Verkinto: Lukas Bijikli, Produkta Portfolio-Manaĝero, Integraj Ilartransmisioj, Esploro kaj Evoluigo de CO2-Kunpremo kaj Varmopumpiloj, Siemens Energy.
Dum multaj jaroj, la Integra Ilara Kompresoro (IGC) estis la preferata teknologio por aerapartigaj instalaĵoj. Ĉi tio estas ĉefe pro ilia alta efikeco, kiu rekte kondukas al reduktitaj kostoj por oksigeno, nitrogeno kaj inerta gaso. Tamen, la kreskanta fokuso pri senkarbonigo metas novajn postulojn sur IPC-ojn, precipe rilate al efikeco kaj reguliga fleksebleco. Kapitalelspezoj daŭre estas grava faktoro por instalaĵfunkciigistoj, precipe en malgrandaj kaj mezgrandaj entreprenoj.
Dum la pasintaj kelkaj jaroj, Siemens Energy iniciatis plurajn esplor- kaj disvolvigajn (R&D) projektojn celantajn vastigi la kapablojn de IGC por kontentigi la ŝanĝiĝantajn bezonojn de la merkato por aera apartigo. Ĉi tiu artikolo elstarigas kelkajn specifajn dezajnajn plibonigojn, kiujn ni faris, kaj diskutas kiel ĉi tiuj ŝanĝoj povas helpi atingi la kosto- kaj karbon-reduktajn celojn de niaj klientoj.
Plej multaj aerapartigaj unuoj hodiaŭ estas ekipitaj per du kompresoroj: ĉefa aerkunpremilo (MAC) kaj plifortiga aerkunpremilo (BAC). La ĉefa aerkunpremilo tipe kunpremas la tutan aerfluon de atmosfera premo ĝis proksimume 6 baroj. Parto de ĉi tiu fluo estas poste plue kunpremita en la BAC ĝis premo de ĝis 60 baroj.
Depende de la energifonto, la kompresoro estas kutime movata de vaporturbino aŭ elektromotoro. Kiam oni uzas vaporturbinon, ambaŭ kompresoroj estas movataj de la sama turbino tra duoblaj ŝaftofinaĵoj. En la klasika skemo, meza ilarrado estas instalita inter la vaporturbino kaj la HAC (Fig. 1).
En kaj elektre movataj kaj vaporturbin-movataj sistemoj, la kompresora efikeco estas potenca levilo por senkarbonigo, ĉar ĝi rekte influas la energikonsumon de la unuo. Ĉi tio estas aparte grava por mikroenergiaj turbinoj movataj de vaporturbinoj, ĉar plejparto de la varmo por vaporproduktado akiriĝas en kaldronoj funkciantaj per fosiliaj fueloj.
Kvankam elektromotoroj provizas pli verdan alternativon al vaporturbinoj, ofte ekzistas pli granda bezono de stirfleksebleco. Multaj modernaj aerapartigaj instalaĵoj konstruataj hodiaŭ estas konektitaj al la reto kaj havas altan nivelon de renovigebla energiouzo. En Aŭstralio, ekzemple, ekzistas planoj konstrui plurajn verdajn amoniakajn instalaĵojn, kiuj uzos aerapartigajn unuojn (ASUojn) por produkti nitrogenon por amoniaka sintezo kaj oni atendas, ke ili ricevos elektron de proksimaj vento- kaj sunenergiejoj. Ĉe ĉi tiuj instalaĵoj, reguliga fleksebleco estas kritika por kompensi naturajn fluktuojn en elektroproduktado.
Siemens Energy evoluigis la unuan IGC (antaŭe konatan kiel VK) en 1948. Hodiaŭ la kompanio produktas pli ol 2 300 unuojn tutmonde, multaj el kiuj estas desegnitaj por aplikoj kun flukvantoj super 400 000 m³/h. Niaj modernaj MGP-oj havas flukvanton de ĝis 1,2 milionoj da kubaj metroj hore en unu konstruaĵo. Tiuj inkluzivas senrapidumajn versiojn de konzolaj kompresoroj kun premproporcioj ĝis 2,5 aŭ pli altaj en unuŝtupaj versioj kaj premproporcioj ĝis 6 en seriaj versioj.
En la lastaj jaroj, por kontentigi kreskantajn postulojn pri IGC-efikeco, reguliga fleksebleco kaj kapitalkostoj, ni faris kelkajn rimarkindajn dezajnajn plibonigojn, kiuj estas resumitaj sube.
La varia efikeco de kelkaj padelradoj tipe uzataj en la unua MAC-fazo estas pliigita per variado de la klingogeometrio. Kun ĉi tiu nova padelrado, variaj efikecoj de ĝis 89% povas esti atingitaj en kombinaĵo kun konvenciaj LS-difuziloj kaj pli ol 90% en kombinaĵo kun la nova generacio de hibridaj difuziloj.
Krome, la padelrado havas Maĥo-nombron pli altan ol 1.3, kio provizas la unuan etapon per pli alta povodenseco kaj kunprema proporcio. Tio ankaŭ reduktas la povon, kiun dentradoj en tri-etapaj MAC-sistemoj devas transdoni, permesante la uzon de dentradoj kun pli malgranda diametro kaj rapidumujoj kun rekta transmisio en la unuaj etapoj.
Kompare kun la tradicia plenlonga LS-flankdifuzilo, la sekva generacio de hibrida difuzilo havas pliigitan scenefikecon de 2.5% kaj kontrolfaktoron de 3%. Ĉi tiu pliiĝo estas atingita per miksado de la klingoj (t.e., la klingoj estas dividitaj en plen-altajn kaj part-altajn sekciojn). En ĉi tiu konfiguracio...
La flua eligo inter la padelrado kaj difuzilo estas reduktita je parto de la klingalteco, kiu situas pli proksime al la padelrado ol la klingoj de konvencia LS-difuzilo. Kiel ĉe konvencia LS-difuzilo, la antaŭaj randoj de la plenlongaj klingoj estas egaldistancaj de la padelrado por eviti padelrado-difuzila interagadon, kiu povus difekti la klingojn.
Parte pliigi la altecon de la klingoj pli proksime al la padelrado ankaŭ plibonigas la fludirekton proksime al la pulsada zono. Ĉar la antaŭa rando de la plenlonga flanksekcio restas la sama diametro kiel konvencia LS-difuzilo, la akcelillinio ne estas influita, permesante pli vastan gamon da aplikoj kaj agordoj.
Akvinjekto implikas injekti akvogutojn en la aerfluon en la suĉtubo. La gutoj vaporiĝas kaj sorbas varmon de la proceza gasfluo, tiel reduktante la eniran temperaturon al la kunprema stadio. Tio rezultas en redukto de izentropiaj potencpostuloj kaj pliigo de efikeco je pli ol 1%.
Hardado de la dentoŝafto permesas pliigi la permesitan streĉon po unuo de areo, kio permesas redukti la dentlarĝon. Tio reduktas mekanikajn perdojn en la rapidumskatolo ĝis 25%, rezultante en pliigo de la totala efikeco ĝis 0.5%. Krome, la kostoj de la ĉefa kompresoro povas esti reduktitaj ĝis 1% ĉar malpli da metalo estas uzata en la granda rapidumskatolo.
Ĉi tiu padelrado povas funkcii kun flukoeficiento (φ) ĝis 0.25 kaj provizas 6% pli da premo ol 65-gradaj padelradoj. Krome, la flukoeficiento atingas 0.25, kaj en la duobla-flua dezajno de la IGC-maŝino, la volumena fluo atingas 1.2 milionojn da m³/h aŭ eĉ 2.4 milionojn da m³/h.
Pli alta fi-valoro permesas la uzon de pli malgranda diametra padelrado ĉe la sama volumenofluo, tiel reduktante la koston de la ĉefa kompresoro je ĝis 4%. La diametro de la unua-ŝtupa padelrado povas esti reduktita eĉ plu.
La pli alta alteco estas atingita per la 75° deklina angulo de la padelrado, kiu pliigas la ĉirkaŭferencan rapidkomponenton ĉe la elirejo kaj tiel provizas pli altan altecon laŭ la ekvacio de Euler.
Kompare kun altrapidaj kaj alt-efikecaj impeleroj, la efikeco de la impelero estas iomete reduktita pro pli altaj perdoj en la voluto. Ĉi tion oni povas kompensi per uzado de mezgranda heliko. Tamen, eĉ sen ĉi tiuj volutoj, varia efikeco de ĝis 87% atingeblas ĉe Maĥo-nombro de 1.0 kaj fluokoeficiento de 0.24.
La pli malgranda voluto permesas eviti koliziojn kun aliaj volutoj kiam la diametro de la granda dentrado estas reduktita. Funkciigistoj povas ŝpari kostojn ŝanĝante de 6-pola motoro al pli rapida 4-pola motoro (1000 rpm ĝis 1500 rpm) sen superi la maksimuman permesitan dentradrapidecon. Krome, ĝi povas redukti materialkostojn por helikformaj kaj grandaj dentradoj.
Entute, la ĉefa kompresoro povas ŝpari ĝis 2% de kapitalkostoj, kaj plie la motoro ankaŭ povas ŝpari 2% de kapitalkostoj. Ĉar kompaktaj volutoj estas iom malpli efikaj, la decido uzi ilin plejparte dependas de la prioritatoj de la kliento (kosto kontraŭ efikeco) kaj devas esti taksata projekto-post-projekto.
Por pliigi la kapablojn de stirado, la IGV povas esti instalita antaŭ pluraj scenejoj. Ĉi tio forte kontrastas al antaŭaj IGC-projektoj, kiuj inkluzivis IGV-ojn nur ĝis la unua fazo.
En pli fruaj iteracioj de la IGC, la vortica koeficiento (t.e., la angulo de la dua IGV dividita per la angulo de la unua IGV1) restis konstanta sendepende de ĉu la fluo estis antaŭen (angulo > 0°, reduktante premon) aŭ inverse (angulo < 0°). Se je 1° la premo pliiĝas). Ĉi tio estas malavantaĝa ĉar la signo de la angulo ŝanĝiĝas inter pozitivaj kaj negativaj vorticoj.
La nova konfiguracio permesas uzi du malsamajn vorticajn proporciojn kiam la maŝino estas en antaŭa kaj inversa vortica reĝimo, tiel pliigante la kontrolan gamon je 4% konservante konstantan efikecon.
Per enkorpigo de LS-difuzilo por la padelrado ofte uzata en BAC-oj, la plurŝtupa efikeco povas esti pliigita ĝis 89%. Ĉi tio, kombinita kun aliaj plibonigoj de la efikeco, reduktas la nombron de BAC-ŝtupoj, samtempe konservante la ĝeneralan trajnefikecon. Redukti la nombron de ŝtupoj forigas la bezonon de interradiatoro, asociitaj procezaj gasaj tubaroj, kaj rotoro- kaj statoro-komponentoj, rezultante en ŝparoj de 10%. Plie, en multaj kazoj eblas kombini la ĉefan aerkunpremilon kaj la akcelkunpremilon en unu maŝino.
Kiel menciite antaŭe, meza ilarrado kutime necesas inter la vaporturbino kaj la VAC. Kun la nova IGC-dezajno de Siemens Energy, ĉi tiu rula ilarrado povas esti integrita en la rapidumujon per aldono de rula ŝafto inter la piniona ŝafto kaj la granda ilarrado (4 ilaroj). Ĉi tio povas redukti la totalan linian koston (ĉefa kompresoro plus helpa ekipaĵo) je ĝis 4%.
Krome, 4-pinionaj dentradoj estas pli efika alternativo al kompaktaj volvaĵmotoroj por ŝanĝi de 6-polaj al 4-polaj motoroj en grandaj ĉefaj aerkunpremiloj (se ekzistas ebleco de voluta kolizio aŭ se la maksimuma permesita piniona rapido estos reduktita). ) pasinteco.
Ilia uzo ankaŭ fariĝas pli ofta en pluraj merkatoj gravaj por industria senkarbonigo, inkluzive de varmopumpiloj kaj vaporkunpremo, same kiel CO2-kunpremo en evoluoj de karbona kaptado, utiligo kaj stokado (CCUS).
Siemens Energy havas longan historion en la dizajnado kaj funkciigado de interregilaj elektrocentraloj (IGC-oj). Kiel montras la supre menciitaj (kaj aliaj) esplor- kaj evoluigaj klopodoj, ni estas deciditaj kontinue novigi ĉi tiujn maŝinojn por plenumi unikajn aplikaĵajn bezonojn kaj kontentigi la kreskantajn merkatajn postulojn por pli malaltaj kostoj, pliigita efikeco kaj pliigita daŭripovo. KT2
Afiŝtempo: 28-a de aprilo 2024