-Операции по оптимизации энергосбережения для воздухоразделительной установки производительностью 45 000 м³/ч

В установке разделения воздуха (ASU) используются молекулярные сита, предварительная-температура окружающей среды, охлаждение наддувочной турбины, двойная-колонная дистилляция и двойное-насосное внутреннее сжатие для жидкого кислорода и жидкого азота. Проектная производительность по производству кислорода составляет 45 000 м³/ч, при этом воздушный компрессор и дожимной компрессор приводятся в действие паровой турбиной в конфигурации «один-к-два». Учитывая необходимость обеспечения стабильной подачи кислорода и азота на последующие установки газификации и синтеза, в этом исследовании рассматриваются стратегии-сбережения и сокращения потребления-энергии посредством анализа энергопотребления и оптимизации эксплуатационных мер. Целью является повышение общей эффективности системы и снижение эксплуатационных расходов.

 

 

 

Анализ текущего энергопотребления

 

ВРУ рассчитана на производительность по производству кислорода 45 000 м³/ч, с расчетным расходом пара высокого- вспомогательного парового турбины 168 т/ч, в том числе расход экстракции примерно 28 т/ч. Воздушный компрессор имеет мощность на валу 21 000 кВт, а бустер – мощность на валу 18 000 кВт. Расчеты энергоэффективности показывают, что на долю воздушной компрессорной установки приходится около 95% общего энергопотребления.

На практике ВРУ обычно работает на уровне около 36 000 м³/ч, что составляет примерно 80% проектной нагрузки, тогда как расход паровой турбины остается на уровне примерно 160 т/ч, что близко к проектному уровню. Такое несоответствие нагрузки и энергопотребления подчеркивает, что ключом к энергосбережению является оптимизация работы воздушной компрессорной установки.

 

Меры по оптимизации

 

●Оптимизация работы турбодетандера.

Первоначальная анти-кривая расширителя была установлена ​​слишком высокой, а обратный клапан оставался открытым при 15 %, что приводило к низкой эффективности охлаждения. Регулируя противопомпажную кривую-, закрывая обратный клапан и увеличивая отверстие направляющего аппарата для увеличения скорости детандера, обеспечивается охлаждающая способность агрегата, снижается давление на выходе усилителя и снижается потребление пара высокого-давления турбиной.

●Усовершенствование теплообменника.

Плохое качество циркулирующей воды снижает эффективность теплообменника. Благодаря установке перепускных клапанов и регулярной обратной промывке в режиме онлайн температура теплообменника со стороны бустера снизилась на 4–5 К, что значительно улучшило эффективность охлаждения детандера. Кроме того, контроль разницы температур на тепловой стороне пластинчатых теплообменников низкого-давления предотвращает потери охлаждения.

●Координация работы воздушного компрессора и усилителя.

Соответствующим образом уменьшите нагрузку на воздушный компрессор и снизьте скорость, сохраняя при этом стабильно низкое-давление в колонне; уменьшить угол впускного направляющего аппарата.

Обеспечьте чистоту воздушных фильтров, чтобы снизить сопротивление на впуске и повысить эффективность сжатия.

Отрегулируйте открытие антипомпажного-клапана усилителя на 5 %, чтобы поддерживать стабильное давление на второй- и третьей-ступенях.

Оптимизируйте давление нагнетания воздушного компрессора, чтобы лучше согласовывать выходную мощность ВРУ с потребностями последующей переработки.

●Регулировка дистилляционной колонны

За счет регулирования флегмового числа содержание кислорода в азотных отходах снижается до 2–3%, обеспечивая чистоту жидкого азота в нижней колонне и улучшая рекуперацию кислорода, что снижает нагрузку на воздушный компрессор.

●Оптимизация работы адсорбера с молекулярным ситом.

Увеличьте время создания давления на молекулярном сите до 25 минут, чтобы уменьшить колебания воздушного потока и свести к минимуму влияние переключения на систему дистилляции. Поддерживайте температуру холодной продувки выше 125 градусов и увеличьте цикл переключения с 4 до 6 часов, чтобы сэкономить потребление пара и снизить эксплуатационные расходы.

 

Эффекты оптимизации

После оптимизации ВРУ работает стабильно, а общее энергопотребление существенно снижается. Сравнение операционных показателей до и после оптимизации представлено в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение показателей работы ВРУ до и после оптимизации

 

Рабочий параметр	До оптимизации	После оптимизации
Расход пара высокого давления паровой турбины-, т/ч	135	125
Давление нагнетания воздушного компрессора, МПа	0.498	0.490
Давление на выходе второй-ступени бустера, МПа	2.70	2.55
Давление на выходе третьей-ступени бустера, МПа	6.6	6.3
Открытие обратного клапана детандера, %	15	0
Скорость паровой турбины, об/мин	4450	4250

 

Расчеты показывают, что ежегодно можно экономить около 70 000 т пара высокого-давления, демонстрируя значительную-экономию энергии и экономические выгоды.

 

Заключение

За счет оптимизации детандера, теплообменников, координации воздушного компрессора и бустера, дистилляционных колонн и адсорберов на молекулярных ситах ASU достигает значительного повышения энергоэффективности и снижения эксплуатационных расходов. Меры-сбережения энергии, предложенные в этом исследовании, применимы к турбоагрегатам-с внутренним{3}}сжатием и имеют широкую рекламную ценность для крупных-синтезирующих аммиака и углехимических предприятий, эффективно снижая совокупное потребление энергии на тонну аммиака.