Операції-оптимізації енергозбереження для установки поділу повітря продуктивністю 45 000 М³/год

Блок поділу повітря (ASU) використовує попередню обробку за-температури навколишнього середовища молекулярним ситом, охолодження турбіни розширення повітряним наддувом, подвійну-дистиляцію в колоні та-внутрішнє стиснення подвійним насосом для рідкого кисню та рідкого азоту. Розрахована продуктивність виробництва кисню становить 45 000 м³/год, а повітряний компресор і прискорювач приводяться в дію паровою турбіною в конфігурації «один-до-два». Відповідно до передумови забезпечення стабільного постачання киснем і азотом до наступних установок газифікації та синтезу, це дослідження досліджує стратегії-збереження та{10}}зменшення споживання енергії за допомогою аналізу споживання енергії та оптимізованих операційних заходів. Метою є підвищення загальної ефективності системи та зниження експлуатаційних витрат.

 

 

 

Аналіз поточного енергоспоживання

 

ASU розрахований на продуктивність виробництва кисню 45 000 м³/год із розрахунковою витратою пари під високим{2}}тиском допоміжної парової турбіни 168 т/год, включаючи потік відведення приблизно 28 т/год. Потужність на валу повітряного компресора становить 21 000 кВт, а бустера — 18 000 кВт. Розрахунки енергоефективності показують, що повітряна компресорна установка дає близько 95% від загального споживання енергії.

На практиці ASU зазвичай працює на рівні близько 36 000 м³/год, приблизно 80% проектного навантаження, тоді як споживання парової турбіни залишається на рівні приблизно 160 т/год, близькому до проектного рівня. Ця невідповідність між навантаженням і споживанням енергії підкреслює, що ключ до енергозбереження полягає в оптимізації роботи повітряного компресора.

 

Заходи з оптимізації

 

● Оптимізація роботи турбінного розширювача

Початкову анти{0}}криву розширювача було встановлено занадто високо, а зворотний клапан залишався відкритим на 15%, що призвело до низької ефективності охолодження. Завдяки регулюванню анти{3}}кривої помпажу, закриванню рефлюксного клапана та збільшенню відкриття направляючої лопатки для підвищення швидкості детандера забезпечується охолоджуюча потужність агрегату, знижується вихідний тиск підсилювача та зменшується споживання пари високого{4}}тиску турбіною.

●Покращення теплообмінника

Погана якість циркулюючої води знижує ефективність теплообмінника. Завдяки встановленню перепускних клапанів і впровадженню регулярної зворотної промивки в режимі он-лайн температура-кінцевого теплообмінника допоміжного теплообмінника знизилася на 4–5 K, що значно покращило ефективність охолодження розширювача. Крім того, моніторинг різниці температур на термічній частині пластинчастих теплообмінників низького-тиску запобігає втратам охолодження.

●Координація повітряного компресора та бустера

Належним чином зменшіть навантаження на повітряний компресор і зменште швидкість, зберігаючи стабільно низький-тиск у колонці; зменшити кут впускної направляючої лопатки.

Забезпечте чисті повітряні фільтри, щоб зменшити опір на вході та підвищити ефективність стиснення.

Відрегулюйте відкриття проти-помпажного клапана бустера на 5%, щоб підтримувати стабільний тиск другого- та третього-ступеню.

Оптимізуйте тиск нагнітання повітряного компресора, щоб краще узгоджувати потужність ASU з вимогами на нижній частині.

●Регулювання дистиляційної колони

Завдяки регулюванню дефлегмації вміст кисню в азотних відходах знижується до 2–3%, забезпечуючи чистоту рідкого азоту в нижній колоні та покращуючи відновлення кисню, що зменшує навантаження на повітряний компресор.

● Оптимізація роботи адсорбера молекулярного сита

Збільште час нагнітання молекулярного сита до 25 хвилин, щоб зменшити коливання повітряного потоку та мінімізувати вплив перемикання на дистиляційну систему. Підтримуйте температуру холодної продувки вище 125 градусів і подовжте цикл перемикання з 4 годин до 6 годин, щоб заощадити споживання пари та знизити експлуатаційні витрати.

 

Ефекти оптимізації

Після оптимізації ВСУ працює стабільно, а загальне енергоспоживання значно знижується. Порівняння робочих показників до і після оптимізації наведено в табл. 1.

Таблиця 1. Порівняння показників роботи ASU до та після оптимізації

 

Робочий параметр	Перед оптимізацією	Після оптимізації
Споживання пари високого{0}}тиску парової турбіни, т/год	135	125
Тиск нагнітання повітряного компресора, МПа	0.498	0.490
Тиск на виході другого-ступеню підсилювача, МПа	2.70	2.55
Тиск на виході третього-ступеню прискорювача, МПа	6.6	6.3
Відкриття зворотного клапана розширювача, %	15	0
Частота обертання парової турбіни, об/хв	4450	4250

 

Розрахунки показують, що приблизно 70 000 т-пари під високим тиском можна заощаджувати щорічно, демонструючи значну-енергозбереження та економічну вигоду.

 

Висновок

Завдяки оптимізації розширювача, теплообмінників, повітряного компресора та координації підсилювача, дистиляційних колон і адсорберів на молекулярних ситах ASU досягає значного підвищення енергоефективності та зниження експлуатаційних витрат. Заходи з-збереження енергії, запропоновані в цьому дослідженні, застосовуються до-турбінних-компресійних установок із внутрішнім{3}}стисненням і мають велике значення для просування великомасштабних-синтезів аміаку та вугільно-хімічних підприємств, ефективно знижуючи комплексне споживання енергії на тонну аміаку.