Energiją taupančios naftos perdirbimo krosnys, kurios sumažina komunalinių paslaugų sąskaitas

Kaip energijos taupanti krosnis sumažina pramonės energijos poreikį

Suprasti energijos naudojimo efektyvumą etileno gamyboje naudojant modernią krekingo krosnis dizainas

Naujesnių krosnių modeliai padidina šilumos naudojimo efektyvumą dėl savybių, tokių kaip ritininių reaktorių technologija (CRT) ir geriau suprojektuotos spinduliuojančios vamzdynų sistemos. Pagal 2023 metų JAV energetikos departamentų paskelbtus duomenis, šie patobulinimai sumažina kuro suvartojimą nuo 12 % iki 18 % lyginant su senesnėmis sistemomis. Tai reiškia tikrą etileno gamybos anglių emisijų kiekio sumažėjimą. Inžinieriai dabar naudojasi sudėtingomis kompiuterinėmis simuliacijomis, vadinamomis skystinės dinamikos modeliavimu, kad tiksliai sureguliuotų temperatūros režimus ir sumažintų šilumos nuostolius. Priežastis, kodėl tai yra svarbu, yra paprasta aritmetika – krosnys sunaudoja apie dvi trečiąsias visos energijos, naudojamos vidutinėje etileno gamybos įmonėje.

Kaip energiją taupančios krosnies sistemos sumažina eksploatacinius energijos poreikius iki 25 %

Energijos taupymo sistemos sumažina eksploatacinius energijos poreikius iki 25% naudodamos tris integruotus mechanizmus:

1. Dūmų šilumos atkūrimas (naujausiuose modeliuose pasiekia 92% efektyvumą)
2. Stipinamas deginimas su deguonies kiekio reguliavimo sistema
3. Degiklio realaus laiko emisijų koregavimas
   Pagal 2024 m. IEA tyrimą, šios strategijos kartu sumažina metinę energijos suvartojimą 2,1–2,7 petadžiaus vienam krosnims – tai pakankama 45 000 namų elektros poreikiams metams užtikrinti. Tai reiškia 25% sumažėjimą eksploataciniams kaštams įmonėms, kurios naudoja nuolatinio krakingo procesus.

Atvejo analizė: energijos vartojimo efektyvumo gerinimas Golfo pakrantės etileno gamykloje

Vienas didžiausių etileno gamintojų 2022 m. modernizavo šešias krakingo krosnis, pridėdamas energiją taupančias dalis, tokias kaip keraminių pluošto izoliacija ir dirbtinio intelekto valdomos deginimo kontrolės. Per 18 mėnesių modernizavimas davė matomą rezultatą:

Šie rezultatai parodo tikslinio efektyvumo modernizavimo operacinius ir ekonominius privalumus.

Senų krosnių modernizavimo strategija, naudojant energiją taupančias dalis

Modernizavimo etapų metodas maksimaliai padidina efektyvumo naudą:

1. Prieškaitinimo fazė : Įdiekite konvekcijos sekcijos su išplėstine paviršiaus vamzdžių konstrukcija (30–40% šilumos perdavimo pagerinimas)
2. Krekingo fazė : Atnaujinkite degiklio purkštukų dizainą (15% kuro naudingumo padidėjimas)
3. Po apdorojimo : Įdiekite perleidimo linijos šilumokaičius su 0,5 mm apkrovos pasipriešinimu
   Kaip patvirtino 2024 metų AFE ataskaita, tokia strategija leidžia įrenginiams pasiekti 3,7 metų grąžinimo laikotarpį, o grąžinimo laikas sutrumpėja iki 2,1 metų, kai naudojamos vyriausybės švarios energijos paskatos.

Pagrindinės inovacijos, padidinančios efektyvumą krekingo krosnių veikloje

Dūmų dujų degimo oro prieškaitinimas: didinant šiluminį grąžinimą ir krosnies efektyvumą

Dūmų dujų deginimui orų pašildymas gali sugauti apie 85 procentus šilumos energijos, kuri pašildo įeinančius orus iki 250–400 laipsnių Celsijaus naudojant rekuperatorius ar plokštelinius šilumokaičius. Rezultatas? Reikšmingai sumažėja kuro poreikis, paprastai apie 15–20 procentų, nekenkiant degimo efektyvumui. Didelio masto operacijoms, tokiose kaip etileno gamyba, kur temperatūra viršija 1000 laipsnių Celsijaus, net menki patobulinimai turi reikšmės. Pramonės duomenys rodo, kad kiekvienas papildomas 50 laipsnių padidėjimas pašildytų orų temperatūroje reiškia maždaug 3–4 procentus mažiau reikalingo gamtinio dujų kiekio. Šie taupymai laikui bėgant kumuliuojasi, todėl pašildymo sistemos tampa patraukliu investiciniu sprendimu daugeliui pramonės įmonių, siekiančių mažinti išlaidas ir gerinti atkūrimo galimybes.

Maitinimo ir atliekų perleidimo linijos šilumokaičio (TLE) optimizavimas maksimaliai atkurti šilumą

Pažengę TLE sistemos atgauna 50–60% pirolizės dujų šilumos – palyginti su 35–40% senesnėse versijose – sumažinant išleidimo temperatūrą iki 400–450 °C (buvo 550–600 °C). Tai sumažina garų eksporto poreikį 25–30 tonų/valandą 1MTA etileno gamyklose ir sumažina energijos išlaidas 2,8–3,5 JAV dolerių už toną pagaminto etileno.

Pažengę medžiagos ir degimo kontrolės sistemos mažo išmetimo etileno skilimo krosnyse

Aukštos temperatūros lydiniai, tokie kaip 25Cr-35Ni-Nb, kartu su specialiai apdorotomis liejimo detalėmis gali išlaikyti ekstremalią šiluminę įtampą net esant apie 1150 laipsnių Celsijaus temperatūrai. Ši savybė iš tiesų padidina ritinio tarnavimo laiką, prieš reikiant jį keisti, paprastai pridedant nuo 18 iki 24 papildomų mėnesių naudojimo. Kai šios medžiagos naudojamos kartu su pažengusiomis degimo sistemomis, kurios realiu laiku stebi liepsną per optinius jutiklius ir pagal poreikį koreguoja oro ir kuro mišinį, jos pasiekia degimo efektyvumą artimą 99,8 procentų. Be to, jos žymiai sumažina kenksmingus azoto oksidų išmetimus, sumažindamos jų lygį žemiau nei 80 miligramų viename normaliniame kubiniame metravimo. Tai reiškia maždaug trečdaliu mažiau taršos lyginant su standartinėmis degiklių išskiriamomis medžiagomis.

Elektrifikacija ir atsinaujinančių energijos šaltinių integravimas moderniuose krakenimo krosnių sistemose

Kaip garo krakenimo krosnių elektrifikacija (elektrinės krosnys) mažina priklausomybę nuo fosilinio kuro

Elektriniai krosnys veikia pakeičiant tradicinius dujinius degiklius šildymo elementais, kurie vietoj fosilinių kuro deginimo naudoja elektrinę energiją. Pagal 2016 m. paskelbtą Lechtenböhmer ir kolegų tyrimą, šios elektrinės krosnys gali sumažinti fosilinių kurų suvartojimą garų skaldymo procesuose maždaug 90 procentų, kai jos veikia iš atsinaujinančių energijos šaltinių. Šis pakeitimas yra naudingas chemijos gamykloms, nes etileno gamybą atima iš kintančių gamtinių dujų kainų valdymo ir tuo pačiu sumažina tiesioginius gamyklų emisijas. Įmonėms, siekiančioms padaryti savo veiklą žalesne be produkcijos mažinimo, ši technologija suteikia tikrų privalumų tiek ekologiškai, tiek ekonomiškai.

Atsinaujinančios energijos integravimas į elektrinių krosnių veiklą

E-krosnys veikia kaip lankstūs apkrovos šaltiniai, kurie palaiko tinklo stabilumą per 5 minutes moduliuodami elektros šildymo našumą ±15 %, kad būtų pritaikyta prie kintamos vėjo ir saulės energijos gamybos. Europos elektros tinklo balansavimo bandomiuose projektuose buvo parodyta, kad tokia reakcinga veikla leidžia pramonės įmonėms glaudžiai integruotis su atsinaujinančios energijos sistemomis.

Atsinaujinančios energijos tiekimo svyravimų pritaikymas pagal krosnų apkrovos reikalavimus

Trys pagrindinės strategijos padeda gilinti atsinaujinančios energijos integravimą:

• Laiko poslinkis krosnų procesuose : Įkaitintų žaliavų laikymas, kad būtų galima atidėti perdirbimą, kai atsinaujinančios energijos pasiekiamumas mažėja
• Hibridiniai šilumos kaupikliai : Elektrinio šildymo derinimas su lydymosi druskos šilumos kaupikliu (8–12 valandų talpa)
• Dalyvavimas paklausos valdyme : Automatinis energijos naudojimo mažinimas, kai elektros tinklas yra apkrautas, išlaikant saugias krosnų temperatūras

Atvejo analizė: E-krosnies projektas Skandinavijoje sumažino CO₂ išmetimą 90 %

Nordiškas chemijos gamybos įrenginys modernizavo naftos krekerį, naudodamas 48 MW elektrinį šildymo elementą, kurį maitina jūros vėjo elektrinė. Sistema pasiekė:

Nepaisant kintamo vėjo įplaukimo, sistema išlaikė 98 % etileno išeigos stabilumą, parodant atnaujinamaisiais šaltiniais varomo krakenimo techninį įgyvendinamumą.

Kritinėms dekarbonizacijos kryptims pramonės šildyme reikia tokių inovacijų, kad būtų pasiekti nulinio balanso tikslai, kartu užtikrinant gamybos patikimumą.

Kainos ir atsinaujinančiųjų šaltinių krakenimo krosnių diegimo subalansavimas

Kapitalo kaina ir ilgalaikės energijos taupymo krosnių sistemose

Iš karto atsiradusi kaina šiems pažengusiems energiją taupantiems krosnims yra maždaug 15–25 procentus didesnė nei įprastų modelių, esančių šiandien rinkoje. Tačiau tai, kas juos vertinga įsigyti, yra reikšmingos santaupos per laiką. Šios sistemos sumažina metinę kuro ir priežiūros sąskaitas maždaug 20–35 procentais, todėl daugelis įmonių investicijas atgauna per tris iki septynerius metus. Pagal naujausius 2024 metų pramonės ataskaitas, įmonės, kurios modernizavo įrangą geresne šilumos atkūrimo technologija, sutaupė maždaug 2,8 mln. JAV dolerių per metus, atgavusios investicijas per maždaug 54 mėnesius veikiant. Be to, yra ir kitų privalumų. Modulinis dizaino požiūris leidžia paprasčiau modernizuoti vėliau, o tokios funkcijos kaip prognozuojanti priežiūros programa ir tie populiarūs skaitmeniniai dvynių sprendimai padeda išlaikyti sklandžią veiklą, sumažinant netikėtus sustojimus net 40 procentų atvejuose.

Sumažinant deginimą ir perteklinį kuro naudojimą tiksliai sureguliavus degiklius

Dirbtinio intelekto valdomi degiklio valdymo įrenginiai automatiškai prisitaiko prie įvairių kuro kokybės ir krosnies sąlygų, sumažindami deginimo įvykius ir kuro švaistymą apie 30–50 procentų pagal bandymų duomenis. Gerbesnis tikslumas taip pat sumažina metano nutekėjimą apie 18–22 procentų, nepažeidžiant būtinų skilimo temperatūrų optimaliam našumui, kaip buvo patvirtinta pernai vykusių bandymų Meksikos įlankos pakrantėje. Ta pati studija parodė, kad įrenginiai kasmet sutaupo apie 12 tūkstančių metrinių tonų CO2 išmetimų, kai tik įdiegė šiuos dinaminius degimo sistemas. Įmonių operatoriams, susiduriantiems su vis griežtesnėmis ekologinėmis taisyklėmis, tokie technologiniai patobulinimai palengvina atitikimą reikalavimams ir padeda išvengti brangių anglies mokesčių, kurie svyruoja nuo 120 iki 180 dolerių už kiekvieną viršijamą toną.

DAK

Kas yra pagrindinė modernių energiją taupančių pirolizės krosnių technologijų nauda?

Moderni energiją taupanti krosnų skaidymo technologija žymiai sumažina kuro suvartojimą ir anglies emisijas, didinant etileno gamybos efektyvumą.

Kaip energiją taupančios skaidymo krosnės integruoja atsinaujinančios energijos šaltinius?

Elektrinės skaidymo krosnės pakeičia tradicinius dujinius degiklius elektriniais šildymo elementais, kurie maitinami iš atsinaujinančių šaltinių, drastiškai sumažindamos priklausomybę nuo fosilinio kuro.

Kokie yra ekonominiai privalumai modernizuojant skaidymo krosnis?

Skaidymo krosnių modernizavimas gali sukelti daug kuro ir priežiūros kaštų taupymo, daugelis įmonių investicijas atsimeta per tris iki septynerius metus.