Dobór generatora azotu

| Zaktualizowany: azot
Dobór generatora azotu

Producent napojów gazowanych poprosił mnie o przedstawienie kierunku inwestycji w dobór generatora azotu, który zapewni mu azot do produkcji w ilości niezbędnej do maksymalnego zapotrzebowania dziennego.

dobór generatora azotu przemysł napojowy

Założenie bardzo nieefektywne, jednakże Prezes Zarządu sam chciał się przekonać na liczbach, ile będzie ich kosztować samowystarczalność. Problemy z terminowością dostaw ciekłego azotu w 2023 roku i koniecznością ograniczania własnej produkcji zmusiły ich do poszukiwań rozwiązania.

Warunki do produkcji azotu z powietrza we własnym przedsiębiorstwie są następujące:

  • Wymagana czystość azotu gazowego – 99,9% – klasa 3
  • Ciśnienie zasilania odbiornika azotu – wymagane na wylocie z generatora minimum 7 bar, standardowo 8,5 bar
  • Maksymalna temperatura powietrza latem w sprężarkowi – do 40°C
  • Zakład nie pracuje w weekendy. Od poniedziałku do piątku produkcja 24h na dobę.

Zużycie ciekłego azotu w 2023

Dane historyczne pokazują zmienne zużycie azotu przedstawione na wykresie.

dobór generatora azotu zużycie miesięczne

Oprócz miesięcznego zużycia azotu odnotowano maksymalne dobowe zużycie na poziomie 2.500 kg i zgodnie z otrzymanymi informacjami nt. dziennego zużycia, w lipcu/sierpniu były takie okresy, że przez 3-4 dni zużycie było ok. 2.500 kg/dobę.

Minimalne zużycia dzienne azotu były na poziomie 50 kg, a większość zużycia azotu z przedziału 200-800 kg /dzień.

Patrząc na tak bardzo niezrównoważone zapotrzebowanie na azot istnieją dwa podstawowe kierunki rozwoju projektu produkcji azotu z powietrza we własnym przedsiębiorstwie.

KIERUNEK NR 1 – zapewnienie samowystarczalności

Dobór generatora azotu, który zapewni produkcję na poziomie zapewniającym maksymalne zużycie dzienne azotu 2.500 kg ciekłego azotu / 24 godziny = 104,17 kg/h.

Skoro maksymalna temperatura powietrza latem w sprężarkowi wynosi do 40°C, to temperatura sprężonego powietrza z „dobrej” sprężarki śrubowej wyniesie do 50°C.

Dla takich warunków eksploatacji temperaturowy współczynnik korekcyjny wynosi 0,72 (znamionowe wydajności generatorów podawane są dla temperatury 20-30°C). Ciśnieniowy współczynnik korekcyjny dla 9 bar wynosi 1,2 (znamionowe wydajności generatorów podawane są dla ciśnienia 7 bar).

Minimalna wymagana nominalna wydajność generatora azotu musi wynieść dla warunków referencyjnych 104,17 / (0,72*1,2) = 120,57 kg/h.

System do produkcji azotu złożony jest z:

  • generatora azotu o wydajności 120 kg/h
  • osuszacza chłodniczego
  • sprężarki śrubowej o mocy znamionowej silnika 45kW
  • separatora cyklonowego
  • filtrów liniowych
  • zbiornika sprężonego powietrza
  • doprężacza azotu w obudowie dźwiękochłonnej i z systemem filtracji
  • wiązki butli wysokociśnieniowych
  • reduktora ciśnienia

Generator azotu cena systemu wynosi ok. 215.000 EUR.

Schemat instalacji przedstawiony jest w oddzielnej poradzie pt. „Instalacja do produkcji azotu”.

Nie ma w niej informacji o doprężaczu, ale tą wiedzę przekazuję w przypadku wpisu o wytwornicy azotu do lasera.

System jest dobrany do wyprodukowania, w warunkach gorącego lata, azotu o czystości 99,9% do spełnienia wymogu zużycia maksymalnie 2500kg dziennie.

System produkcji azotu zużywać będzie ok. 80 kW, a koszt produkcji azotu z uwzględnieniem kosztów serwisu urządzeń wyniesie 0,59 PLN/m³.

KIERUNEK NR 2 – rozwiązanie hybrydowe

Istnieje możliwość obniżenia poziomu inwestycyjnego dzięki zmianom założeń.

Maksymalne dobowe zużycie na poziomie 2500 kg występuje w roku kilkanaście razy. Przez pozostałe dni w roku zapotrzebowanie jest mniejsze.

Na wykresie mamy dobowe zużycie azotu w sierpniu 2023r, gdy wystąpiło największe zużycie azotu.

dobór generatora azotu do dziennego zużycia

Oznacza to, za można byłoby dobrać rozwiązanie hybrydowe tj. wytwarzanie azotu na znacznie mniejsze dobowe zużycie (do określenia na podstawie rzetelnych historycznych danych) i korzystanie tak jak do tej pory z ciekłego azotu w znacznie mniejszej ilości tylko podczas kilkunastu dni w roku.

Przykładem może być generator o znamionowej wydajności 100 kg/h. Do tego doprężacz w wersji High Flow wraz z wyposażeniem (filtr, obudowa wyciszająca), zwiększony magazyn wysokociśnieniowy azotu, reduktor ciśnienia końcowego, sprężarka śrubowa o mocy 30kW, osuszacz z filtrami i zbiornik buforowy.

Generator azotu cena systemu wynosi ok. 175.000 EUR

System taki zagwarantuje produkcję azotu na poziomie ok. 1.900 kg na dobę w gorące lato, ale i taka wydajność jest za wysoka dla tego zużycia azotu.

Idąc dalej, można byłoby stworzyć system z jeszcze mniejszą wytwornicą azotu o wydajności nominalnej 25 kg/h = 600 kg/dobę i 450 kg/dobę w gorące lato lub do 13.500 kg/miesiąc, bo w weekend też można produkować azot pod warunkiem możliwości zmagazynowania go.

System taki w podobnym zestawieniu odpowiednio dobranych urządzeń kosztuje 85.000 EUR.

KIERUNEK NR 3 – instalacja niskociśnieniowa

Ostatnim pomysłem jest zastosowanie generatora azotu z pominięciem doprężacza i zastosowaniem jedynie niskociśnieniowego zbiornika buforowego o odpowiedniej pojemności.

Rozwiązanie takie jest jednak dla zastosowań o stałym i bardzo stabilnym przepływie. Za to oszczędzi w systemie ok. 50% kosztów.

Obniżanie poziomu inwestycji w generator azotu

Powyższe kalkulacje są zrobione, by pokazać kierunek w jakim można podążać, aby ograniczyć poziom inwestycji, utrzymując jednocześnie niski poziom kosztu produkcji azotu.

Jednak obniżanie poziomu inwestycji wiąże się ze spadkiem zdolności produkcyjnych i może wymagać zwiększenia magazynu sprężonego azotu do wiązki większej ilości butli.

Takie kalkulacje można przeprowadzać dopiero po rzetelnym określeniu wymaganej wydajności generatora azotu na podstawie najczęściej występujących zapotrzebowań dobowych.

Niedobory azotu powinny być w tym przypadku pobierane z istniejącej instalacji ciekłego azotu.

Dobór generatora azotu

Przydatne artykuły do poznania zagadnień związanych z produkcją azotu możesz znaleźć wchodząc na stronę Spis porad.

Jest tam rozdział dotyczący azotu, a w nim liczne wpisy z poradami.

Proponuję rozpocząć od „Generator azotu zasada działania”, które opisana jest w oddzielnej poradzie.

Gdybyś miał dylemat, jaki wybrać generator azotu to zadzwoń do mnie, by porozmawiać o rozwiązaniach.

Zadzwoń do mnie

W efekcie pozwolą Ci oszczędzać na cenie azotu. Azot produkowany na własne potrzeby będzie tańszy niż kupowany, a w dodatku produkowany na bieżąco zgodnie z Twoimi potrzebami.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *