Energibesparende-optimeringsoperationer for en 45.000 M³/t luftseparationsenhed

Luftseparationsenheden (ASU) anvender molekylsigte omgivende-temperaturforbehandling, luftboost turbineekspansionskøling, dobbelt-søjledestillation og dobbelt-pumpe intern kompression for flydende oxygen og flydende nitrogen. Den designede iltproduktionskapacitet er 45.000 m³/h, med luftkompressoren og boosteren drevet af en dampturbine i en "en-til-to"-konfiguration. Under forudsætningen om at sikre stabil ilt- og nitrogenforsyning til nedstrøms forgasnings- og synteseenheder udforsker denne undersøgelse strategier for energi-besparelse og forbrug{10} gennem energiforbrugsanalyse og optimerede driftsforanstaltninger. Målet er at forbedre den overordnede systemeffektivitet og reducere driftsomkostningerne.

 

 

 

Analyse af nuværende energiforbrug

 

ASU'en er designet til en iltproduktionskapacitet på 45.000 m³/h, med en understøttende dampturbine høj-højtryksdampdesignflow på 168 t/h, inklusive en ekstraktionsstrøm på ca. 28 t/h. Luftkompressoren har en akseleffekt på 21.000 kW, og boosteren har en akseleffekt på 18.000 kW. Energieffektivitetsberegninger indikerer, at luftkompressorenheden står for omkring 95 % af det samlede energiforbrug.

I praksis kører ASU'en normalt med omkring 36.000 m³/h, ca. 80% af designbelastningen, mens dampturbineforbruget forbliver på ca. 160 t/h, tæt på designniveauet. Dette misforhold mellem belastning og energiforbrug fremhæver, at nøglen til energibesparelse ligger i at optimere driften af ​​luftkompressorenheden.

 

Optimeringsforanstaltninger

 

●Turbine Expander Operation Optimization

Ekspanderens oprindelige anti-bølgekurve var indstillet for højt, og tilbagesvalingsventilen forblev åben ved 15 %, hvilket resulterede i lav køleeffektivitet. Ved at justere anti-overspændingskurven, lukke tilbagesvalingsventilen og øge ledeskovlens åbning for at øge ekspansionshastigheden, sikres enhedens kølekapacitet, boosterudgangstrykket falder, og turbinens høje-dampforbrug reduceres.

●Forbedring af varmeveksler

Dårlig cirkulerende vandkvalitet reducerer varmevekslerens effektivitet. Ved at installere omløbsventiler og implementere regelmæssig online tilbageskylning faldt booster--varmevekslerens temperatur med 4-5 K, hvilket forbedrede ekspanderens køleydelse markant. Derudover forhindrer overvågning af temperaturforskellen i den termiske ende af lavtrykspladevarmevekslere af-afkøling.

●Koordinering af luftkompressor og booster

Reducer luftkompressorbelastningen passende og sænk hastigheden, mens du opretholder et stabilt lavt-kolonnetryk; reducere indløbsledeskovlens vinkel.

Sørg for rene luftfiltre for at sænke indsugningsmodstanden og forbedre kompressionseffektiviteten.

Juster booster anti-overspændingsventilåbningen til 5 % for at opretholde stabilt andet- og tredje-tryk.

Optimer luftkompressorens afgangstryk for bedre at matche ASU-output med downstream-behov.

●Justering af destillationskolonne

Ved at justere tilbagesvalingsforholdet reduceres iltindholdet i nitrogenaffald til 2-3 %, hvilket sikrer renhed af flydende nitrogen i den nederste kolonne og forbedrer iltgenvindingen, hvilket reducerer luftkompressorens belastning.

● Molecular Sieve Adsorber Operation Optimization

Forlæng molekylsigtens tryktid til 25 minutter for at reducere luftstrømssvingninger og minimere omskiftningspåvirkningen på destillationssystemet. Oprethold kold rensningstemperatur over 125 grader, og forlæng skiftecyklussen fra 4 timer til 6 timer for at spare dampforbrug og reducere driftsomkostningerne.

 

Optimeringseffekter

Efter optimering fungerer ASU stabilt, og det samlede energiforbrug falder markant. En sammenligning af driftsindikatorer før og efter optimering er vist i tabel 1.

Tabel 1. Sammenligning af ASU-driftsindikatorer før og efter optimering

 

Driftsparameter	Før optimering	Efter optimering
Dampturbine højtryk-dampforbrug, t/t	135	125
Luftkompressor afgangstryk, MPa	0.498	0.490
Booster andet-udgangstryk, MPa	2.70	2.55
Booster tredje-udgangstryk, MPa	6.6	6.3
Ekspandertilbageløbsventilåbning, %	15	0
Dampturbinehastighed, r/min	4450	4250

 

Beregninger viser, at der kan spares ca. 70.000 t højtryksdamp årligt, hvilket viser en betydelig energibesparelse-og økonomiske fordele.

 

Konklusion

Ved at optimere ekspanderen, varmevekslerne, luftkompressoren og boosterkoordineringen, destillationskolonnerne og molekylsigtede adsorbere, opnår ASU væsentligt forbedret energieffektivitet og reducerede driftsomkostninger. De energi-besparende foranstaltninger, der foreslås i denne undersøgelse, gælder for turbine-drevne interne-kompressions-ASU'er og har bred salgsfremmende værdi for store-ammoniaksyntese- og kulkemiske virksomheder, hvilket effektivt reducerer det omfattende energiforbrug pr. ton ammoniak.