Методологія системного аналізу у розв'язуванні технічних протиріч холодильних комплексів виробництв аміаку

Abstract

Розглянуті особливості енерготехнологічного оформлення блоку вторинної конденсації виробництв аміаку, в яких для охолодження циркуляційного газу використовуються абсорбційно-холодильні технологічні комплекси (АХТК). Встановлені недоліки функціонування АХТК, які обумовлюють порушення режиму охолодження циркуляційного газу в умовах зміни температури атмосферного повітря. Сформульовано напрямок дослідження АХТК як технічної системи з позицій системного аналізу та запропоновані основні напрямки удосконалення, що забезпечують стабілізацію температури охолодження циркуляційного газу у випарниках на мінімально можливому рівні, а отже і підвищення енергоефективності виробництва аміаку. Наведено поелементний аналіз АХТК з визначенням їх корисних функцій та зв’язків поміж ними, що забезпечило можливість виявлення небажаних ефектів, встановлення головної корисної функції, а отже і адміністративних, технічних та фізичних протиріч. Зосереджена основна увага на виникненні ситуації неузгодженості параметра цілі та властивостей технічної системи, а також чим обумовлені взаємовиключні вимоги до такого параметру як тиск конденсації. Показано, що головна корисна функція є по суті похідною від потреб людини-оператора, тобто АХТК це підсистема по відношенню до антропометричної системи. Користуючись переліком стандартних операторів щодо розв’язання фізичних протиріч застосовано оператор покращення (Q-новація) технічної системи для розділу суперечливих властивостей у просторі та встановлені «безкоштовні» ресурси (R-новація) для реалізації оператора, що дозволило здійснити синтез нової технічної системи АХТК. Визначена економічна ефективність новоствореної системи, яка забезпечується за рахунок зниження температури охолодження циркуляційного газу в середньому на 3 ℃. За рахунок такого зниження зменшуються експлуатаційні річні витрати по природному газу майже на 1 млн. м3.The features of the energy technological design of the secondary condensation unit of ammonia production are considered, in which absorption and refrigeration technological complexes (AHTK) are used for cooling circulating gas. Defects in the functioning of AHTC have been identified, which cause violation of the cooling regime of the circulating gas under conditions of change of temperature of the atmospheric air. The article formulates the direction of research of AHTC as a technical system from the standpoint of system analysis and offers main directions of improvement, which ensure stabilization of temperature of cooling of circulating gas in evaporators at the minimum possible level, and hence, improving the energy efficiency of ammonia production. The article provides element-by-element analysis of AHTC with definition of their useful functions and connections between them, which provided possibility of detection of undesirable effects, establishment of the main useful function and, consequently, administrative, technical and physical contradictions. The main attention is paid to the occurrence of a situation of inconsistency of the target parameter and the properties of the technical system, as well as why there are contradictory requirements to such parameter as condensation pressure. It is shown that the main useful function is essentially derived from the needs of the human operator, that is, AHTK is a subsystem relative to the anthropometric system. Using the list of standard operators for the resolution of physical contradictions applied the operator of improvement (Q-innovation) of the technical system for the separation of contradictory properties in space and established "free" resources (R-innovation) for the implementation of the operator, which allowed for the synthesis of the new technical system AHTC. The economic efficiency of the newly built system has been determined, which is ensured by reducing the cooling temperature of the circulating gas by an average of 3 ℃. Due to this decrease, the annual operating costs of natural gas by almost 1 million. m3.