nitrogen de 10 Nm³ per hora, un sistema de puresa del 99 per cent necessita uns 20 Nm³ per minut d'aire d'admissió, mentre que un sistema de 99,9 per cent pot necessitar més de 30 Nm³ per minut. El compressor sol ser el major consumidor d'electricitat en un sistema de generació de nitrogen. A una tarifa elèctrica de 0,7 RMB per kWh, funcionant contínuament durant 8.000 hores a l'any, la diferència anual de cost d'electricitat entre les dues opcions de puresa pot estar entre 15.000 i 25.000 RMB.
Molts usuaris passen per alt un punt important. Un generador de nitrogen d'alta puresa no ha de funcionar al seu mode de puresa més alt tot el temps. Si la vostra aplicació real només necessita un 99 per cent de puresa, però la màquina està configurada en un 99,9 per cent, no només estàs malgastant electricitat, sinó que també estàs accelerant la degradació del tamís molecular de la humitat i l'oli. D'altra banda, si el vostre procés necessita ocasionalment una puresa elevada, però principalment s'executa a nivells moderats, un disseny de commutació de doble puresa pot equilibrar eficaçment el cost i la demanda.
Diferències de manteniment ocultes
Els sistemes de menor puresa tenen una major tolerància a les variacions de la qualitat de l'aire comprimit. Sempre que el punt de rosada de pressió es controli entre 2 i 5 graus centígrads i el contingut d'oli es mantingui per sota de 0,01 mg per metre cúbic, el tamís molecular pot durar fàcilment de 8 a 10 anys.
Els sistemes de major puresa requereixen molta més cura. El tamís molecular de carboni és extremadament sensible a la boira d'oli i al vapor d'aigua. Fins i tot petites quantitats de vapor d'oli lubricant que entren a la torre d'adsorció bloquejaran gradualment els microporus i provocaran un lent descens de la puresa. Per protegir el tamís molecular, cal afegir filtres més precisos i torres de carbó activat al sistema d'aire comprimit. El cost únic d'aquest equip addicional és d'uns 10.000 a 20.000 RMB, i els elements de filtre necessiten una substitució més freqüent, afegint 2.000 a 3.000 RMB per any en costos de consumibles.
La configuració de l'analitzador de puresa també és diferent. Per obtenir una puresa del 99 per cent, podeu utilitzar un sensor electroquímic que costa uns 1000 RMB i, en general, n'hi ha prou amb un calibratge una vegada a l'any. Per obtenir una puresa del 99,9 per cent, normalment necessiteu un analitzador de zirconi o paramagnètic amb un cost de 5.000 a 10.000 RMB, amb requisits més estrictes per a la posició d'instal·lació i el pretractament del gas de mostra, i un esforç de manteniment notablement més elevat.
Una imatge de cost complet ho fa més clar
Suposem que una petita i mitjana empresa de fabricació utilitza nitrogen contínuament les 24 hores del dia amb un cabal de 5 Nm³ per hora i una vida útil de l'equip de 8 anys.
Per al pla de puresa del 99 per cent: la inversió en equip és de 60.000 RMB, el cost anual d'electricitat d'uns 30.000 RMB, el cost de manteniment anual de 4.000 RMB i el cost total de 8 anys d'uns 330.000 RMB.
Per al pla de puresa del 99,9 per cent: la inversió en equip és de 90.000 RMB, el cost anual d'electricitat d'uns 50.000 RMB, el cost de manteniment anual de 7.000 RMB i el cost total de 8 anys d'uns 550.000 RMB.
La diferència entre els dos és de 220.000 RMB. Que aquesta diferència valgui la pena depèn totalment de les necessitats del vostre procés. Per al blindatge de soldadura, l'envasament de nitrogen d'aliments i el cobertor químic, la puresa del 99 per cent ja és estable i suficient. Per a aplicacions com l'assistència de tall per làser, la soldadura per refluig de components electrònics i la transferència estèril farmacèutica, és necessària una puresa del 99,9 per cent o fins i tot superior per garantir el rendiment del procés.
Tres suggeriments per als compradors tècnics
En primer lloc, no perseguiu cegament la puresa alta. La puresa és prou bona. El marge addicional només contribueix a augmentar la factura elèctrica. Primer podeu provar el límit superior real de tolerància a l'oxigen al vostre punt d'ús i després deixar un marge de seguretat d'1 a 2 punts percentuals.
En segon lloc, presteu atenció a l'especificació del punt de rosada. Molts usuaris només miren la puresa i ignoren el contingut d'humitat del nitrogen. Per a la soldadura de precisió o la fabricació d'electrònica, el dany de la humitat és de vegades fins i tot més gran que el de l'oxigen. Si el vostre pressupost és limitat, prioritzeu el compliment del requisit del punt de rosada i podeu relaxar moderadament el requisit de puresa.
En tercer lloc, deixeu espai per a futures actualitzacions. Si actualment necessiteu un 99 per cent de puresa, però podeu afegir equips d'alta precisió tres anys més tard, es recomana reservar entre un 20 i un 30 per cent d'espai addicional al volum de la torre d'adsorció durant la selecció i triar un sistema de control amb paràmetres programables. Gastar una mica de diners en la redundància és molt més rendible que substituir tot el generador més tard.
