Operacije-optimizacije uštede energije za jedinicu za odvajanje zraka od 45 000 M³/h

Jedinica za odvajanje zraka (ASU) koristi prethodnu obradu na-temperaturi okoline molekularnim sitom, hlađenje ekspanzije turbine s pojačanim zrakom, destilaciju s dvostrukom-kolonom i unutarnju kompresiju s dvostrukom-pumpom za tekući kisik i tekući dušik. Projektirani kapacitet proizvodnje kisika je 45 000 m³/h, sa kompresorom i pojačivačem zraka koje pokreće parna turbina u konfiguraciji "jedan-na{-dva". Pod premisom osiguravanja stabilne opskrbe kisikom i dušikom nizvodno jedinicama za rasplinjavanje i sintezu, ova studija istražuje-strategije-uštede i-smanjenja potrošnje putem analize potrošnje energije i optimiziranih operativnih mjera. Cilj je poboljšati ukupnu učinkovitost sustava i smanjiti operativne troškove.

 

 

 

Analiza trenutne potrošnje energije

 

ASU je projektiran za kapacitet proizvodnje kisika od 45 000 m³/h, s potpornom parnom turbinom visokog{2}}proizvoda pare od 168 t/h, uključujući protok ekstrakcije od približno 28 t/h. Zračni kompresor ima snagu na osovini od 21.000 kW, a booster ima snagu na osovini od 18.000 kW. Izračuni energetske učinkovitosti pokazuju da jedinica kompresora zraka čini oko 95% ukupne potrošnje energije.

U praksi ASU obično radi s oko 36.000 m³/h, približno 80% projektiranog opterećenja, dok potrošnja parne turbine ostaje na otprilike 160 t/h, blizu projektirane razine. Ova neusklađenost između opterećenja i potrošnje energije naglašava da ključ uštede energije leži u optimizaciji rada jedinice kompresora zraka.

 

Mjere optimizacije

 

●Optimizacija rada ekspandera turbine

Izvorna anti{0}}krivulja ekspandera postavljena je previsoko, a refluksni ventil je ostao otvoren na 15%, što je rezultiralo niskom učinkovitošću hlađenja. Podešavanjem krivulje protiv-prenapona, zatvaranjem povratnog ventila i povećanjem otvora lopatice za navođenje radi povećanja brzine ekspandera, osigurava se kapacitet hlađenja jedinice, smanjuje se izlazni tlak pojačala i smanjuje se potrošnja pare pod visokim-tlakom u turbini.

●Poboljšanje izmjenjivača topline

Loša kvaliteta cirkulirajuće vode smanjuje učinkovitost izmjenjivača topline. Instaliranjem premosnih ventila i implementacijom redovnog povratnog ispiranja na mreži, temperatura izmjenjivača topline na kraju-pojačivača smanjila se za 4–5 K, značajno poboljšavajući performanse hlađenja ekspandera. Dodatno, praćenje temperaturne razlike na termalnom kraju nisko{5}}tlačnih pločastih izmjenjivača topline sprječava gubitak pri hlađenju.

●Koordinacija zračnog kompresora i pojačivača

Na odgovarajući način smanjite opterećenje zračnog kompresora i smanjite brzinu uz održavanje stabilnog niskog-tlaka u stupcu; smanjiti kut ulazne vodilice.

Osigurajte čiste filtre zraka kako biste smanjili ulazni otpor i poboljšali učinkovitost kompresije.

Podesite otvaranje protu{0}}prenaponskog ventila za povišenje tlaka na 5% kako biste održali stabilan tlak drugog- i trećeg- stupnja.

Optimizirajte ispusni tlak zračnog kompresora kako biste bolje uskladili izlaz ASU s nizvodnom potražnjom.

●Podešavanje destilacijske kolone

Podešavanjem omjera refluksa, sadržaj kisika u otpadnom dušiku smanjuje se na 2–3%, osiguravajući čistoću tekućeg dušika u donjem stupcu i poboljšavajući oporavak kisika, što smanjuje opterećenje zračnog kompresora.

●Optimizacija rada adsorbera molekularnog sita

Produžite vrijeme tlačenja molekularnog sita na 25 minuta kako biste smanjili fluktuacije protoka zraka i minimizirali utjecaj prebacivanja na destilacijski sustav. Održavajte temperaturu hladnog pročišćavanja iznad 125 stupnjeva i produljite ciklus prebacivanja s 4 h na 6 h kako biste uštedjeli potrošnju pare i smanjili troškove rada.

 

Učinci optimizacije

Nakon optimizacije ASU radi stabilno, a ukupna potrošnja energije značajno se smanjuje. Usporedba pokazatelja rada prije i nakon optimizacije prikazana je u tablici 1.

Tablica 1. Usporedba pokazatelja rada ASU prije i poslije optimizacije

 

Radni parametar	Prije optimizacije	Nakon optimizacije
Potrošnja pare pod visokim{0}}tlakom parne turbine, t/h	135	125
Tlak ispuštanja kompresora zraka, MPa	0.498	0.490
Izlazni tlak drugog stupnja-pojačivača, MPa	2.70	2.55
Izlazni tlak trećeg stupnja-pojačivača, MPa	6.6	6.3
Otvaranje refluksnog ventila ekspandera, %	15	0
Brzina parne turbine, r/min	4450	4250

 

Izračuni pokazuju da se godišnje može uštedjeti približno 70 000 t-visokotlačne pare, pokazujući značajnu-uštedu energije i ekonomske koristi.

 

Zaključak

Optimiziranjem ekspandera, izmjenjivača topline, kompresora zraka i koordinacije pojačivača, destilacijskih kolona i adsorbera molekularnih sita, ASU postiže značajno poboljšanu energetsku učinkovitost i smanjene operativne troškove. Mjere-uštede energije predložene u ovoj studiji primjenjive su na turbinski-unutarnje{3}}kompresijske ASU-ove i imaju široku promotivnu vrijednost za velike-sinteze amonijaka i kemijska poduzeća za ugljen, učinkovito smanjujući sveobuhvatnu potrošnju energije po toni amonijaka.