Energiaa-Säästävät optimointitoiminnot 45 000 M³/h ilmanerotusyksikölle

Ilmanerotusyksikkö (ASU) käyttää molekyyliseulaympäristön lämpötilan-esikäsittelyä, ilmatehostinturbiinin paisuntajäähdytystä, kaksois-kolonnitislausta ja kaksois-pumpun sisäistä puristusta nestemäiselle hapelle ja nestemäiselle typelle. Suunniteltu hapentuotantokapasiteetti on 45 000 m³/h, ja ilmakompressori ja tehostin toimivat höyryturbiinilla "yhdestä-kaksi"-konfiguraatiossa. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan energiansäästö- ja Tavoitteena on parantaa järjestelmän kokonaistehokkuutta ja alentaa käyttökustannuksia.

 

 

 

Nykyisen energiankulutuksen analyysi

 

ASU on suunniteltu 45 000 m³/h hapentuotantokapasiteetille, ja sitä tukevan höyryturbiinin korkeapaineinen-höyryvirtaus on 168 t/h, mukaan lukien poistovirtaus noin 28 t/h. Ilmakompressorin akseliteho on 21 000 kW ja tehostimen 18 000 kW. Energiatehokkuuslaskelmat osoittavat, että ilmakompressoriyksikön osuus energian kokonaiskulutuksesta on noin 95 %.

Käytännössä ASU toimii yleensä noin 36 000 m³/h, noin 80 % suunnittelukuormituksesta, kun taas höyryturbiinin kulutus pysyy noin 160 t/h, lähellä suunnittelutasoa. Tämä kuormituksen ja energiankulutuksen välinen epäsuhta korostaa, että avain energiansäästöön on ilmakompressoriyksikön toiminnan optimoinnissa.

 

Optimointitoimenpiteet

 

●Turbiinin laajentimen toiminnan optimointi

Laajentimen alkuperäinen ylijännitesuojakäyrä asetettiin liian korkealle, ja palautusventtiili pysyi auki 15 %:ssa, mikä johti alhaiseen jäähdytystehokkuuteen. Säätämällä anti-ylijännitekäyrää, sulkemalla palautusventtiili ja suurentamalla ohjaussiiven aukkoa paisuntanopeuden nostamiseksi, yksikön jäähdytyskapasiteetti varmistetaan, tehostimen ulostulopaine laskee ja turbiinin korkeapaineinen höyrynkulutus-vähenee.

● Lämmönvaihtimen parantaminen

Huono kiertoveden laatu heikentää lämmönvaihtimen tehokkuutta. Asentamalla ohitusventtiilejä ja ottamalla käyttöön säännöllinen online-takaisinhuuhtelu tehostimen-päälämmönvaihtimen lämpötila laski 4–5 K, mikä paransi merkittävästi laajennuslaitteen jäähdytystehoa. Lisäksi matalapaineisten levylämmönvaihtimien lämpöpään lämpötilaeron tarkkaileminen estää jäähdytyshäviön.

● Ilmakompressorin ja tehostimen koordinointi

Vähennä sopivasti ilmakompressorin kuormitusta ja hidasta nopeutta pitäen samalla vakaan matalan -kolonnin paineen; pienennä sisääntulon ohjaussiiven kulmaa.

Varmista puhtaat ilmansuodattimet alentaaksesi tulovastusta ja parantaaksesi puristustehokkuutta.

Säädä ylijännitesuojaventtiilin avaus 5 %:iin pitääksesi vakaat toisen- ja kolmannen-vaiheen paineet.

Optimoi ilmakompressorin poistopaine sovittaaksesi paremmin ASU:n tehon loppuvirran tarpeeseen.

●Tislauskolonnin säätö

Refluksointisuhdetta säätämällä typpijätteen happipitoisuus laskee 2–3 %:iin, mikä varmistaa nestetypen puhtauden alakolonnissa ja parantaa hapen talteenottoa, mikä vähentää kompressorin kuormitusta.

●Molecular Sieve Adsorber Operation Optimization

Pidennä molekyyliseulan paineistusaikaa 25 minuuttiin vähentääksesi ilmavirran vaihteluita ja minimoiksesi vaihtovaikutuksen tislausjärjestelmään. Pidä kylmähuuhtelulämpötila yli 125 astetta ja pidennä kytkentäjaksoa 4 tunnista 6 tuntiin höyrynkulutuksen säästämiseksi ja käyttökustannusten vähentämiseksi.

 

Optimointitehosteet

Optimoinnin jälkeen ASU toimii vakaasti ja kokonaisenergiankulutus laskee merkittävästi. Toimintaindikaattoreiden vertailu ennen optimointia ja sen jälkeen on esitetty taulukossa 1.

Taulukko 1. ASU:n toimintailmaisimien vertailu ennen ja jälkeen optimoinnin

 

Toimintaparametri	Ennen optimointia	Optimoinnin jälkeen
Höyryturbiinin korkeapaine{0}}höyrynkulutus, t/h	135	125
Ilmakompressorin poistopaine, MPa	0.498	0.490
Tehosteen toisen{0}}vaiheen ulostulopaine, MPa	2.70	2.55
Tehostimen kolmannen{0}}vaiheen ulostulopaine, MPa	6.6	6.3
Paisuntapalautusventtiilin aukko, %	15	0
Höyryturbiinin nopeus, r/min	4450	4250

 

Laskelmat osoittavat, että noin 70 000 tonnia korkeapaineista -höyryä voidaan säästää vuosittain, mikä osoittaa merkittäviä energiansäästöjä ja taloudellisia etuja.

 

Johtopäätös

Optimoimalla paisutin, lämmönvaihtimet, ilmakompressorin ja tehostimen koordinointi, tislauskolonnit ja molekyyliseulaadsorberit, ASU parantaa merkittävästi energiatehokkuutta ja alentaa käyttökustannuksia. Tässä tutkimuksessa ehdotettuja energiansäästötoimenpiteitä- voidaan soveltaa turbiini-käyttöisiin sisäiseen-puristusyksikköihin, ja niillä on laaja mainosarvo suurille-mittainen ammoniakkisynteesi- ja hiilikemian yrityksille, mikä vähentää tehokkaasti kokonaisvaltaista energiankulutusta ammoniakkitonnia kohden.