Apabila struktur tenaga global mempercepatkan peralihannya ke arah-alternatif karbon rendah, keperluan untuk ketulenan gas industri, kestabilan bekalan dan kebolehsuaian proses telah menjadi lebih ketat dengan ketara dalam pembuatan tenaga baharu. Oksigen, yang pernah dianggap sebagai utiliti sokongan, kini menjadi medium proses teras. Peralatan penjanaan oksigen industri - terutamanya Pressure Swing Adsorption (PSA) dan unit pemisah udara kriogenik - semakin banyak digunakan dalam pengeluaran bahan bateri litium, pencairan kaca fotovoltaik, pengeluaran hidrogen dan medan yang berkaitan. Shenger Gas memfokuskan pada teknologi pengasingan industri. Perbincangan berikut menggariskan cara peralatan penjanaan oksigen menambah nilai praktikal dalam aplikasi tenaga baharu.
Pensinteran Bahan Bateri Litium Katod: Keperluan untuk Suasana Oksigen Terkawal
Semasa pensinteran-suhu tinggi bahan katod seperti lithium iron phosphate (LFP) dan nikel-kobalt-mangan (NCM), kepekatan oksigen di dalam relau secara langsung mempengaruhi kehabluran dan hayat kitaran. Apabila tahap oksigen jatuh di bawah ambang yang diperlukan, kecacatan kekisi meningkat, dan kecekapan coulombik awal menurun.
Penjana oksigen industri boleh terus membekalkan oksigen-udara diperkaya (90–95% ketulenan) atau-oksigen gred industri (99.5% atau lebih tinggi) kepada tanur penggelek dan tanur penolak. Berbanding dengan bekalan tangki oksigen cecair,-penjanaan oksigen di tapak menghapuskan penggantian silinder dan mengurangkan kehilangan penyejatan. Tekanan keluaran adalah stabil dalam julat 0.3–0.6 MPa, sepadan dengan keperluan masuk tanur biasa. Sistem oksigen PSA dengan kapasiti 50 Nm³/j dengan pasti boleh menyokong barisan pengeluaran bahan katod dengan pengeluaran tahunan kira-kira 10,000 tan metrik.
Pencairan Kaca Fotovoltaik: Bekalan Oksigen untuk Oksi-Pembakaran Bahan Api
Dalam pengeluaran kaca apungan fotovoltaik (PV), suhu lebur selalunya melebihi 1500 darjah . Pembakaran bahan api udara-konvensional membolehkan hampir 78% nitrogen membawa haba tanpa mengambil bahagian dalam tindak balas, di samping menjana nitrogen oksida. Bertukar kepada pembakaran bahan api oksi-meningkatkan suhu nyalaan, meningkatkan kecekapan lebur dan memendekkan peringkat penyaringan leburan kaca.
Penjana oksigen membekalkan 90–93% oksigen-udara yang diperkaya ke relau. Dengan kawalan suntikan oksigen berperingkat, penggunaan bahan api boleh dikurangkan sebanyak 15–25%, dan pelepasan NOx turun ke tahap yang memenuhi piawaian alam sekitar. Pencairan kaca memerlukan oksigen-isipadu yang berterusan dan besar dengan turun naik jangka pendek-yang kecil. Sistem oksigen emparan atau PSA besar dengan tangki penimbal adalah lebih sesuai untuk mengendalikan variasi tekanan semasa pensuisan injap.
Pengeluaran Hidrogen Hijau dan Ujian Sel Bahan Api: Pemulihan Oksigen daripada Elektrolisis
Dalam elektrolisis air untuk pengeluaran hidrogen, oksigen dijana sebagai-produk bersama di anod. Dalam elektrolisis alkali atau PEM, oksigen hasil sampingan biasanya mencapai ketulenan 99.2% atau lebih tinggi, dengan hanya sedikit kesan kabus alkali atau lembapan. Selepas mencuci dan mengeringkan, oksigen ini boleh digunakan terus untuk pengudaraan air sisa atau pemotongan logam di kemudahan berdekatan, mewujudkan aliran hasil tambahan daripada apa yang sering dibuang.
Bangku ujian R&D sel bahan api memerlukan kawalan tepat kepekatan oksigen masuk katod. Penjana oksigen PSA kecil atau sistem pencampuran nitrogen-oksigen membenarkan jurutera mensimulasikan ketinggian dan stoikiometri udara yang berbeza. Untuk aplikasi gred-ujian, takat embun oksigen mestilah di bawah -60 darjah , dan sistem mesti bertindak balas dengan cepat terhadap perubahan dalam permintaan aliran.
Rawatan Terma Bateri Litium Terpakai: Oksigen-Pyrolysis yang Diperkaya untuk Pemulihan Logam
Selepas menghancurkan dan menyusun bateri litium yang terpakai, serbuk elektrod yang tinggal mengandungi pengikat dan pemisah yang perlu dikeluarkan melalui pirolisis. Di bawah suasana-oksigen yang diperkaya (30–40% oksigen), pirolisis suhu-rendah mencapai pengoksidaan organik yang lebih lengkap sambil mengurangkan kecenderungan untuk membentuk dioksin. Dalam peringkat peleburan seterusnya untuk tembaga, aluminium, kobalt, dan nikel, lancing oksigen meningkatkan pergolakan mandi dan memendekkan kitaran lebur.
Penjana oksigen terkurung atau tergelincir-berfungsi dengan baik di-kemudahan kitar semula tapak. Mereka memerlukan kurang daripada 20 meter persegi ruang lantai dan hanya sambungan elektrik dan air - tiada penilaian keselamatan atau permit yang berkaitan dengan tangki simpanan oksigen cecair.
Kriteria Pemilihan Utama untuk Penjana Oksigen Perindustrian (untuk Loji Tenaga Baharu)
Barisan pengeluaran tenaga baharu biasanya terletak di taman perindustrian di mana masa operasi yang tinggi dan operasi tanpa pengawasan dijangka. Faktor utama untuk dinilai termasuk:
- Padanan ketulenan: Jika proses memerlukan Lebih daripada atau sama dengan 99.5% oksigen (cth, langkah pensinteran tertentu), sistem PSA kriogenik atau dua-peringkat lebih diutamakan. Untuk proses yang 93% ketulenan mencukupi, satu-peringkat PSA menawarkan ekonomi yang lebih baik.
- Kawalan titik embun: Untuk saluran paip yang panjang atau persekitaran dengan perubahan suhu yang besar, pengering yang disejukkan atau bahan pengering perlu ditambah untuk mengelakkan air cecair daripada mencapai-reaktor suhu tinggi.
- Penggunaan kuasa: PSA menggunakan kira-kira 0.35–0.45 kWj setiap Nm³ oksigen yang dihasilkan. Sistem kriogenik menggunakan 0.55–0.70 kWj/Nm³ (termasuk pemampatan udara dan pecahan). Untuk penggunaan skala besar-( Lebih daripada atau sama dengan 500 Nm³/j), jumlah kos pemilikan untuk kriogenik mungkin lebih rendah.
- Strategi lebihan: Untuk proses yang gangguan oksigen tidak boleh diterima, konfigurasi unit N+1 atau tangki oksigen cecair sandaran harus dipertimbangkan.
Trend Industri dan Peningkatan Peralatan
Proses pembuatan tenaga baharu terus berkembang. Contohnya, pensinteran katod bateri natrium{1}}ion memerlukan tetingkap kepekatan oksigen yang lebih sempit (toleransi dalam lingkungan ±0.5%), meletakkan permintaan yang lebih tinggi pada kestabilan penjana. Sementara itu, apabila projek hidrogen hijau meningkat, penggunaan oksigen hasil sampingan daripada elektrolisis beralih daripada pilihan kepada keperluan - kemudahan hidrogen 1,000-tan-setahun menghasilkan kira-kira 8,000 tan oksigen setiap tahun. Mengeluarkan oksigen mewakili kehilangan sumber yang ketara.
Peralatan penjanaan oksigen industri masa depan akan bergerak ke arah reka bentuk modular, penggunaan tenaga yang lebih rendah, dan kawalan pintar. Contohnya termasuk katil penjerapan jejarian untuk mengurangkan rintangan aliran, model berasaskan AI-untuk melaraskan pemasaan kitaran sebagai tindak balas kepada turun naik permintaan dan diagnostik IoT untuk keabnormalan penukaran injap. Penambahbaikan ini menangani keperluan teras pembuatan tenaga baharu: kestabilan, kebersihan dan kebolehkawalan.
