الطاقة-توفير عمليات التحسين لوحدة فصل الهواء بقدرة 45000 متر مكعب/ساعة

تستخدم وحدة فصل الهواء (ASU) معالجة مسبقة لدرجة الحرارة المحيطة بالمنخل الجزيئي-، وتبريد تمدد التوربينات المعزز للهواء، والتقطير المزدوج-، والضغط الداخلي للمضخة المزدوجة- للأكسجين السائل والنيتروجين السائل. تبلغ قدرة إنتاج الأكسجين المصممة 45000 متر مكعب في الساعة، مع تشغيل ضاغط الهواء والمعزز بواسطة توربين بخاري في تكوين "-إلى-اثنين". في إطار فرضية ضمان إمداد مستقر بالأكسجين والنيتروجين لوحدات التغويز والتوليف النهائية، تستكشف هذه الدراسة إستراتيجيات توفير الطاقة-وخفض استهلاكها-من خلال تحليل استهلاك الطاقة والتدابير التشغيلية المحسنة. الهدف هو تحسين كفاءة النظام بشكل عام وتقليل تكاليف التشغيل.

 

 

 

تحليل استهلاك الطاقة الحالي

 

تم تصميم وحدة ASU لسعة إنتاج الأكسجين تبلغ 45000 متر مكعب/ساعة، مع توربين بخاري داعم لتدفق تصميمي عالي الضغط -يبلغ 168 طنًا/ساعة، بما في ذلك تدفق استخراج يبلغ حوالي 28 طنًا/ساعة. يمتلك ضاغط الهواء قوة عمود تبلغ 21,000 كيلووات، والمعزز لديه قوة عمود تبلغ 18,000 كيلووات. تشير حسابات كفاءة الطاقة إلى أن وحدة ضاغط الهواء تمثل حوالي 95% من إجمالي استهلاك الطاقة.

من الناحية العملية، تعمل وحدة ASU عادة بحوالي 36000 متر مكعب في الساعة، أي حوالي 80% من الحمل التصميمي، في حين يظل استهلاك التوربينات البخارية عند حوالي 160 طنًا في الساعة، بالقرب من مستوى التصميم. يسلط عدم التطابق بين الحمل واستهلاك الطاقة الضوء على أن مفتاح توفير الطاقة يكمن في تحسين تشغيل وحدة ضاغط الهواء.

 

تدابير التحسين

 

● تحسين تشغيل موسع التوربينات

تم ضبط المنحنى الأصلي المضاد للاندفاع المفاجئ- للموسع على مستوى مرتفع جدًا، وظل صمام الارتجاع مفتوحًا بنسبة 15%، مما أدى إلى انخفاض كفاءة التبريد. من خلال ضبط منحنى مقاومة الاندفاع-، وإغلاق صمام الارتجاع، وزيادة فتحة ريشة التوجيه لرفع سرعة الموسع، يتم ضمان قدرة تبريد الوحدة، ويقلل ضغط مخرج المعزز، كما يتم تقليل استهلاك البخار عالي الضغط - بواسطة التوربين.

● تحسين المبادل الحراري

يؤدي سوء نوعية المياه المتداولة إلى تقليل كفاءة المبادل الحراري. من خلال تركيب الصمامات الالتفافية وتنفيذ الغسيل العكسي المنتظم عبر الإنترنت، انخفضت درجة حرارة المبادل الحراري الطرفي-المعزز بمقدار 4-5 كلفن، مما أدى إلى تحسين أداء تبريد الموسع بشكل ملحوظ. بالإضافة إلى ذلك، فإن مراقبة الفرق في درجة الحرارة عند الطرف الحراري للمبادلات الحرارية للوحة الضغط المنخفض-يمنع فقدان التبريد.

●تنسيق ضاغط الهواء والمعزز

قم بتقليل حمل ضاغط الهواء وخفض السرعة بشكل مناسب مع الحفاظ على ضغط العمود المنخفض-المستقر؛ تقليل زاوية ريشة دليل المدخل.

تأكد من نظافة مرشحات الهواء لتقليل مقاومة المدخل وتحسين كفاءة الضغط.

اضبط فتحة الصمام المعزز المضاد للارتفاع المفاجئ -إلى 5% للحفاظ على ثبات الضغط في المرحلة الثانية- والثالثة-.

قم بتحسين ضغط تفريغ ضاغط الهواء ليتوافق بشكل أفضل مع مخرجات وحدة تخزين الطاقة (ASU) مع الطلب النهائي.

● تعديل عمود التقطير

ومن خلال ضبط نسبة الارتجاع، يتم تقليل محتوى الأكسجين في نفايات النيتروجين إلى 2-3%، مما يضمن نقاء النيتروجين السائل في العمود السفلي وتحسين استخلاص الأكسجين، مما يقلل من حمل ضاغط الهواء.

● تحسين عملية امتصاص المنخل الجزيئي

قم بتمديد وقت ضغط المنخل الجزيئي إلى 25 دقيقة لتقليل تقلبات تدفق الهواء وتقليل تأثير التبديل على نظام التقطير. الحفاظ على درجة حرارة التطهير البارد أعلى من 125 درجة وتمديد دورة التبديل من 4 ساعات إلى 6 ساعات لتوفير استهلاك البخار وتقليل تكاليف التشغيل.

 

تأثيرات التحسين

بعد التحسين، تعمل وحدة ASU بشكل مستقر، وينخفض ​​استهلاك الطاقة الإجمالي بشكل ملحوظ. ويبين الجدول 1 مقارنة بين مؤشرات التشغيل قبل وبعد التحسين.

الجدول 1. مقارنة مؤشرات التشغيل ASU قبل وبعد التحسين

 

معلمة التشغيل	قبل التحسين	بعد التحسين
التوربينات البخارية ذات الضغط العالي-استهلاك البخار، طن/ساعة	135	125
ضغط تفريغ ضاغط الهواء، MPa	0.498	0.490
ضغط مخرج المرحلة الثانية من التعزيز، MPa	2.70	2.55
ضغط مخرج المرحلة الثالثة المعززة، MPa	6.6	6.3
فتح صمام الارتداد الموسع،٪	15	0
سرعة التوربينات البخارية، ص / دقيقة	4450	4250

 

تشير الحسابات إلى أنه يمكن توفير ما يقرب من 70000 طن من البخار عالي الضغط- سنويًا، مما يدل على توفير كبير للطاقة-وفوائد اقتصادية.

 

خاتمة

من خلال تحسين الموسع والمبادلات الحرارية وتنسيق ضاغط الهواء والمعزز وأعمدة التقطير وممتصات الغربال الجزيئي، تحقق وحدة ASU كفاءة طاقة محسنة بشكل كبير وتقليل تكاليف التشغيل. تنطبق مقاييس توفير الطاقة- المقترحة في هذه الدراسة على وحدات معالجة الضغط -الداخلية-المدارة بالتوربينات ولها قيمة ترويجية واسعة النطاق لتصنيع الأمونيا على نطاق واسع-والمؤسسات الكيميائية التي تعمل بالفحم، مما يقلل بشكل فعال من استهلاك الطاقة الشامل لكل طن من الأمونيا.