空压机以旧“焕”新

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氮气或氧气纯度对成本的影响

在探讨氮气 (N2) 或氧气 (O2) 等气体的纯度对成本的影响之前,我们先要澄清一个常见的误解,有人认为气体的纯度和气体的质量是一回事。事实并非如此。气体的纯度指的只是浓度,比如纯度为 95% 的氮气含有 5% 的残留氧气。气体质量是指存在的额外污染物。阅读本文,您可以了解气体纯度(和质量)的详尽知识


工业用氮气和氧气都有两种主要的获取办法:外购或者使用压缩机和制气机自行制取。外购气体的纯度很高,而自制气体则支持自由地选择纯度。 

外购气体的成本

对于外购氮气或氧气的企业,气体的成本取决于三个主要因素:

  • 投资成本:液化气体和气瓶都需要物流投入。比如说,气瓶必须有安全的存储和安装空间,并且必须符合当地的消防安全法规。另一方面,散装液化气体储罐则需要安装在混凝土基础上,并加装围栏。
  • 单位气体的价格:当然,用户必须为采购的气体付费。
  • 运营成本:其他运营成本可能包括气瓶或散装气体储罐租赁费、运输费和环保税等。

请注意,我们在上面没有提到气体纯度。这是因为采用低温工艺生产的氮气和氧气在纯度上几乎没有或根本没有选择余地。不管目标用途是否需要,外购的气体纯度都很高。这意味着大部分的用户会花高价钱购买高纯度的气体并用到原本并不需要如此之高纯度的应用中。至少,用户不能根据自己的需求购买所需纯度的气体,也就丧失了降低成本的一种方法。 

现场制氮和制氧的成本

大多数现场制气机都是采用 PSA 技术和膜片技术中的一种,本文将大体介绍这两种技术,有关更详细的描述则请阅读 PSA 膜片技术的相关文章。  

  • 通过变压吸附分离空气:通过让压缩空气流过分子筛来制氮和制氮,可实现高达 99.999% 的纯度(氮气)和高达 95% 的纯度(氧气)。
  • 通过膜片技术分离空气:通过让压缩空气流过半透膜,可以得到纯度为 95% 至 99.5% 的氮气。

尽管纯度差别可能看起来不大,比如 99.9% 和 99.999% 看起来相差不大,但二者的成本相差很大。请看下面的详细解释...

现场制氮机的成本由两部分组成:

  • 投资成本:用户必须购买制气机以及为其供气的压缩机。压缩空气装置必须包含所需的空气处理设备和储气罐。
  • 运营成本:此类成本包括压缩机运行的用电成本以及整个装置的维护成本。

 

通过让气体的纯度与用途所需的气体规格相称,现场自行制气的公司可以通过两种方式提高利润:

  • 可通过购买规格较小的制气机和压缩机来降低投资成本
  • 这种做法还能降低运营成本,因为规格较小的压缩机能耗也更小,这还能降低碳排放量

纯度对气体成本的影响:比较

让我们来看看两种氮气用途,以阐明在自制氮气时纯度对制气成本的影响。在本例中,波峰焊工序和咖啡包装工序都需要流量为 50 Nm³/h 的氮气流。但是,波峰焊要求氮气纯度达到 99.999%;咖啡包装则只要求 99.9% 的中等纯度。

我们取一般值,然后计算两种制气装置运行 7 年的累计成本:

  • 纯度要求为 99.999% 的波峰焊工序:30 投资+ 50 电费 + 20 维护 = 100
  • 纯度要求为 99.9% 的咖啡包装工序:18 投资+ 30 电费 + 15 维护 = 63

制气成本之差几乎达到 40%!这种差值是通过让氮气纯度与咖啡包装工序实际需要的氮气纯度(高于主要食品标准的要求)相称(而不是使用纯度过高的氮气)来实现的。

空气压缩机
投资

空气压缩机
维护保养

空气压缩机

 

首先,不使用纯度过高的气体对投资成本影响巨大,因为公司可以选用规格更小的制气机和空气压缩机来满足需求。这种小规格的系统相应的维护成本也更低。此外,制取单位气体所需消耗的压缩空气也更少,这意味着能耗成本更低。

合理的选择能带来丰厚的回报

气体纯度问题很可能对您也有影响。大多数要用到氮气和氧气的专业应用并不需要纯度非常高的气体(而外购气体的纯度往往非常高),所以对于企业来说,可以通过降低气体纯度实现大量节约。因为按需使用纯度合适的气体才是理想和高效的解决方案。 

 
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