การดำเนินการเพิ่มประสิทธิภาพการประหยัดพลังงาน-สำหรับหน่วยแยกอากาศ 45,000 M³/ชม.

หน่วยแยกอากาศ (ASU) ใช้การปรับอุณหภูมิโดยรอบของตะแกรงโมเลกุล- การระบายความร้อนด้วยการขยายกังหันเพิ่มอากาศ การกลั่นแบบคอลัมน์คู่- และการบีบอัดภายในปั๊มคู่-สำหรับออกซิเจนเหลวและไนโตรเจนเหลว กำลังการผลิตออกซิเจนที่ออกแบบไว้คือ 45,000 ลบ.ม./ชม. โดยมีเครื่องอัดอากาศและเครื่องเพิ่มแรงดันที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันไอน้ำในรูปแบบ "หนึ่ง-ถึง-สอง" ภายใต้สมมติฐานในการสร้างความมั่นใจในการจัดหาออกซิเจนและไนโตรเจนที่เสถียรไปยังหน่วยการแปรสภาพเป็นแก๊สและการสังเคราะห์ขั้นปลาย การศึกษานี้สำรวจกลยุทธ์-การประหยัดพลังงานและการบริโภค-การลดพลังงานผ่านการวิเคราะห์การใช้พลังงานและมาตรการการปฏิบัติงานที่ปรับให้เหมาะสม เป้าหมายคือการปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบโดยรวมและลดต้นทุนการดำเนินงาน

 

 

 

การวิเคราะห์การใช้พลังงานในปัจจุบัน

 

ASU ได้รับการออกแบบมาสำหรับกำลังการผลิตออกซิเจน 45,000 m³/ชม. โดยมีการออกแบบไอน้ำแรงดันสูง-รองรับกังหันไอน้ำที่ 168 ตัน/ชม. รวมถึงอัตราการสกัดประมาณ 28 ตัน/ชม. เครื่องอัดอากาศมีกำลังเพลา 21,000 kW และบูสเตอร์มีกำลังเพลา 18,000 kW การคำนวณประสิทธิภาพการใช้พลังงานระบุว่าหน่วยอัดอากาศคิดเป็นประมาณ 95% ของการใช้พลังงานทั้งหมด

ในทางปฏิบัติ ASU มักจะทำงานที่ประมาณ 36,000 ลบ.ม./ชม. หรือประมาณ 80% ของภาระการออกแบบ ในขณะที่การใช้กังหันไอน้ำยังคงอยู่ที่ประมาณ 160 ตันต่อชั่วโมง ซึ่งใกล้เคียงกับระดับการออกแบบ ความไม่ตรงกันระหว่างโหลดและการใช้พลังงานนี้เน้นย้ำว่ากุญแจสำคัญในการประหยัดพลังงานอยู่ที่การปรับการทำงานของชุดเครื่องอัดอากาศให้เหมาะสม

 

มาตรการเพิ่มประสิทธิภาพ

 

●การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องขยายกังหัน

กราฟป้องกันไฟกระชาก-แบบเดิมของส่วนขยายตั้งไว้สูงเกินไป และวาล์วไหลย้อนยังคงเปิดอยู่ที่ 15% ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำความเย็นต่ำ ด้วยการปรับเส้นโค้งป้องกันไฟกระชาก- การปิดวาล์วไหลย้อน และเพิ่มช่องนำใบพัดเพื่อเพิ่มความเร็วของส่วนขยาย ทำให้มั่นใจได้ถึงความสามารถในการทำความเย็นของเครื่อง แรงดันทางออกของบูสเตอร์ลดลง และ-การใช้ไอน้ำแรงดันสูงโดยกังหันก็ลดลง

●การปรับปรุงตัวแลกเปลี่ยนความร้อน

คุณภาพน้ำหมุนเวียนไม่ดีจะลดประสิทธิภาพของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ด้วยการติดตั้งวาล์วบายพาสและทำการล้างย้อนแบบออนไลน์เป็นประจำ อุณหภูมิของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่บูสเตอร์-จึงลดลง 4–5 K ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการทำความเย็นของตัวขยายได้อย่างมาก นอกจากนี้ การตรวจสอบความแตกต่างของอุณหภูมิที่ปลายด้านความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นแรงดันต่ำ-จะช่วยป้องกันการสูญเสียการระบายความร้อน

●ประสานงานเครื่องอัดอากาศและบูสเตอร์

ลดภาระของเครื่องอัดอากาศและลดความเร็วลงอย่างเหมาะสมโดยยังคงรักษาแรงดันคอลัมน์ต่ำ-ให้คงที่ ลดมุมใบพัดทางเข้า

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวกรองอากาศสะอาดเพื่อลดความต้านทานทางเข้าและปรับปรุงประสิทธิภาพการบีบอัด

ปรับวาล์วบูสเตอร์ป้องกัน-เปิดเป็น 5% เพื่อรักษาแรงดันขั้นที่สอง-และ-ให้คงที่

ปรับแรงดันระบายคอมเพรสเซอร์แอร์ให้เหมาะสมเพื่อให้ตรงกับเอาต์พุต ASU กับความต้องการดาวน์สตรีมได้ดียิ่งขึ้น

●การปรับคอลัมน์การกลั่น

ด้วยการปรับอัตราส่วนการไหลย้อน ปริมาณออกซิเจนในของเสียไนโตรเจนจะลดลงเหลือ 2–3% ทำให้มั่นใจได้ถึงความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนเหลวในคอลัมน์ด้านล่าง และปรับปรุงการนำออกซิเจนกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งช่วยลดภาระของเครื่องอัดอากาศ

●การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของตัวดูดซับตะแกรงโมเลกุล

ขยายเวลาแรงดันของตะแกรงโมเลกุลเป็น 25 นาที เพื่อลดความผันผวนของการไหลของอากาศ และลดผลกระทบต่อการเปลี่ยนระบบการกลั่นให้เหลือน้อยที่สุด รักษาอุณหภูมิการล้างด้วยความเย็นให้สูงกว่า 125 องศา และขยายรอบการสลับจาก 4 ชั่วโมงเป็น 6 ชั่วโมง เพื่อประหยัดการใช้ไอน้ำและลดต้นทุนการดำเนินงาน

 

ผลการเพิ่มประสิทธิภาพ

หลังจากการเพิ่มประสิทธิภาพ ASU จะทำงานได้อย่างเสถียร และการใช้พลังงานโดยรวมลดลงอย่างมาก การเปรียบเทียบตัวบ่งชี้การทำงานก่อนและหลังการปรับให้เหมาะสมแสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1. การเปรียบเทียบตัวบ่งชี้การปฏิบัติงานของ ASU ก่อนและหลังการปรับให้เหมาะสม

 

พารามิเตอร์การทำงาน	ก่อนการเพิ่มประสิทธิภาพ	หลังจากการเพิ่มประสิทธิภาพ
กังหันไอน้ำแรงดันสูง-ปริมาณการใช้ไอน้ำ ตัน/ชม	135	125
แรงดันปล่อยเครื่องอัดอากาศ MPa	0.498	0.490
บูสเตอร์แรงดันทางออกขั้นที่สอง-, MPa	2.70	2.55
บูสเตอร์แรงดันทางออกขั้นที่สาม-, MPa	6.6	6.3
การเปิดวาล์วไหลย้อนของเอ็กซ์แพนเดอร์, %	15	0
ความเร็วกังหันไอน้ำ, รอบ/นาที	4450	4250

 

การคำนวณระบุว่าสามารถประหยัดไอน้ำแรงดันสูง-ได้ประมาณ 70,000 ตันต่อปี ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการประหยัดพลังงาน-อย่างมากและคุณประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

 

บทสรุป

ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพของส่วนขยาย เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เครื่องอัดอากาศและบูสเตอร์ประสานงาน คอลัมน์การกลั่น และเครื่องดูดซับตะแกรงโมเลกุล ทำให้ ASU มีประสิทธิภาพด้านพลังงานที่ดีขึ้นอย่างมากและลดต้นทุนการดำเนินงาน มาตรการประหยัดพลังงาน-ที่เสนอในการศึกษานี้ใช้ได้กับ-ASU การบีบอัดภายใน-ที่ขับเคลื่อนด้วยกังหัน และมีมูลค่าการส่งเสริมในวงกว้างสำหรับ-การสังเคราะห์แอมโมเนียขนาดใหญ่และองค์กรเคมีถ่านหิน ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานที่ครอบคลุมต่อแอมโมเนียหนึ่งตันได้อย่างมีประสิทธิภาพ