Интеграция системы рекуперации медицинского кислорода на водородной электролизной станции
Исследование показывает, как термодинамическое моделирование в Aspen HYSYS позволяет интегрировать систему рекуперации медицинского кислорода в водородную электролизную станцию. Модель валидирована на реальных данных алжирской электростанции Ras-Djinet. Результаты подтверждают техническую осуществимость и экономическую эффективность такого решения.
Интеграция системы рекуперации медицинского кислорода на водородной электролизной станции
Вот развернутый, профессиональный перевод и адаптация предоставленного текста на русский язык. Сохранены все ключевые цифры, даты, имена собственные и технические детали, при этом текст дополнен контекстом для лучшего понимания инженерной аудиторией.
Оригинальный текст (адаптированный и расширенный перевод):
В процессе производства «зеленого» водорода методом электролиза воды образующийся кислород, как правило, выбрасывается в атмосферу в качестве побочного продукта. Однако в условиях растущего глобального дефицита медицинского кислорода его рекуперация, последующая глубокая очистка и компримирование (сжатие) приобретают значительный коммерческий и гуманитарный потенциал. Реализация этой задачи, тем не менее, требует существенного перепроектирования существующих электролизных станций и интеграции дополнительных технологических узлов.
Для проведения технико-экономического обоснования (ТЭО) такой модернизации была разработана детальная термодинамическая модель в среде Aspen HYSYS. В основу модели легли фактические параметры реально действующей водородной установки, интегрированной в парогазовую электростанцию Алжира (станция Ras-Djinet). В качестве термодинамического пакета свойств для расчета фазового равновесия и свойств газовых смесей использовалось уравнение состояния Пенга-Робинсона (Peng-Robinson).
В симуляционной модели были детально прописаны ключевые узлы проектируемого оборудования, включая:
- буферные газгольдеры (для выравнивания пульсаций потока);
- колонны щелочной промывки (KOH scrubbing), предназначенные для удаления следовых примесей, неизбежно попадающих в кислородный поток из электролизера;
- системы промежуточного и конечного охлаждения газа;
- безмасляные компрессоры высокого давления, обеспечивающие наполнение стандартных медицинских баллонов.
Параметрический анализ модели был направлен на комплексную оценку влияния различных технологических сценариев на такие критические показатели, как чистота получаемого кислорода, его массовый расход, а также тепловая и энергетическая нагрузка на компрессорное и теплообменное оборудование.
Валидация разработанной модели осуществлялась путем сопоставления расчетных данных с фактическими эксплуатационными показателями станции Ras-Djinet. Результаты компьютерного моделирования убедительно доказали техническую осуществимость производства медицинского кислорода, соответствующего самым жестким требованиям к чистоте и санитарным нормам, включая регламенты по транспортировке газа по трубопроводам, выполненным из нержавеющей стали марки 316L (ASTM).
Расчет энергопотребления, выполненный в HYSYS, продемонстрировал, что интеграция узлов сжатия и очистки O₂ не нарушает общий энергетический баланс электростанции. Более того, добавление данных мощностей позволяет существенно повысить совокупную рентабельность электролизной установки за счет монетизации ранее утилизируемого побочного продукта.
Источник
Теги
- #AspenHYSYS
- #GreenHydrogen
- #Oxygen
- #Термодинамика
#AspenHYSYS #GreenHydrogen #Oxygen #Термодинамика