ABB助力石化行业双碳转型升级

ABB 2024-05-07

为了应对全球气候变化，各国政府、行业协会和企业正在采取紧急行动，迅速推进全球工业的脱碳进程。

其中一个典型例子就是中国，为进一步在环境保护方面取得积极进展，中国在2020年提出“双碳”政策，在石化等能源密集型行业推动技术革新、优化工艺流程，旨在兼顾提高能效与节能减排。电气化技术正在为石化行业带来更可持续的低碳未来。

074261c30b7b6394e6bf10250fe67f1

乙烯“三机”

乙烯是石化工业的基础原料，近年来中国的乙烯产能不断提升，但同时面临着节能减排的重大挑战。主要原因是，乙烯生产装置的核心是乙烯“三机”——裂解气压缩机、丙烯压缩机和乙烯压缩机，它们对生产至关重要，但能耗和碳排放量都很高。传统的乙烯“三机”都是由汽轮机驱动，为了更好地实现低碳转型，目前诸多乙烯生产商都在逐步将乙烯“三机”改为由电力驱动。

沈阳鼓风机（集团）有限公司与ABB合作，为中国石油行业客户的炼化一体化转型升级项目提供了变频器和电机打包解决方案，将乙烯压缩机从汽轮机改为变频器和电机驱动，大幅节省了汽轮机的燃料消耗，减少碳排放。

ABB解决方案已于2023年完成安装，以更可靠、更前沿的方法来保持生产的稳定性，是乙烯生产领域的一项技术突破。为进一步提高乙烯生产的效率与稳定性，许多乙烯生产商计划未来将裂解气压缩机、丙烯压缩机和乙烯压缩机也改为电驱。

技术革新，困难重重

乙烯生产能耗巨大、成本高昂，如果压缩机发生非计划停机，不仅会导致生产中断，还会影响到依赖它的下游设备，因此变频器和电机解决方案的可靠性对该项目至关重要。新发电系统需连续运行五年，不发生计划外停机。

除此之外，该项目最终客户的工厂临海，容易频繁遭受雷击，自然环境可能会对连续作业造成影响。这往往会导致电气短路的情况频频发生，可能造成重大生产损失。

100%整机冗余配置

凭借在石化应用方面的领域专长，ABB为客户提供了一套整体解决方案，包括100%整机冗余配置、抗电压骤降技术和出色的输出能力，确保设备稳定运行和压缩机的高效生产。

该项目采用了2套34MW 100%冗余的LCI变频器和一台30MW AMS同步电机。由一台变频器驱动电机，另一台作为热备。同时，LCI变频器采用ABB自主研发的大功率半导体晶闸管。当发生非计划停机时，热备变频器会以毫秒级的速度立即切换到工作状态。

ABB LCI变频器采用四象限拓扑结构，具有更好的失电跨越和抗电网波动能力。LCI变频器在电网电压幅值瞬时低至20%时仍可以长期持续提供部分输出转矩，因而使得被驱动设备可以维持更长时间的运行而不停机。这很好地解决了客户临海易遭雷击的问题。

此项目中乙烯压缩机的最大工作力矩约为200kNm，对电驱系统的启动力矩需求更大，才能够保证乙烯压缩机的正常启动。LCI的启动力矩在转速为0的时候就可以提供100%的转矩。运行工作点达到75T/h时，变频器驱动系统（含LCI变频器、滤波器、输入变压器和同步电机）的整体效率可达96.03%。保证客户设备正常运行的同时，大幅提高生产效率。

提高控制精准度

沈阳鼓风机（集团）有限公司为其客户成功实施了ABB变频器和电机打包方案，让客户看到了立竿见影的效益，并对长期发展充满信心。气改电使得设备能够实现更精确的控制，优化能源利用效率，减少碳排放。采用电机驱动还能有效降低设备的维护成本和安全风险，为客户带来长期可持续的经济效益。

“我们对ABB提供的高效可靠的技术解决方案非常满意，”沈阳鼓风机（集团）有限公司透平设计院石油化工成套室副主任韩帅说，“对于乙烯生产而言，技术革新意味着提高生产效率和降低碳排放。ABB的解决方案不仅很好地满足了我们对技术革新的要求，还满足了终端客户的个性化需求。”

ABB运动控制事业部中国区负责人戚鲁平表示：“ABB的变频器和高效电机在众多的行业和应用中都发挥着节能降碳的重要作用，在石化行业大功率应用中的节能效果更加显著。这个案例再次充分体现了ABB前沿的技术、可靠的产品和各领域的专业知识能够帮助客户提高生产效率，降低成本，为节能降碳做出贡献。”

797d22f99b6f6ce746f22b81ab9e54e