เครื่องผลิตไนโตรเจนสำหรับเรือเครื่องยนต์คู่ เพื่อความปลอดภัยสูงสุดและประสิทธิภาพการปฏิบัติงานในทะเล

สำหรับเรือที่ปฏิบัติงานห่างจากชายฝั่ง ระบบสาธารณูปโภคที่เชื่อถือได้มีความสำคัญอย่างยิ่ง ไนโตรเจนสามารถใช้บนเรือในกรณีที่ต้องการบรรยากาศเฉื่อยที่มีออกซิเจนต่ำสำหรับการปกป้องกระบวนการ การจัดเก็บ การไล่ก๊าซ หรือการปฏิบัติงานทางทะเลอื่น ๆ

เครื่องผลิตไนโตรเจนสำหรับเรือเครื่องยนต์คู่ ผลิตไนโตรเจนบนเรือจากอากาศอัด (compressed air) ช่วยลดการพึ่งพาถังไนโตรเจนหรือไนโตรเจนเหลวที่จัดหาจากภายนอก

สำหรับผู้ประกอบการทางทะเล ปัจจัยสำคัญไม่ได้มีเพียงความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนสูงสุดเท่านั้น แต่ควรพิจารณาความบริสุทธิ์ที่ต้องการ อัตราการไหล ความดันใช้งาน พื้นที่ติดตั้งที่มีอยู่ คุณภาพอากาศอัด ความน่าเชื่อถือของระบบควบคุม และการใช้งานจริงบนเรือร่วมกัน

เหตุใดจึงใช้ไนโตรเจนบนเรือ

ไนโตรเจนมีคุณค่าในการใช้งานเนื่องจากมีความเสถียรทางเคมีภายใต้สภาวะการทำงานหลายประเภท และสามารถใช้เพื่อลดความเข้มข้นของออกซิเจนภายในพื้นที่หรือกระบวนการที่มีการควบคุม

ขึ้นอยู่กับการออกแบบเรือและข้อกำหนดในการปฏิบัติงาน ไนโตรเจนบนเรือสามารถรองรับการใช้งานต่าง ๆ เช่น:

• การสร้างบรรยากาศเฉื่อย (inerting)
• การไล่ก๊าซ (purging)
• การคลุมด้วยก๊าซ (blanketing)
• การปกป้องกระบวนการ (process protection)
• การปกป้องอุปกรณ์ (equipment protection)
• การควบคุมบรรยากาศของระบบจัดเก็บ

ในสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรคาร์บอน การลดความเข้มข้นของออกซิเจนสามารถช่วยสร้างสภาวะที่ไม่เอื้อต่อการเผาไหม้ อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นของไนโตรเจน ขีดจำกัดออกซิเจน ความดัน อัตราการไหล และข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจริงควรกำหนดโดยผู้ออกแบบเรือ ข้อกำหนดของระบบ กฎของสมาคมจัดชั้นเรือที่เกี่ยวข้อง และข้อบังคับทางทะเลที่เกี่ยวข้อง

เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบพีเอสเอบนเรือทำงานอย่างไร

เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบพีเอสเอ (PSA nitrogen generator) ใช้อากาศอัดเป็นก๊าซป้อน และแยกไนโตรเจนออกจากออกซิเจนโดยใช้ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน (Carbon Molecular Sieve: CMS)

กระบวนการนี้อาศัยหลักการดูดซับแบบสลับความดัน (Pressure Swing Adsorption: PSA) และโดยทั่วไปใช้ถังดูดซับสองถังที่สลับกันระหว่างการผลิตไนโตรเจนและการฟื้นฟู

1. การจ่ายอากาศอัด

เครื่องผลิตไนโตรเจนต้องการแหล่งจ่ายอากาศอัดที่มีเสถียรภาพเป็นอันดับแรก

สำหรับเครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA ของ Lingyu สภาวะการทำงานมาตรฐานประกอบด้วย:

• ความดันอากาศขาเข้า: 0.5–0.8 MPa
• อุณหภูมิอากาศขาเข้า: ≤40°C
• อุณหภูมิแวดล้อม: ≤40°C

สภาวะเหล่านี้มีความสำคัญ เนื่องจากกำลังการผลิตและความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนขึ้นอยู่กับคุณภาพและสภาวะของอากาศป้อน

2. การปรับสภาพอากาศอัด

ก่อนที่อากาศจะเข้าสู่ถังดูดซับ ควรผ่านการปรับสภาพอย่างเหมาะสม

น้ำ น้ำมัน และอนุภาคสามารถส่งผลต่อวาล์ว ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน และประสิทธิภาพโดยรวมของการแยกก๊าซ

ดังนั้น ระบบปรับสภาพโดยทั่วไปอาจประกอบด้วย:

• การแยกความชื้น
• การทำให้อากาศอัดแห้ง
• การกำจัดน้ำมัน
• การกรองอนุภาค

ตัวกรองอากาศอัดความแม่นยำสูง (precision compressed-air filter) สามารถจัดเป็นขั้นตอนการกรองหลายระดับตามข้อกำหนดในการกำจัดอนุภาคและน้ำมัน

สำหรับคำอธิบายที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับการปรับสภาพอากาศต้นทาง สามารถดู ส่วนประกอบหลักของระบบทำให้อากาศอัดบริสุทธิ์

3. การแยกไนโตรเจนด้วยพีเอสเอ

เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA ประกอบด้วยถังแรงดันสองถังที่บรรจุตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน

อากาศอัดเข้าสู่ถังดูดซับหนึ่งถัง CMS จะดูดซับออกซิเจนเป็นหลัก ขณะที่ไนโตรเจนไหลผ่านชั้นสารดูดซับออกมาเป็นก๊าซผลิตภัณฑ์

ในเวลาเดียวกัน ถังอีกใบจะลดความดันและเข้าสู่กระบวนการฟื้นฟู

เมื่อถังแรกถึงความสามารถในการดูดซับที่กำหนดไว้ ระบบควบคุมจะสลับถัง ถังที่สองจะเริ่มผลิตไนโตรเจน ขณะที่ถังแรกเข้าสู่กระบวนการฟื้นฟู

กระบวนการสลับนี้ช่วยให้สามารถผลิตไนโตรเจนได้อย่างต่อเนื่องภายใต้การควบคุมอัตโนมัติด้วย PLC

สำหรับคำอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการแยก สามารถดู การผลิตไนโตรเจนแบบ PSA โดยใช้ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน

4. การตรวจสอบและควบคุมไนโตรเจน

คุณภาพไนโตรเจนที่มีเสถียรภาพมีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับระบบที่ทำงานโดยไม่มีผู้ควบคุมหรือทำงานอย่างต่อเนื่อง

ระบบ PSA ของ Lingyu สามารถรองรับ:

• การสลับรอบการทำงานอัตโนมัติ
• วาล์วนิวเมติกที่ควบคุมด้วย PLC
• การตรวจวัดความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนแบบเรียลไทม์
• การตรวจวัดอัตราการไหลแบบเรียลไทม์
• ระบบเตือนและป้องกันเมื่อไนโตรเจนไม่เป็นไปตามข้อกำหนด
• การอัดแน่น CMS อัตโนมัติ
• การตรวจสอบความดัน ความบริสุทธิ์ อัตราการไหล และสถานะการทำงานผ่านหน้าจอสัมผัส

ฟังก์ชันเหล่านี้ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจพบสภาวะผิดปกติก่อนที่ไนโตรเจนที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดจะถูกจ่ายไปยังระบบปลายทาง

5. การจัดเก็บและจ่ายไนโตรเจน

ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบ ไนโตรเจนที่ผลิตได้อาจถูกส่งโดยตรงไปยังจุดใช้งาน หรือเก็บไว้ในถังพักเพื่อช่วยรองรับการเปลี่ยนแปลงของความต้องการ

ถังพักสามารถช่วยสร้างสมดุลระหว่างการเปลี่ยนแปลงระยะสั้นของกำลังการผลิตเครื่องและความต้องการใช้ไนโตรเจน

ปริมาตรการจัดเก็บและความดันในการจ่ายควรกำหนดตามรูปแบบการใช้ไนโตรเจนจริงของเรือ แทนการใช้ขนาดถังมาตรฐานเดียวสำหรับทุกระบบ

ระบบพีเอสเอสามารถให้ไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์เท่าใด

เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA ของ Lingyu ให้ช่วงความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนที่ 95%–99.999%

ระดับความบริสุทธิ์ที่แตกต่างกันต้องการปริมาณอากาศป้อนที่แตกต่างกัน และส่งผลต่ออัตราการนำไนโตรเจนกลับมาใช้และประสิทธิภาพการทำงาน

สำหรับงานสร้างบรรยากาศเฉื่อยหลายประเภท ความบริสุทธิ์ที่สูงเกินความจำเป็นอาจเพิ่มขนาดของระบบและการใช้อากาศอัดโดยไม่ได้ให้ประโยชน์ด้านการปฏิบัติงานเพิ่มเติม

ดังนั้น ควรเลือกระดับความบริสุทธิ์ตามความเข้มข้นของออกซิเจนที่ต้องการ ณ จุดใช้งาน

เหตุใดคุณภาพอากาศป้อนจึงมีความสำคัญในทะเล

ความน่าเชื่อถือของเครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA ขึ้นอยู่กับคุณภาพของอากาศอัดที่จ่ายเข้าสู่ระบบ

สภาพแวดล้อมทางทะเลอาจมีความชื้นสูง อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ตารางการทำงานอย่างต่อเนื่อง และข้อจำกัดในการเข้าถึงเพื่อบำรุงรักษา

หากมีความชื้นหรือน้ำมันเข้าสู่ระบบดูดซับมากเกินไป เสถียรภาพในการผลิตไนโตรเจนอาจลดลง

พารามิเตอร์สำคัญของอากาศป้อนที่ควรตรวจสอบ ได้แก่:

• สภาวะอากาศขาออกจากเครื่องอัดอากาศ
• ความดันขาเข้า
• อุณหภูมิขาเข้า
• ประสิทธิภาพของเครื่องทำลมแห้ง
• ความดันต่างของตัวกรอง
• การระบายน้ำควบแน่น
• ปริมาณน้ำมันที่ถูกพาไปกับอากาศ

ข้อกำหนดการทำงานของเครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA ระบุจุดน้ำค้างของไนโตรเจนที่ ≤−40°C

ดังนั้น การออกแบบระบบปรับสภาพอากาศอัดต้นทางอย่างเหมาะสมจึงเป็นส่วนสำคัญของการผลิตไนโตรเจนที่มีเสถียรภาพ

ข้อดีหลักของการผลิตไนโตรเจนบนเรือ

มีไนโตรเจนใช้งานอย่างต่อเนื่อง

ระบบ PSA บนเรือสามารถผลิตไนโตรเจนได้เมื่อมีอากาศอัดและพลังงานไฟฟ้าที่เหมาะสม

ช่วยลดการพึ่งพาการเติมถังไนโตรเจนที่ท่าเรือ

ปรับระดับความบริสุทธิ์ได้

สามารถเลือกเครื่องผลิตให้เหมาะกับข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์จริง แทนการผลิตไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงสุดโดยอัตโนมัติ

ช่วงความบริสุทธิ์ของไนโตรเจน 95%–99.999% ช่วยให้สามารถเลือกระบบให้สอดคล้องกับการใช้งานได้มากขึ้น

การทำงานอัตโนมัติ

การสลับถังที่ควบคุมด้วย PLC การตรวจวัดความบริสุทธิ์ การตรวจวัดอัตราการไหล ระบบเตือน และการป้องกันอัตโนมัติช่วยลดการดำเนินการด้วยตนเองเป็นประจำ

การผลิตอย่างต่อเนื่อง

ถังดูดซับสองถังทำงานสลับกัน โดยถังหนึ่งทำหน้าที่ดูดซับ ขณะที่อีกถังเข้าสู่กระบวนการฟื้นฟู

ด้วยวิธีนี้จึงสามารถผลิตไนโตรเจนได้อย่างต่อเนื่องแทนการผลิตแบบเป็นชุดเท่านั้น

ลดการพึ่งพาแหล่งจ่ายไนโตรเจนภายนอก

การผลิตไนโตรเจนจากอากาศอัดสามารถลดการพึ่งพาด้านโลจิสติกส์จากการจัดส่งไนโตรเจนบรรจุถัง โดยเฉพาะระหว่างการเดินเรือระยะไกลหรือการปฏิบัติงานห่างจากชายฝั่ง

ควรพิจารณาอะไรบ้างเมื่อเลือกเครื่องผลิตไนโตรเจนสำหรับเรือ

ระบบไนโตรเจนสำหรับเรือควรกำหนดขนาดตามข้อกำหนดการปฏิบัติงานจริงของเรือ ไม่ใช่พิจารณาจากจำนวนเครื่องยนต์เพียงอย่างเดียว

ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนที่ต้องการ

ควรกำหนดปริมาณออกซิเจนสูงสุดที่ยอมรับได้ ณ จุดใช้งานก่อน

ไม่ควรเลือกไนโตรเจนความบริสุทธิ์ 99.999% หากกระบวนการไม่ได้ต้องการระดับดังกล่าวจริง

อัตราการไหลของไนโตรเจน

ควรคำนวณ:

• ปริมาณการใช้ตามปกติ
• ปริมาณการใช้สูงสุด
• ความต้องการสำหรับการไล่ก๊าซ
• จำนวนผู้ใช้งานพร้อมกัน
• การขยายระบบในอนาคต

ควรกำหนดขนาดเครื่องผลิตตามความต้องการใช้งานสูงสุดที่เกิดขึ้นได้จริง

ปริมาณอากาศอัดที่มีอยู่

ระบบอากาศป้อนต้องสามารถให้ความดันและอัตราการไหลที่เพียงพอโดยไม่รบกวนผู้ใช้อากาศอัดรายอื่นบนเรือ

ช่วงการทำงานมาตรฐานของ PSA ของ Lingyu ระบุความดันอากาศป้อนที่ 0.5–0.8 MPa

อุณหภูมิอากาศป้อน

อุณหภูมิอากาศป้อนที่สูงเกินไปอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการดูดซับ

อุณหภูมิอากาศขาเข้าที่กำหนดคือ ≤40°C

พื้นที่ติดตั้ง

ห้องเครื่องของเรือมักมีพื้นที่ติดตั้งจำกัด ดังนั้น ควรพิจารณาขนาดของอุปกรณ์ ระยะสำหรับการเข้าถึง การจัดวางถังพัก ระบบกรอง และรูปแบบการเดินท่อตั้งแต่ช่วงต้นของการออกแบบ

ระบบควบคุมและตรวจสอบ

สำหรับการใช้งานทางทะเล ฟังก์ชันที่เป็นประโยชน์อาจประกอบด้วย:

• การแสดงค่าความบริสุทธิ์
• การตรวจวัดอัตราการไหล
• การตรวจวัดความดัน
• สัญญาณเตือน
• ระบบป้องกันการหยุดทำงานอัตโนมัติ
• การสื่อสาร PLC
• การเชื่อมต่อสถานะระยะไกล

ควรเลือกรูปแบบการตรวจสอบและการสื่อสารขั้นสุดท้ายตามข้อกำหนดของระบบอัตโนมัติบนเรือ

ตัวเลือกไนโตรเจนความบริสุทธิ์สูง

สำหรับการใช้งานที่ต้องการปริมาณออกซิเจนตกค้างต่ำมาก สามารถเพิ่มขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์หลังจากระบบ PSA มาตรฐานได้

ระบบทำให้บริสุทธิ์ด้วยการกำจัดออกซิเจนโดยใช้คาร์บอน (carbon-based deoxygenation purification system) สามารถเพิ่มความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนจากประมาณ 99.9% เป็น ≥99.999% โดยลดออกซิเจนตกค้างผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม

แนวทางนี้มีความแตกต่างทางเทคนิคจากการสมมติว่าระบบ PSA ทุกระบบควรทำงานที่ระดับความบริสุทธิ์สูงสุดที่สามารถทำได้

ดังนั้น ในกรณีที่ต้องการความบริสุทธิ์สูงมากจริง ควรประเมินกระบวนการผลิตและการทำให้ไนโตรเจนบริสุทธิ์ทั้งหมดตามลักษณะการใช้งาน

ประเด็นสำคัญในการบำรุงรักษาระบบไนโตรเจนแบบพีเอสเอบนเรือ

การทำงานบนเรือที่เชื่อถือได้ขึ้นอยู่กับการตรวจสอบเป็นประจำอย่างมาก

ผู้ปฏิบัติงานควรตรวจสอบรายการต่อไปนี้เป็นประจำ:

• คุณภาพอากาศป้อน
• ประสิทธิภาพของเครื่องทำลมแห้ง
• สภาพตัวกรอง
• ระบบระบายน้ำควบแน่น
• วาล์วนิวเมติก
• ค่าความดัน
• ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจน
• อัตราการไหลของไนโตรเจน
• ระบบเตือน
• สภาพของ CMS

ระบบ PSA ของ Lingyu มีระบบอัดแน่น CMS อัตโนมัติเพื่อช่วยรักษาความหนาแน่นของการบรรจุและลดการเกิดผงที่เกิดจากการเคลื่อนตัวของชั้นวัสดุ

การบันทึกแนวโน้มของความบริสุทธิ์ อัตราการไหล ความดัน และชั่วโมงการทำงานยังสามารถช่วยระบุการเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพอย่างค่อยเป็นค่อยไปก่อนที่จะทำให้การทำงานหยุดชะงัก

ข้อพิจารณาด้านความปลอดภัยและการปฏิบัติตามข้อกำหนดทางทะเล

ไนโตรเจนถูกใช้อย่างแพร่หลายในงานสร้างบรรยากาศเฉื่อย แต่การปฏิบัติตามข้อกำหนดของระบบทางทะเลต้องได้รับการประเมินสำหรับเรือ การกำหนดค่าอุปกรณ์ และวัตถุประสงค์การใช้งานแต่ละกรณี

ข้อพิจารณาที่เกี่ยวข้องอาจประกอบด้วย:

• ประเภทของเรือ
• ข้อกำหนดของรัฐเจ้าของธง
• กฎของสมาคมจัดชั้นเรือ
• ข้อกำหนดของ IMO ที่เกี่ยวข้อง
• ประเภทเชื้อเพลิงหรือสินค้า
• การจำแนกพื้นที่อันตราย
• หน้าที่จริงของระบบไนโตรเจน

ควรยืนยันใบรับรองและการอนุมัติด้านการเดินเรือที่จำเป็นสำหรับโครงการและการกำหนดค่าอุปกรณ์แต่ละรายการก่อนการติดตั้ง

การกล่าวโดยทั่วไปว่าเครื่องผลิตไนโตรเจนเป็นไปตามข้อกำหนดทางทะเลทั้งหมดโดยอัตโนมัติ ไม่ควรใช้แทนการตรวจสอบด้านวิศวกรรมและการรับรองเฉพาะโครงการ

เหตุใดจึงควรพิจารณา Lingyu สำหรับระบบไนโตรเจนบนเรือ

แพลตฟอร์มเครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA ของ Lingyu ใช้ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนและถังดูดซับสองถังเพื่อผลิตไนโตรเจนอย่างต่อเนื่อง

พารามิเตอร์การทำงานหลัก ได้แก่:

• ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจน: 95%–99.999%
• ความดันอากาศขาเข้า: 0.5–0.8 MPa
• อุณหภูมิอากาศขาเข้า: ≤40°C
• อุณหภูมิแวดล้อม: ≤40°C
• จุดน้ำค้างของไนโตรเจน: ≤−40°C

ระบบใช้การทำงานอัตโนมัติบนพื้นฐาน PLC และสามารถตรวจสอบความบริสุทธิ์ของไนโตรเจน อัตราการไหล ความดัน และสถานะการทำงาน พร้อมทั้งมีฟังก์ชันแจ้งเตือนและป้องกัน

สำหรับผู้ใช้ที่กำลังเปรียบเทียบการกำหนดค่าอุปกรณ์ โซลูชันเครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA ของ Lingyu เป็นช่องทางโดยตรงสำหรับอุปกรณ์ผลิตไนโตรเจน

สรุป

เครื่องผลิตไนโตรเจนสำหรับเรือเครื่องยนต์คู่สามารถเป็นแหล่งไนโตรเจนบนเรืออย่างต่อเนื่องสำหรับการใช้งานที่ต้องการบรรยากาศที่มีออกซิเจนต่ำและได้รับการควบคุม

เพื่อให้การทำงานมีความน่าเชื่อถือ ควรเลือกระบบตามความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนที่ต้องการ ความต้องการด้านอัตราการไหล ปริมาณอากาศอัดที่มีอยู่ อุณหภูมิขาเข้า ข้อกำหนดด้านการจัดเก็บ กลยุทธ์การควบคุม พื้นที่ติดตั้ง และข้อกำหนดทางทะเลที่เกี่ยวข้อง

เทคโนโลยีการผลิตไนโตรเจนแบบ PSA ของ Lingyu ใช้ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน ถังดูดซับสองถัง การควบคุมอัตโนมัติด้วย PLC และการตรวจวัดความบริสุทธิ์และอัตราการไหลแบบเรียลไทม์ เพื่อผลิตไนโตรเจนที่สามารถเลือกระดับความบริสุทธิ์ได้ตั้งแต่ 95% ถึง 99.999%

สำหรับโครงการเรือแต่ละโครงการ การกำหนดค่าระบบขั้นสุดท้ายควรออกแบบตามความต้องการใช้ไนโตรเจนจริงและสภาวะการทำงานบนเรือ แทนการสมมติว่าการใช้งานทางทะเลทุกประเภทต้องการความบริสุทธิ์ กำลังการผลิต หรือข้อกำหนดด้านการปฏิบัติตามกฎระเบียบเหมือนกัน

สำหรับการกำหนดขนาดและข้อกำหนดทางเทคนิคเฉพาะโครงการ สามารถ ติดต่อ Lingyu