Các ràng buộc tiêu thụ năng lượng và các biện pháp đối phó tiết kiệm năng lượng cho các đơn vị tách không khí lớn

 

Newtek

 

Khi nhu cầu công nghiệp đối với các loại khí tinh khiết cao tiếp tục tăng lên, các đơn vị tách không khí lớn (ASUS) phải đối mặt với áp lực ngày càng tăng để cân bằng hiệu quả sản xuất với tiêu thụ năng lượng . Newtek, một nhà lãnh đạo trong tự động hóa công nghiệp, đã đi đầu trong việc giải quyết các thách thức này bằng cách tích hợp các công nghệ kiểm soát nâng cao và chiến lược tiết kiệm năng lượng hệ thống {

 

Các hạn chế tiêu thụ năng lượng cốt lõi trong ASUS lớn

 

Mất nhiệt và cách nhiệt không hiệu quả

 

ASUS lớn hoạt động ở nhiệt độ đông lạnh, làm cho việc quản lý nhiệt trở nên quan trọng đối với hiệu quả năng lượng . cách nhiệt không đủ trong các hộp lạnh, một vấn đề phổ biến được nhấn mạnh trong các báo cáo hoạt động, có thể dẫn đến sự xâm nhập của nhiệt độ. Để duy trì các điều kiện đông lạnh . Hiện tượng đóng băng làm ảnh hưởng đến hàng rào nhiệt, dẫn đến một loạt các điều chỉnh tốn nhiều năng lượng để chống lại mức tăng nhiệt .}

Các nghiên cứu của Newtek chỉ ra rằng các hộp lạnh được niêm phong kém góp phần tiêu thụ năng lượng không cần thiết . khoảng trống trong các con dấu hộp lạnh hoặc lắp đặt vật liệu cách nhiệt không đủ tạo đường cho không khí xung quanh có thể sử dụng độ ẩm và giảm khả năng bảo trì. Không đủ, dẫn đến sự suy giảm dần về hiệu quả năng lượng theo thời gian . Sự tích lũy của băng trong cát ngọc trai làm tăng trọng lượng của nó, có khả năng gây ra biến dạng đường ống và tổn thất năng lượng hơn nữa từ các hạn chế dòng chảy .

 

Thoát năng lượng cơ học và liên quan đến quá trình

 

Các hệ thống máy nén, trái tim của bất kỳ ASU nào, là người tiêu dùng năng lượng chính, với các điều kiện tăng hoặc điều chỉnh tốc độ dưới mức tối ưu dẫn đến chất thải năng lượng đáng kể . Ứng suất đường ống gây ra bởi sự mở rộng nhiệt và các cấu trúc hỗ trợ không đầy đủ để duy trì Các vật liệu mạnh mẽ có thể khiến các đường ống bị biến dạng dưới ứng suất nhiệt, tạo ra các nút thắt buộc máy nén phải hoạt động ở áp suất cao hơn .

Xử lý các yếu tố từ carbon dioxide hoặc tích lũy hydrocarbon trong các bộ trao đổi nhiệt làm suy giảm hiệu quả Các mức còn thiếu, dẫn đến tắt máy không có kế hoạch để làm sạch và tăng mức tiêu thụ năng lượng trong các chu kỳ khởi động lại . Việc tích lũy hydrocarbon, đặc biệt, đặt ra rủi ro kép: chất thải năng lượng từ việc giảm truyền nhiệt và các mối nguy hiểm an toàn có thể yêu cầu các quy trình khẩn cấp sử dụng nhiều năng lượng .

 

Hạn chế hệ thống hoạt động và kiểm soát

 

Các hệ thống điều khiển truyền thống thường đấu tranh để thích ứng với thay đổi tải động, dẫn đến bù đắp quá nhiều năng lượng . điều chỉnh thủ công hoặc các phản ứng bị trì hoãn để xử lý biến động dẫn đến sử dụng năng lượng không cần thiết Kết hợp vấn đề bằng cách không cung cấp dữ liệu tiêu thụ năng lượng thời gian thực, khiến tối ưu hóa chủ động trở nên khó khăn .

Trong ASUS với các kiến trúc kiểm soát kế thừa, việc thiếu chẩn đoán tích hợp có nghĩa là sự thiếu hiệu quả của năng lượng thường không bị phát hiện cho đến khi chúng biểu hiện là những thất bại lớn . Một phản ứng chậm đối với sự tinh khiết oxy có thể dẫn đến việc thay đổi quá mức của công cụ chống lại Trong đó ASU có thể hoạt động với hiệu quả dưới mức tối ưu trong thời gian dài . không có khả năng giám sát các mô hình tiêu thụ năng lượng trong thời gian thực ngăn các nhà khai thác xác định sự thiếu hiệu quả tinh tế tích lũy theo thời gian .

 

Lắp đặt và bảo trì các cống năng lượng liên quan đến bảo trì

 

Hiệu quả năng lượng của ASUS bị ảnh hưởng sâu bởi các hoạt động lắp đặt và bảo trì . không đầy đủ việc lắp đặt các hỗ trợ đường ống, có thể dẫn đến ứng suất nhiệt quá mức trên đường ống, gây ra biến dạng hạn chế dòng chảy. Hiệu suất . Thay thế trì hoãn thay thế các con dấu lão hóa hoặc không đủ thay thế cát ngọc trai, giảm dần hiệu suất cách nhiệt, dẫn đến sự gia tăng tích lũy trong tiêu thụ năng lượng

 

Các biện pháp đối phó tiết kiệm năng lượng toàn diện của Newtek

 

Tích hợp hệ thống điều khiển nâng cao

 

Các DCS, ESD và ITCC Kiến trúc kiểm soát ba bên của Newtek, ESD và ITCC Systems-Venables Quản lý năng lượng chính xác . Hệ thống Foxboro IAS DCS tối ưu hóa tốc độ máy nén và các tham số xử lý theo thời gian thực, việc giảm mức năng lượng. Trong thời gian nhu cầu cao nhất trong khi duy trì chất lượng đầu ra .

Hệ thống Triconex Tricon ITCC, với thiết kế dự phòng mô-đun ba (TMR) của nó, ngăn chặn các điều kiện tăng cường năng lượng trong máy nén bằng cách duy trì tốc độ dòng chảy tối ưu . Kiến trúc TMR đảm bảo khả năng chịu trách nhiệm của hệ thống. Tắt máy . ITCC tích hợp giám sát rung trục và thuật toán kiểm soát chống phù hợp, điều chỉnh chủ động các tham số hoạt động để ngăn ngừa tổn thất năng lượng từ sự thiếu hiệu quả của cơ học .

 

Thiết kế hộp lạnh và tăng cường cách nhiệt

 

Newtek giải quyết tổn thất nhiệt thông qua kỹ thuật hộp lạnh được cải thiện, thực hiện các thiết kế mô-đun với các hệ thống niêm phong lớp kép và cát ngọc trai chống ẩm Duy trì cách nhiệt ngay cả trong môi trường ẩm .

Các công cụ mô phỏng nâng cao được sử dụng để tối ưu hóa các cấu trúc định tuyến và hỗ trợ đường ống, giảm thiểu ứng suất nhiệt và chất thải năng lượng từ các biến dạng đường ống . bằng cách mô hình hóa sự mở rộng nhiệt và co thắt trong giai đoạn thiết kế Các đường ống . Công ty sử dụng công nghệ hình ảnh nhiệt trong quá trình vận hành để xác định và khắc phục các điểm nóng trong các hộp lạnh, đảm bảo hiệu suất cách nhiệt đồng đều .

 

Quá trình tối ưu hóa và kiểm soát chất gây hại

 

Các giải pháp kiểm soát tích hợp của Newtek ưu tiên quản lý chủ động các chất có hại, với hệ thống ESD cung cấp theo dõi thời gian thực các mức carbon dioxide và hydrocarbon trong các nguồn cấp dữ liệu không khí . Cách tiếp cận chủ động này Năng lượng được sử dụng trong việc loại bỏ các tạp chất, thời gian hấp phụ và chu kỳ tái sinh dựa trên dữ liệu chất lượng không khí thức ăn thời gian thực .

Hệ thống ITCC đảm bảo hoạt động ổn định trong các giai đoạn quan trọng, trong đó các biến động đột ngột trong điều kiện quá trình có thể dẫn đến chất thải năng lượng . bằng cách duy trì kiểm soát chính xác đối với tốc độ áp suất và tốc độ dòng chảy, ITCC ngăn chặn việc tăng cường năng lượng không cần thiết và đảm bảo hiệu suất mới. Các chiến lược thanh lọc được nhắm mục tiêu để ngăn chặn sự tích tụ tập trung mà không tiêu thụ năng lượng quá mức .

 

Cài đặt và bảo trì xuất sắc

 

Newtek nhấn mạnh các giao thức cài đặt nghiêm ngặt để giảm thiểu tổn thất năng lượng ngay từ đầu . Các nhóm cài đặt của công ty tuân theo các quy trình chuẩn hóa cho vị trí hỗ trợ đường ống, sử dụng thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) Căng thẳng . Quy trình hàn cho các đường ống đông lạnh trải qua thử nghiệm không phá hủy 100% để đảm bảo các kết nối kín, loại bỏ chất thải năng lượng khỏi phát thải chạy trốn .}

Trong bảo trì, Newtek thực hiện các chiến lược dựa trên dữ liệu để tối ưu hóa hiệu quả năng lượng . Quét nhiệt thường xuyên của các hộp lạnh phát hiện sự xuống cấp cách điện sớm, cho phép thay thế cát ngọc trai được nhắm mục tiêu thay vì các hệ thống dự đoán của công ty trước khi tăng tốc độ của công ty. Escalate . Cách tiếp cận này làm giảm cả chi phí bảo trì và chất thải năng lượng từ hoạt động dưới mức tối ưu kéo dài .

 

Chiến lược quản lý năng lượng năng động

 

Khung quản lý năng lượng của Newtek tích hợp nhiều chiến lược để tối ưu hóa tiêu thụ:

Điều chỉnh tải thích ứng: Hệ thống DCS phân tích giá năng lượng thời gian thực và điều chỉnh lịch trình sản xuất để ưu tiên thời kỳ năng lượng chi phí thấp, chuyển các hoạt động không quan trọng sang giờ cao điểm để giảm chi phí .}

Hệ thống thu hồi nhiệt: Nhiệt chất thải từ máy nén được tái sử dụng để làm nóng các luồng quá trình, giảm nhu cầu năng lượng tổng thể để kiểm soát nhiệt độ . Điều này liên quan đến việc tích hợp các bộ trao đổi nhiệt để thu và tái sử dụng năng lượng nhiệt mà nếu không sẽ bị tiêu tán .

Bảo trì dự đoán: Chẩn đoán điều khiển AI trong suy giảm thiết bị dự báo hệ thống ITCC, cho phép bảo trì chủ động để tránh các sự cố tốn nhiều năng lượng . bằng cách xác định các vấn đề tiềm năng trước khi họ leo thang, Newtek giúp khách hàng duy trì hiệu quả thiết bị tối ưu và giảm việc tắt không theo kế hoạch .}}}

Cặp song sinh kỹ thuật số để mô phỏng năng lượng: Newtek triển khai các mô hình ảo của ASUS để mô phỏng các kịch bản hoạt động khác nhau, xác định các cơ hội tiết kiệm năng lượng mà không phá vỡ các quy trình trong thế giới thực

 

Việc thực hiện tiết kiệm năng lượng của Newtek

 

Tại một cơ sở sản xuất khí công nghiệp lớn, Newtek đã triển khai gói tiết kiệm năng lượng toàn diện cho 25, 000 nm³/h asu, giải quyết sự thiếu hiệu quả quan trọng được xác định trong hoạt động của cơ sở:

Nâng cấp hệ thống điều khiển: Thay thế các điều khiển kế thừa bằng kiến trúc ba bên của Newtek, cơ sở đã đạt được việc giảm năng lượng máy nén sử dụng . Hệ thống mới cho phép tối ưu hóa thời gian thực của tốc độ máy nén và áp suất, loại bỏ chất thải năng lượng khỏi quá mức .}}

Hộp lạnh Retrofit: Lắp đặt các con dấu hai lớp mới và tổn thất nhiệt độ cát ngọc trai chống ẩm và loại bỏ các vấn đề đóng băng cát ngọc trai . Các trang bị thêm đã gia cố các con dấu tại hố ga, thâm nhập cáp và mở van để ngăn chặn không khí.}}}}}}}}

Tối ưu hóa quá trình: Thực hiện các thuật toán tiên tiến để quản lý loại bỏ carbon dioxide làm giảm mức tiêu thụ năng lượng trước khi xử lý . Các DC được lập trình để điều chỉnh các chu kỳ hấp phụ dựa trên các mức CO₂ thời gian thực trong không khí thức ăn, tối ưu hóa việc sử dụng các quá trình tinh chế năng lượng .}

Nâng cấp hỗ trợ đường ống: Thay thế các hỗ trợ sắt góc không đầy đủ bằng các cấu trúc thép không gỉ được thiết kế để mở rộng nhiệt làm giảm ứng suất đường ống, cải thiện hiệu quả dòng chảy và giảm nhu cầu năng lượng máy nén .}

Các nâng cấp đã dẫn đến những cải tiến đáng kể trong hoạt động, với tiết kiệm chi phí năng lượng hàng năm và giảm đáng kể các lần tắt máy không có kế hoạch . độ ổn định hoạt động của ASU được cải thiện, cho phép sản xuất nhất quán và giảm mức tăng ứng dụng.

 

Ý nghĩa của ngành và xu hướng trong tương lai

 

Cách tiếp cận của Newtek nhấn mạnh tiềm năng tự động hóa tích hợp để thúc đẩy tính bền vững trong sản xuất khí công nghiệp . Khi giá năng lượng toàn cầu tăng và các mục tiêu khử cacbon hóa chặt chẽ, các nhà khai thác ASU đang ngày càng áp dụng:

Cặp song sinh kỹ thuật số: Để tối ưu hóa năng lượng ảo trước khi thực hiện vật lý, cho phép các bên liên quan mô hình hóa các kịch bản hoạt động khác nhau và xác định các cơ hội tiết kiệm năng lượng mà không phá vỡ các quy trình trong thế giới thực .

Tích hợp năng lượng tái tạo: Sử dụng năng lượng mặt trời hoặc gió để bổ sung các hoạt động ASU trong thời kỳ có nhu cầu thấp, giảm sự phụ thuộc vào điện lưới và giảm lượng khí thải carbon .

Synergy chụp carbon: Tích hợp ASUS với các hệ thống CCUS để tạo ra các hệ sinh thái quản lý carbon tiết kiệm năng lượng, trong đó oxy do ASUS sản xuất được sử dụng trong quá trình đốt cháy nhiên liệu oxy để thu carbon, tạo ra một hệ thống vòng kín .}}}}}}}}}}}}}}}

Nghiên cứu vật liệu nâng cao: Phát triển các vật liệu hấp phụ thế hệ tiếp theo và các bộ trao đổi nhiệt để tăng cường hiệu quả phân tách và giảm mức tiêu thụ năng lượng . Nghiên cứu đang diễn ra của Newtek trong lĩnh vực này nhằm mục đích giảm mức tiêu thụ năng lượng ASU bằng cách tối ưu hóa động học hấp phụ vật liệu và độ dẫn nhiệt .}}}}}}}}

Ngành công nghiệp đang tiến tới các số liệu hiệu quả năng lượng được tiêu chuẩn hóa hơn cho ASUS, cho phép theo dõi hiệu suất và điểm chuẩn tốt hơn . Newtek đang ủng hộ các hệ thống điều khiển tích hợp ưu tiên quản lý năng lượng như một tham số thiết kế cốt lõi thay vì suy nghĩ lại .}