Mit der Entwicklung von Wirtschaft und Gesellschaft steigen die Anforderungen der Menschen an Brauchwasser, Brauchwasser und Wasserumgebung von Tag zu Tag, was höhere Anforderungen an verschiedene Wasseraufbereitungsprozesstechnologien in der Wasserversorgung und -entsorgung mit sich bringt.
Der Sauerstoffproduktionsprozess mit Druckwechseladsorption (PSA) wird aufgrund seiner herausragenden Vorteile wie geringer Energieverbrauch bei der Sauerstoffproduktion, schnelles Starten und Stoppen, geringe Betriebsschwierigkeiten und geringe Investitionen in die Ausrüstung häufig in Wasserversorgungsanwendungen eingesetzt. In verschiedenen praktischen Projekten der Wasserversorgung und -entsorgung, insbesondere der Desinfektion und Sterilisation sowie der Oxidationsbehandlung von Schadstoffen, ist es von besonderer Bedeutung.
Der PSA-Sauerstoffproduktionsprozess hat sich zu einem wichtigen technischen Bestandteil verschiedener Wasseraufbereitungsprozesse in der Wasserversorgung und -entsorgung entwickelt und ist auch ein wichtiger Teil, der bei der Entwicklung und Anwendungsforschung neuer Technologien und neuer Prozesse im Wasserbereich nicht außer Acht gelassen werden darf Behandlung. Die einschlägige Forschung zum PSA-Sauerstoffproduktionsprozess ist zu einer neuen Forschungsrichtung für wissenschaftliche und technologische Mitarbeiter im Bereich der Wasserversorgung und -entsorgung geworden. Mit der Verbesserung und Anwendung von Lithium-basierten Zeolith-Molekularsieben (LiLSX) mit niedrigem Silizium-Aluminium-Verhältnis und hohem Sauerstoff-Stickstoff-Trennkoeffizienten ist der PSA-Sauerstoffproduktionsprozess zur wichtigsten Produktionstechnologie für die Herstellung von nicht hochreinem Sauerstoff geworden ( Reinheit<95%).
Die Forschung zum NEWTEK PSA-Sauerstoffproduktionsprozess konzentriert sich hauptsächlich auf die Entwicklung von Molekularsieben für die Sauerstoffproduktion, die Verbesserung des Adsorberstrukturdesigns und die Optimierung des Prozessablaufs. Softwaresimulation und Forschung an kleinen Versuchsgeräten sind zu wichtigen Mitteln zur Optimierung des Sauerstoffproduktionsprozesses durch Druckwechseladsorption geworden. Durch Prozessoptimierung können die Sauerstoffrückgewinnungsrate und -reinheit verbessert und der Energieverbrauch der Sauerstoffproduktion gesenkt werden. Darüber hinaus werden in PSA-Sauerstoffproduktionsgeräten auch intelligentere automatische Steuerungssysteme eingesetzt, um den Energieverbrauch zu senken.
Die Optimierungsforschung des PSA-Sauerstoffproduktionsprozesses durch Softwaresimulation und kleine Versuchsgeräte hat im Allgemeinen einen relativ kurzen Zyklus, begrenzte Datenmengen und eine gewisse Abweichung vom tatsächlichen Betrieb großer PSA-Sauerstoffproduktionsgeräte. Wir haben das groß angelegte Gerät zur Herstellung von Sauerstoff durch Druckwechseladsorption als Forschungsobjekt in Betrieb genommen, über Aspen Process Data die Prozessbetriebsdaten des Geräts für mehr als ein Jahr erhalten und auf dieser Grundlage den Stromverbrauch der produzierenden Einheitsmenge an Sauerstoff berechnet die Prozessdaten. Es wurde der Zusammenhang zwischen den Haupteinflussfaktoren beim Betrieb des Gerätes und dem Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion untersucht. Es wurde festgestellt, dass, wenn die Einlasstemperatur des Geräts von -5 Grad auf 35 Grad anstieg, der anfängliche Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion zunächst abnahm und dann anstieg, und dass es eine offensichtliche quadratische Beziehung zwischen dem anfänglichen Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion und gab die Eintrittstemperatur. Eine zu hohe oder zu niedrige Ansaugtemperatur führt zu einem Anstieg des anfänglichen Stromverbrauchs für die Sauerstoffproduktion. Die Einlasstemperatur mit dem niedrigsten anfänglichen Stromverbrauch für die Sauerstoffproduktion beträgt 16,2 Grad. Für jeden Anstieg oder Abfall der Einlasstemperatur um 1 Grad gegenüber 16,2 Grad erhöht sich der Stromverbrauch für die Sauerstoffproduktion um etwa 7,4463*10-5kwh/Nm3. Wenn sich die Sauerstoffreinheit in kurzer Zeit ändert, gilt: Je höher die Sauerstoffreinheit, desto höher der anfängliche Stromverbrauch für die Sauerstoffproduktion. Es besteht ein linearer Zusammenhang zwischen dem anfänglichen Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion und der Sauerstoffreinheit. Mit jedem Anstieg der Sauerstoffreinheit um 1 % erhöht sich der anfängliche Stromverbrauch für die Sauerstoffproduktion um etwa 0.0{{20}}71~0,0074 kWh/Nm3. Wenn sich gleichzeitig die Sauerstoffreinheit um die gleiche Amplitude ändert, ist der Anstieg des anfänglichen Stromverbrauchs für die Sauerstoffproduktion, der durch den Anstieg der Reinheit beim Wechsel von niedriger zu hoher Sauerstoffreinheit verursacht wird, größer als der dadurch verursachte Rückgang des anfänglichen Stromverbrauchs für die Sauerstoffproduktion durch die Abnahme der Reinheit beim Übergang von hoher zu niedriger Sauerstoffreinheit. Während des Differenzdruck-Änderungszyklus des Lufteinlassfilters ist die lineare Beziehung zwischen dem anfänglichen Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion (d. h. dem korrigierten Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion) und dem Differenzdruck des Lufteinlassfilters nach Temperaturkorrektur und Reinheitsumwandlung offensichtlich. Wenn keine Temperaturkorrektur und keine Reinheitsumwandlung durchgeführt werden, ist die Beziehung zwischen dem anfänglichen Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion und dem Differenzdruck des Lufteinlassfilters nicht offensichtlich und scheint sogar dem Grundprinzip zu widersprechen, dass die Erhöhung des Lufteinlasswiderstands zu einer Erhöhung führt Energieverbrauch. Dies zeigt weiter, dass die Korrektur der Lufteinlasstemperatur und die Reinheitsumrechnung sinnvoll und notwendig sind und den Anforderungen der Analyse und Berechnung gerecht werden können. Mit jedem Anstieg des Differenzdrucks des Lufteinlassfilters um 1 mbar erhöht sich der Stromverbrauch für die Sauerstoffproduktion (d. h. der korrigierte Stromverbrauch für die Sauerstoffproduktion) um etwa 0,0008 kWh/Nm3. Nachdem der Einfluss anderer wichtiger Einflussfaktoren auf den Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion während des Betriebs des PSA-Sauerstoffproduktionsgeräts ermittelt wurde, wurde Design Expert 10.0.4 verwendet, um eine Antwortoberflächenanalyse zum Einfluss der Prozessschrittzeit des PSA-Zyklus auf die durchzuführen endgültiger Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion.
Als Einflussfaktoren wurde die Zeit der drei Prozessschritte „Luftstoßansaugung“, „Luftansaugung/Sauerstofferzeugung“ und „Spülbereitstellung“ und als Reaktionswerte die Endleistungsaufnahme der Sauerstofferzeugung und der Sauerstoffdurchfluss verwendet das zentrale Kombinationsexperiment zu entwerfen. Gemäß dem entworfenen Versuchsschema wurde das Gerät angepasst und das Betriebsexperiment durchgeführt, um den anfänglichen Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion unter den Bedingungen verschiedener Zeitparameter der Prozessschritte zu berechnen. Gemäß der korrigierten Beziehung zwischen dem anfänglichen Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion und der Einlasstemperatur, der Sauerstoffreinheit und dem korrigierten Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion und dem im vorherigen Kapitel ermittelten Differenzdruck des Einlassfilters wird der Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion (d. h. die endgültige Sauerstoffproduktion) ermittelt Der Stromverbrauch wurde unter den gleichen Benchmark-Bedingungen für Ansaugtemperatur, Produktreinheit und Ansaugfilter-Differenzdruck berechnet. Das Modell des endgültigen Stromverbrauchs der Sauerstoffproduktion wurde durch Regression ermittelt. Durch Varianzanalyse wurde festgestellt, dass das Regressionsmodell des endgültigen Stromverbrauchs der Sauerstoffproduktion hochsignifikant (P kleiner oder gleich 0.0001) und statistisch signifikant war. Der Mangel an Modellanpassung war nicht signifikant. Es verfügte über eine ausreichende Unterscheidungsgenauigkeit im Bereich der konzipierten Einflussfaktoren. Die Restverteilung des Anpassungsmodells war ungefähr eine gerade Linie, was weiter zeigte, dass der Modellanpassungseffekt gut war und verwendet werden konnte, um die tatsächlichen experimentellen Punkte für die Ergebnisanalyse zu ersetzen. Durch die Analyse der zweidimensionalen Konturkarte und der dreidimensionalen Reaktionsoberflächenkarte wurde der Einfluss der drei untersuchten Betriebsschrittzeiten auf den endgültigen Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion bestimmt.
The order of significance is: "air blasting" time> "purge" time>Zeit „Luftaufnahme/Sauerstoffproduktion“.
Die optimalen Prozesszeitparameter, die den endgültigen Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion minimieren, werden ermittelt. Die optimale Prozessschrittzeit ist:
Die Zeit für den Schritt „Luftblasen“ beträgt 7,8 s, die Zeit für den Schritt „Lufteinlass/Sauerstoffproduktion“ beträgt 4,0s und die Zeit für den Schritt „Spülen“ beträgt 3,6 s. Das Gerät wird tatsächlich mit den optimalen Prozessschritt-Zeitparametern betrieben und der entsprechende endgültige Stromverbrauch für die Sauerstoffproduktion wird berechnet. Die relative Abweichung zwischen dem Modellvorhersagewert und dem Durchschnittswert des endgültigen Stromverbrauchs der Sauerstoffproduktion mehrerer tatsächlicher Vorgänge beträgt nur 3,02 %, was weiter zeigt, dass das Regressionsmodell des endgültigen Stromverbrauchs der Sauerstoffproduktion eine gute Genauigkeit und Praktikabilität aufweist. Dieses Modell wird nicht nur zur Analyse des Einflusses der Prozessschrittzeit auf den Endstromverbrauch der Sauerstoffproduktion im PSA-Sauerstoffproduktionsprozess verwendet, sondern kann auch zur Schätzung des Endstromverbrauchs der Sauerstoffproduktion bei unterschiedlichen Prozessschrittzeiten verwendet werden. Verglichen mit dem Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion bei der ursprünglichen Konstruktion des Geräts ist der Stromverbrauch pro Standardkubikmeter Sauerstoffproduktion nach Optimierung der Prozessschrittzeit um etwa 5,42 % gesunken. Durch Betriebsoptimierung kann der Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion effektiv reduziert werden, was zu erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen führt. Die von NEWTEK verwendete Methode zur Analyse der Faktoren, die den Stromverbrauch der Sauerstoffproduktion beeinflussen, und zur Optimierung des Betriebs des Geräts kann den Zweck der Reduzierung des Stromverbrauchs der Sauerstoffproduktion im PSA-Sauerstoffproduktionsgerät erreichen und eine Grundlage und Methode für die Energie liefern Verbrauchsbewertung und Betriebsoptimierung des Druckwechseladsorptions-Sauerstoffproduktionsgeräts. Es kann die Welt besser mit erstklassiger Ausrüstung versorgen.
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