Динамика затрат на производство криогенного кислорода
Финансовые показатели криогенного кислородного завода зависят от трех основных факторов: чистоты продукта, коэффициента извлечения и удельного потребления энергии. Кислород высокой чистоты играет ключевую роль в некоторых областях. Однако стремление к сверхвысокой чистоте во всем может привести к неоправданному увеличению расходов. Операторы получают большую прибыль, сопоставляя чистоту и потребление энергии. При этом они сохраняют стабильное качество продукции. Компания DINAK имеет более 20 лет опыта в производстве. Все это время мы занимались созданием и усовершенствованием технологий переработки, разделения и сжижения газа. За эти годы мы добились заметного снижения операционных затрат благодаря целенаправленной оптимизации, основанной на отзывах более 50 установок по всему миру.
Почему чистота не является единственной целью
Распространенной ошибкой является мнение, что чистота кислорода выше 99,6 % должна быть нормой. На самом деле, главная задача состоит в том, чтобы чистота соответствовала плавности работы установки. Более высокая чистота требует более интенсивного разделения. Это увеличивает коэффициент рефлюкса и нагрузку на ребойлер. В результате общий поток продукта уменьшается. Такое интенсивное разделение требует дополнительных затрат энергии и снижает выход кислорода. В результате цена за каждый кубический метр произведенного кислорода повышается. Наши системы Gaseous ASU включают встроенные опции для бесперебойной работы. Пользователи могут настраивать чистоту выходного продукта в соответствии со своими текущими потребностями. Эта функция означает, что покупатели производят только необходимую чистоту кислорода, избегая ненужного потребления энергии.
Требования к чистоте в различных областях применения
Потребности в обогащенном кислородом горении
В областях, где используется сжигание, таких как производство стекла или плавка цветных металлов, сильное пламя способствует повышению эффективности и ограничивает выбросы. Для этих работ обычно требуется кислород чистотой от 90% до 95%. В металлургии кислород используется для таких задач, как добавление в доменные печи, производство стали в конвертерах, непрерывное литье и резка. Небольшие установки ASU компании DINAK отлично подходят для этих задач. Небольшое оборудование для разделения воздуха обеспечивает эффективное разделение. Оно основано на разнице точек кипения компонентов воздуха. Работники могут настроить эти установки на нужный уровень чистоты. При этом они обеспечивают стабильное энергопотребление и надежность. Такая конфигурация позволяет значительно сократить энергопотребление. Результаты процесса при этом не страдают.
Газификация и другие требования к высокой чистоте
Для некоторых видов работ требуется чистота более 99,5 %. Примерами могут служить преобразование угля в газ, производство кислорода для медицинских целей или производство электроники. Для этих областей надежным решением являются установки полной жидкостной азотной сепарации (Full Liquid ASU) и оборудование для производства высокочистого азота компании DINAK. Они могут производить высокочистый кислород одновременно с азотом. Установка ультраазота может извлекать кислород в качестве побочного продукта, пригодного для вспомогательных процессов. Однако ненужная дополнительная чистота приводит к увеличению нагрузки на ребойлер и снижению коэффициента извлечения. Системы DINAK позволяют точно настроить чистоту в соответствии с промышленными нормами. Они практически достигают этой цели.
Понимание энергопотребления установки
Определение энергопотребления установки по кислороду
Основной показатель в криогенных задачах — кВтч/Нм³ O₂. Он отслеживает энергию, используемую для производства одного нормального кубического метра кислорода. Эта цифра напрямую связана с ежедневными расходами. Ее сокращение повышает рентабельность. Она относится к количеству электроэнергии (кВтч), потребляемой на один нормальный кубический метр (Нм³) произведенного кислорода — ключевой показатель эффективности процесса. Все системы разделения воздуха DINAK оснащены DCS (распределенными системами управления). Они обеспечивают постоянный контроль этого показателя. Работа оборудования для производства высокочистого азота основана на отработанном процессе криогенной дистилляции, причем весь процесс автоматически и точно контролируется DCS (распределенной системой управления) для обеспечения стабильности и надежности.
Факторы, влияющие на потребление энергии
На потребление энергии влияют несколько элементов конструкции и повседневной эксплуатации:
Коэффициент извлечения продукта: более высокий коэффициент извлечения повышает чистую производительность. Однако это часто требует дополнительного рефлюкса.
Коэффициент рефлюкса: он определяет степень чистоты разделения. Слишком высокий коэффициент рефлюкса приводит к увеличению расходов на энергию.
Скорость отбора кислорода из продукта: это напрямую влияет на нагрузку на ребойлер.
Большой отбор может привести к снижению уровня нагрева колонны.
Температурный профиль: интеллектуальная теплопередача снижает потребность во внешнем охлаждении.
Наша установка Ultra Nitrogen Plant отличается практичной компоновкой трубопроводов и надежным методом рекуперации тепла. Это позволяет сократить потери энергии. Благодаря оптимизированному процессу и конструкции трубопроводов, а также высокоэффективной системе рекуперации тепла, потребление энергии на единицу производства газа значительно снижается.
Стратегии оптимизации процесса
Регулировка параметров дистилляционной колонны
Очень важно правильно выбрать коэффициент рефлюкса. Если он слишком низкий, разделение ослабевает. Если он слишком высокий, энергия остается неиспользованной. Конструкции DINAK включают структурированную набивку и сбалансированные тепловые схемы. Это помогает правильно регулировать данный коэффициент. Кроме того, давление в колонне изменяется в зависимости от внешних условий или целей производства. Наша полностью жидкостная установка ASU предлагает несколько вариантов циркуляции. Костюмы низкого давления находятся в стадии разработки. Двойное расширение подходит для быстрого запуска или периодов интенсивной работы. Циркуляция среднего давления и процесс двойного расширения среднего давления: быстрый запуск, широкий диапазон регулировки, подходит для сглаживания пиковых нагрузок или специфических требований к давлению.
Настройка скорости извлечения продукта
Скорость извлечения продукта должна соответствовать требованиям последующих процессов. Это позволяет избежать перегрузки оборудования и снижения показателей чистоты. Модульная конструкция системы DINAK позволяет работникам управлять отдельными потоками. Они поддерживают стабильную производительность. При переработке металлов извлечение продукта соответствует требуемой чистоте кислорода в соответствии с циклами работы печи.
Усовершенствованные системы управления и автоматизации
DINAK применяет прогнозное управление (MPC) в своей структуре DCS. Это помогает принимать оперативные решения для всего завода. Наши устройства мониторинга регулируют работу в зависимости от изменений спроса или погодных условий. Вся система оснащена усовершенствованной системой автоматического управления, которая обеспечивает полностью автоматизированные последовательности запуска и выключения, удаленный мониторинг, диагностику неисправностей и блокировку безопасности. Такая связь обеспечивает плавную совместную работу дистилляционных колонн, компрессоров и охлаждающих контуров. Это сокращает расходы на энергию и обеспечивает стабильные характеристики продукции.
Экономические последствия для эксплуатации установок
Распределение затрат на производство криогенного кислорода
Электроэнергия обычно составляет наибольшую часть эксплуатационных затрат на криогенных установках разделения воздуха. Таким образом, снижение удельного потребления энергии напрямую влияет на прибыль. При планировании наших систем, таких как KDONAr-84000/14000/1700, мы уравновешиваем затраты на запуск (CAPEX) и ежедневные затраты (OPEX). Это направлено на получение стабильной прибыли на протяжении многих лет. Конструкция этой установки ASU основана на принципах долгосрочной стабильной работы, низкого энергопотребления, простоты управления и обслуживания.
Согласование производства с рыночным спросом
Вместо того, чтобы придерживаться сверхвысокой чистоты для каждого цикла, клиенты получают выгоду от создания кислорода, который подходит для конкретной задачи. Производство кислорода, «подходящего для конкретной цели», а не сверхвысокой чистоты по умолчанию, значительно сокращает расточительное использование энергии. Системы DINAK, такие как крупномасштабная установка ASU, обеспечивают адаптируемые конфигурации. Они позволяют работникам быстро менять степени чистоты. Они реагируют на взлеты и падения рынка. Крупномасштабные ASU могут быть адаптированы в соответствии с различными условиями работы и требованиями клиентов к энергопотреблению.
Вывод: достижение правильного баланса с системами DINAK
Соответствие чистоты кислорода, выхода и энергопотребления выходит за рамки просто технической работы. Это формирует основную потребность бизнеса. Понимая, что требуется для каждого использования, и применяя методы контроля, работники могут сократить энергопотребление установки. При этом они поддерживают качество продукции. Решения DINAK для криогенных кислородных установок обеспечивают необходимую гибкость и интеллектуальные функции. Это помогает правильно выбирать варианты. В конечном итоге они приносят высокую прибыль и долгосрочные эксплуатационные преимущества. Во всех наших проектах мы достигли двузначного улучшения операционной рентабельности по сравнению с базовыми показателями, взятыми из отслеживаемых нами отраслевых бенчмарков.
Часто задаваемые вопросы
В: Какова оптимальная чистота кислорода для применения в процессах сгорания?
О: Большинство процессов сгорания эффективно работают с кислородом чистотой 90–95%; более высокая чистота часто приводит к ненужному потреблению энергии без пропорциональной выгоды.
В: Почему повышение чистоты кислорода снижает производительность установки?
О: Более высокая чистота требует более глубокой сепарации, что увеличивает коэффициент рефлюкса и нагрузку на ребойлер, снижая чистый поток продукта.
В: Как я могу снизить расходы на электроэнергию для моего криогенного завода?
О: Отрегулируйте параметры дистилляции, примените системы управления, такие как DINAK, и избегайте установки чистоты выше необходимой.
В: Что означает «потребление энергии на единицу кислорода»?
О: Это количество электроэнергии (кВт·ч), потребляемое на нормальный кубический метр (Нм³) произведенного кислорода — ключевой показатель эффективности процесса.
В: Могут ли системы DINAK адаптироваться к меняющимся требованиям рынка?
О: Да, установки DINAK разработаны с учетом эксплуатационной гибкости, что позволяет быстро переключаться между различными степенями чистоты в зависимости от потребностей заказчика.
