Operațiuni de optimizare-economisirii energiei pentru o unitate de separare a aerului de 45.000 M³/h

Unitatea de separare a aerului (ASU) adoptă sită moleculară pretratare la temperatură ambiantă-, răcire cu expansiune a turbinei cu impuls de aer, distilare cu dublă-coloană și compresie internă cu pompă dublă-pentru oxigen lichid și azot lichid. Capacitatea proiectată de producere a oxigenului este de 45.000 m³/h, compresorul de aer și amplificatorul sunt acționate de o turbină cu abur într-o configurație „unu-la-doi”. Sub premisa asigurării unei aprovizionări stabile cu oxigen și azot către unitățile de gazeificare și sinteză din aval, acest studiu explorează strategiile de-economisire și reducere a consumului-de energie prin analiza consumului de energie și măsuri operaționale optimizate. Scopul este de a îmbunătăți eficiența generală a sistemului și de a reduce costurile de operare.

 

 

 

Analiza consumului curent de energie

 

ASU este proiectat pentru o capacitate de producere a oxigenului de 45.000 m³/h, cu un debit proiectat de abur de înaltă presiune-turbină cu abur de susținere de 168 t/h, inclusiv un debit de extracție de aproximativ 28 t/h. Compresorul de aer are o putere la arbore de 21.000 kW, iar boosterul are o putere la arbore de 18.000 kW. Calculele de eficiență energetică indică faptul că unitatea compresorului de aer reprezintă aproximativ 95% din consumul total de energie.

În practică, ASU funcționează de obicei la aproximativ 36.000 m³/h, aproximativ 80% din sarcina de proiectare, în timp ce consumul turbinei cu abur rămâne la aproximativ 160 t/h, aproape de nivelul de proiectare. Această nepotrivire între sarcină și consumul de energie evidențiază faptul că cheia economisirii energiei constă în optimizarea funcționării unității compresorului de aer.

 

Măsuri de optimizare

 

●Optimizarea funcţionării expansoarelor turbinelor

Curba inițială anti-supratensiuni a expandorului a fost setată prea mare, iar supapa de reflux a rămas deschisă la 15%, ceea ce a dus la o eficiență scăzută de răcire. Prin reglarea curbei anti-supratensiuni, închiderea supapei de reflux și creșterea deschiderii paletei de ghidare pentru a crește viteza expandorului, este asigurată capacitatea de răcire a unității, scade presiunea de ieșire a rapelului și se reduce consumul de abur de-înaltă presiune de către turbină.

● Îmbunătățirea schimbătorului de căldură

Calitatea slabă a apei în circulație reduce eficiența schimbătorului de căldură. Prin instalarea supapelor de bypass și implementarea unei spălări online regulate, temperatura schimbătorului de căldură de la capătul rapelului-a scăzut cu 4–5 K, îmbunătățind semnificativ performanța de răcire a expandorului. În plus, monitorizarea diferenței de temperatură la capătul termic al schimbătoarelor de căldură cu plăci cu presiune joasă-previne pierderea de răcire.

●Coordonarea compresorului de aer si booster

Reduceți în mod corespunzător sarcina compresorului de aer și turația mai mică, menținând în același timp o presiune scăzută-pe coloană; reduceți unghiul paletei de ghidare de admisie.

Asigurați-vă filtre de aer curate pentru a reduce rezistența la admisie și pentru a îmbunătăți eficiența compresiei.

Reglați deschiderea supapei anti-supratensiuni la 5% pentru a menține presiunea stabilă a- și a treia-etapă.

Optimizați presiunea de refulare a compresorului de aer pentru a potrivi mai bine producția ASU cu cererea din aval.

●Reglarea coloanei de distilare

Prin ajustarea raportului de reflux, conținutul de oxigen din deșeurile de azot este redus la 2-3%, asigurând puritatea azotului lichid în coloana inferioară și îmbunătățind recuperarea oxigenului, ceea ce reduce sarcina compresorului de aer.

●Optimizarea funcţionării adsorbtorului cu sită moleculară

Extindeți timpul de presurizare a sitei moleculare la 25 de minute pentru a reduce fluctuațiile fluxului de aer și a minimiza impactul comutării asupra sistemului de distilare. Mențineți temperatura de purjare la rece peste 125 de grade și extindeți ciclul de comutare de la 4 ore la 6 ore pentru a economisi consumul de abur și a reduce costurile de operare.

 

Efecte de optimizare

După optimizare, ASU funcționează stabil, iar consumul total de energie scade semnificativ. O comparație a indicatorilor de funcționare înainte și după optimizare este prezentată în Tabelul 1.

Tabelul 1. Comparația indicatorilor de funcționare ASU înainte și după optimizare

 

Parametru de funcționare	Înainte de optimizare	După optimizare
Turbină cu abur{0}}consum de abur de înaltă presiune, t/h	135	125
Presiunea de refulare a compresorului de aer, MPa	0.498	0.490
Amplificați presiunea de ieșire-a doua etapă, MPa	2.70	2.55
Amplificați presiunea de ieșire-treapta treaptă, MPa	6.6	6.3
Deschiderea supapei de reflux expansor, %	15	0
Viteza turbinei cu abur, r/min	4450	4250

 

Calculele indică faptul că se pot economisi anual aproximativ 70.000 t de abur de înaltă presiune-, ceea ce demonstrează economii semnificative de energie-și beneficii economice.

 

Concluzie

Prin optimizarea expansorului, schimbătoarelor de căldură, compresorului de aer și coordonării booster-ului, coloanelor de distilare și adsorbitoarelor cu site moleculare, ASU realizează o eficiență energetică semnificativ îmbunătățită și costuri de operare reduse. Măsurile de-economisire a energiei propuse în acest studiu sunt aplicabile ASU cu compresie internă-acționate de turbină-și au o valoare de promovare largă pentru întreprinderile de sinteza amoniacului la scară largă și pentru întreprinderile chimice de cărbune, reducând efectiv consumul de energie complet pe tonă de amoniac.