Операции за-оптимизиране на пестене на енергия за 45 000 M³/h агрегат за разделяне на въздух

Устройството за разделяне на въздуха (ASU) използва предварителна обработка при температура-на околната среда с молекулярно сито, охлаждане на разширителната турбина с усилване на въздуха, дестилация с двойна-колона и вътрешна компресия с двойна-помпа за течен кислород и течен азот. Проектираният капацитет за производство на кислород е 45 000 m³/h, като въздушният компресор и бустерът се задвижват от парна турбина в конфигурация „едно-към-две“. Под предпоставката за осигуряване на стабилно снабдяване с кислород и азот към блоковете за газификация и синтез надолу по веригата, това проучване изследва стратегии за-спестяване и-намаляване на потреблението чрез анализ на потреблението на енергия и оптимизирани оперативни мерки. Целта е да се подобри цялостната ефективност на системата и да се намалят оперативните разходи.

 

 

 

Анализ на текущото потребление на енергия

 

ASU е проектиран за капацитет за производство на кислород от 45 000 m³/h, с поддържаща парна турбина с високо{2}}налягане на пара от 168 t/h, включително екстракционен поток от приблизително 28 t/h. Въздушният компресор е с мощност на вала 21 000 kW, а бустерът е с мощност на вала 18 000 kW. Изчисленията за енергийна ефективност показват, че въздушният компресор представлява около 95% от общото потребление на енергия.

На практика ASU обикновено работи с около 36 000 m³/h, приблизително 80% от проектното натоварване, докато консумацията на парна турбина остава приблизително 160 t/h, близо до проектното ниво. Това несъответствие между натоварването и консумацията на енергия подчертава, че ключът към спестяването на енергия се крие в оптимизирането на работата на въздушния компресор.

 

Мерки за оптимизация

 

●Оптимизиране на работата на турбинния разширител

Първоначалната анти{0}}крива на пренапрежението на разширителя беше зададена твърде високо и рефлуксният клапан остана отворен на 15%, което доведе до ниска ефективност на охлаждане. Чрез регулиране на кривата против -пренапрежение, затваряне на обратния хладник и увеличаване на отвора на направляващата лопатка за повишаване на скоростта на разширителя, охлаждащият капацитет на уреда се осигурява, налягането на изхода на бустера намалява и консумацията на пара под високо-налягане от турбината се намалява.

●Подобряване на топлообменника

Лошото качество на циркулиращата вода намалява ефективността на топлообменника. Чрез инсталиране на байпасни клапани и прилагане на редовно онлайн обратно промиване, температурата на бустер-крайния топлообменник намаля с 4–5 K, което значително подобрява охлаждащата ефективност на разширителя. Освен това, следенето на температурната разлика в термичния край на пластинчатите топлообменници с ниско-налягане предотвратява загуба на охлаждане.

● Координация на въздушен компресор и бустер

Намалете по подходящ начин натоварването на въздушния компресор и намалете скоростта, като същевременно поддържате стабилно ниско-налягане в колоната; намалете ъгъла на входната направляваща лопатка.

Осигурете чисти въздушни филтри, за да намалите входното съпротивление и да подобрите ефективността на компресията.

Регулирайте отварянето на усилвателния анти{0}}клапан на 5%, за да поддържате стабилни налягания на втори- и трети-степен.

Оптимизирайте налягането на изхода на въздушния компресор, за да съответствате по-добре на мощността на ASU с търсенето надолу по веригата.

●Регулиране на дестилационната колона

Чрез регулиране на съотношението на обратен хладник съдържанието на кислород в азотните отпадъци се намалява до 2–3%, осигурявайки чистота на течния азот в долната колона и подобрявайки възстановяването на кислорода, което намалява натоварването на въздушния компресор.

● Оптимизиране на работата на адсорбера с молекулярно сито

Удължете времето за херметизиране на молекулярното сито до 25 минути, за да намалите колебанията на въздушния поток и да сведете до минимум влиянието на превключването върху дестилационната система. Поддържайте температурата на студено продухване над 125 градуса и удължете цикъла на превключване от 4 часа на 6 часа, за да спестите консумацията на пара и да намалите оперативните разходи.

 

Оптимизационни ефекти

След оптимизация, ASU работи стабилно и общата консумация на енергия намалява значително. Сравнение на работните показатели преди и след оптимизацията е показано в таблица 1.

Таблица 1. Сравнение на оперативните индикатори на ASU преди и след оптимизация

 

Работен параметър	Преди оптимизация	След оптимизация
Разход на пара с високо{0}}налягане на парна турбина, t/h	135	125
Налягане на изхода на въздушния компресор, MPa	0.498	0.490
Налягане на изхода на втора{0}} степен на бустер, MPa	2.70	2.55
Налягане на изхода на трети-степен на бустер, MPa	6.6	6.3
Отвор на рефлуксния клапан на разширителя, %	15	0
Скорост на парната турбина, r/min	4450	4250

 

Изчисленията показват, че приблизително 70 000 t пара под високо-налягане могат да бъдат спестени годишно, демонстрирайки значително-спестяване на енергия и икономически ползи.

 

Заключение

Чрез оптимизиране на разширителя, топлообменниците, въздушния компресор и координацията на бустера, дестилационните колони и адсорберите с молекулно сито, ASU постига значително подобрена енергийна ефективност и намалени оперативни разходи. Мерките за-спестяване на енергия, предложени в това проучване, са приложими за-задвижвани от турбини-компресионни ASU и имат широка промоционална стойност за широкомащабни-синтез на амоняк и въглищни химически предприятия, като ефективно намаляват цялостната консумация на енергия на тон амоняк.