制氮机的工作原理：PSA 与膜分离技术

使用氮气已成为防止干管和预作用消防喷淋系统腐蚀的标准方法。

通过消除系统管道中存在的氧气，可以最大限度地减少腐蚀和沉积物的形成。这有助于降低泄漏风险并防止形成阻塞材料，从而确保系统在发生火灾时按设计运行。

虽然氮气钢瓶已被用作一些小型系统的氮气源，但需要经常更换钢瓶以及由于失去压力维持气体而导致误跳闸的风险限制了这种方法的有效性。相反，安装氮气发生器作为永久氮源已成为新装置和现有装置的首选方法。

就制氮技术而言，现场生产氮气的主要方法有两种：氮气分离膜和变压吸附 (PSA)。

虽然每种方法都有其优点和缺点，但 ECS 的基于膜的发电机具有几个关键优势，成为消防喷淋行业的理想选择：

- 不需要空气干燥器进行特殊的进气过滤
- 重量更轻，安装占地面积更小
- 维护/维修简单
- 提供行业标准的 98% 氮气

为了更好地了解这两种发生器之间的主要区别，您必须首先了解它们是如何产生氮气的。虽然这两种类型的发生器都从压缩空气中产生高纯度氮气，但它们以两种截然不同的方式产生，这对它们的设计和维护方式有很大影响。

制氮机如何工作

膜分离制氮机

毫无疑问，使用膜分离技术的制氮机的核心是分离膜。该膜由数以千计的中空纤维组成，压缩空气通过这些中空纤维。每根纤维的壁都可以透过气体分子，但有些气体比其他气体更容易通过。这些“快速”气体，包括氧气、二氧化碳和水蒸气，会穿过纤维壁并排放到大气中。“慢”气体氮气通过纤维壁的速度要慢得多，在膜出口处产生高纯度氮气流。膜没有移动部件，只需控制通过膜的压缩空气的压力和流速即可产生高纯度氮气。

变压吸附 (PSA) 制氮机

PSA 制氮机利用碳分子筛 (CMS) 材料从压缩空气源中去除氧气。CMS 材料由具有精细控制孔径的多孔碳组成。当压缩空气通过材料时，氧分子被吸附到孔隙中，而较大的氮分子可以通过进入废气中。最终，CMS 将被氧分子饱和，不再发生气体分离。

出于这个原因，PSA 发生器总是设计有两个或更多的吸附柱。一个柱子正在积极地分离气体，而另一个柱子正在通过使高纯度氮气通过它以汽提氧气并将其作为废气排出来进行再生。发生器大约每 60 秒在两列之间切换一次。需要在两个吸附柱之间切换导致需要多个自动控制阀，从而大大增加了装置中潜在的故障点。此外，通常需要一个氮气缓冲罐来确保在两个吸附柱之间切换期间保持恒定的压力和流速。

关于制氮机工作原理的常见问题

我的空气供应是否需要空气干燥器或任何其他特殊过滤器？

膜分离：每个发生器都包括在线过滤，以在进入分离膜之前从空气流中去除颗粒、液态水和携带的碳氢化合物。空气产品公司 PRISM® ECS 使用的膜旨在过滤掉水蒸气，无需在装置上游安装冷冻或干燥剂。

变压吸附（PSA）：PSA 装置通常还包括微粒的在线过滤，并在其源空气管线中携带过量的碳氢化合物，以保护 CMS 材料。然而，与 Air Products PRISM® 膜不同，PSA 装置中的 CMS 材料可能会受到气源中的水/水蒸气的不利影响。水蒸气也会被 CMS 材料吸附，从而降低分离过程的效率并导致纯度较低的氮气。

此外，如果有任何残留水或吸附罐中发生冷凝，则可能会损坏 CMS 材料。液态水会导致 CMS 材料的窜流，从而导致通过床的气流不正常并降低产量。在某些情况下，CMS 可能会受到无法修复的损坏，需要完全更换。出于这个原因，PSA 发生器总是需要在入口气流上安装冷冻空气干燥器，从而导致另一个潜在的故障点并增加电力消耗。
 

两种制氮方法的尺寸/重量/占地面积有什么不同吗？

膜分离：由于膜分离技术需要很少的活动部件，ECS 能够对其系统进行设计，使其具有目前市场上所有制氮机中最小的占地面积。此外，ECS 使用填充和吹扫方法使消防喷淋系统惰性化，无需氮气储存/缓冲罐，进一步减少设备占地面积，并显着节省材料和人工安装成本。

变压吸附 (PSA)： PSA 方法所需的附加控制装置、阀门、吸附床、冷冻干燥机和氮气缓冲罐导致设备明显更重和更大。这导致安装点的安装成本和空间要求更高。

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