Aŭtoro: Lukas Bijikli, Produkta Portfolio -Administranto, Integritaj Ilaroj, R&D CO2 -kunpremo kaj varmopumpiloj, Siemens Energy.
Dum multaj jaroj, la Integrita Gear -Kompresilo (IGC) estis la elekta teknologio por aeraj apartigaj plantoj. Ĉi tio estas plejparte pro ilia alta efikeco, kio rekte kondukas al reduktitaj kostoj por oksigeno, nitrogeno kaj inerta gaso. Tamen la kreskanta fokuso sur dekarbonigo lokas novajn postulojn al IPCoj, precipe koncerne efikecon kaj reguligan flekseblecon. Kapitala elspezo daŭre estas grava faktoro por plantaj telefonistoj, precipe en malgrandaj kaj mezgrandaj entreprenoj.
Dum la pasintaj jaroj, Siemens Energy iniciatis plurajn projektojn pri esplorado kaj disvolviĝo (R&D) celantaj vastigi IGC -kapablojn por plenumi la ŝanĝiĝantajn bezonojn de la aera apartiga merkato. Ĉi tiu artikolo emfazas iujn specifajn projektajn plibonigojn, kiujn ni faris kaj diskutas kiel ĉi tiuj ŝanĝoj povas helpi plenumi la kostojn kaj karbonajn reduktajn celojn de niaj klientoj.
Plej multaj aeraj apartigaj unuoj hodiaŭ estas ekipitaj per du kompresoroj: ĉefa aera kompresoro (MAC) kaj akcelo de aera kompresoro (BAC). La ĉefa aera kompresoro tipe kunpremas la tutan aerfluon de atmosfera premo ĝis proksimume 6 bar. Porcio de ĉi tiu fluo tiam estas plu kunpremita en la BAC al premo de ĝis 60 bar.
Depende de la energifonto, la kompresoro estas kutime movata de vapora turbino aŭ elektra motoro. Kiam vi uzas vaporan turbinon, ambaŭ kompresoroj estas pelataj de la sama turbino tra ĝemelaj ŝafaj pintoj. En la klasika skemo, intera ilaro estas instalita inter la vapora turbino kaj HAC (Fig. 1).
Ambaŭ elektre movitaj kaj vaporaj turbinoj movitaj sistemoj, kompresora efikeco estas potenca levilo por dekarbonigo, ĉar ĝi rekte influas la energian konsumon de la unuo. Ĉi tio gravas precipe por MGP-oj movitaj de vaporaj turbinoj, ĉar plejparto de la varmego por produktado de vaporoj estas akirita en fosiliaj brulaĵoj.
Kvankam elektraj motoroj provizas pli verdan alternativon al vaporaj turbinoj, ofte estas pli granda bezono de kontrolo -fleksebleco. Multaj modernaj aeraj apartigaj plantoj konstruataj hodiaŭ estas krad-konektitaj kaj havas altan nivelon de renovigebla energio. En Aŭstralio, ekzemple, estas planoj konstrui plurajn verdajn amoniajn plantojn, kiuj uzos aerajn apartigajn unuojn (ASU) por produkti nitrogenon por sintezo de amonia kaj atendas ricevi elektron de proksimaj vento kaj sunaj bienoj. Ĉe ĉi tiuj plantoj, reguliga fleksebleco estas kritika por kompensi naturajn fluktuojn en energio.
Siemens Energy disvolvis la unuan IGC (antaŭe konata kiel VK) en 1948. Hodiaŭ la kompanio produktas pli ol 2.300 ekzemplerojn tutmonde, multaj el kiuj estas desegnitaj por aplikoj kun fluoj pli ol 400.000 m3/h. Niaj modernaj MGPoj havas fluon de ĝis 1,2 milionoj da kubaj metroj hore en unu konstruaĵo. Ĉi tiuj inkluzivas senmovajn versiojn de konzolaj kompresoroj kun premaj proporcioj ĝis 2,5 aŭ pli altaj en unu-etaĝaj versioj kaj premaj proporcioj ĝis 6 en seriaj versioj.
En la lastaj jaroj, por plenumi kreskantajn postulojn pri IGC -efikeco, reguliga fleksebleco kaj kapitalkostoj, ni faris iujn rimarkindajn projektajn plibonigojn, kiuj estas resumitaj sube.
La ŝanĝiĝema efikeco de kelkaj ŝprucaĵoj tipe uzitaj en la unua MAC -stadio estas pliigita per variado de la klinga geometrio. Kun ĉi tiu nova pelilo, ŝanĝiĝemaj 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 pelilo havas Mach -nombron pli altan ol 1.3, kiu provizas la unuan etapon kun pli alta potenca denseco kaj kunpremo. Ĉi tio ankaŭ reduktas la potencon, kiun dentaĵoj en tri-etaĝaj MAC-sistemoj devas transdoni, permesante la uzon de pli malgrandaj diametraj dentaĵoj kaj rektaj veturadaj skatoloj en la unuaj stadioj.
Kompare kun la tradicia plenlonga LS Vane-difuzilo, la sekva generacia hibrida difuzilo havas pliigitan stadian efikecon de 2,5% kaj kontrolfaktoro de 3%. Ĉi tiu kresko estas atingita per miksado de la klingoj (t.e. la klingoj estas dividitaj en plen-altecajn kaj partajn altecajn sekciojn). En ĉi tiu agordo
La fluo -eligo inter la pelilo kaj disvastigilo estas reduktita de parto de la klinga alteco, kiu situas pli proksime al la pelilo ol la klingoj de konvencia LS -disvastigilo. Kiel ĉe konvencia LS-difuzilo, la ĉefaj randoj de la plenlongaj klingoj estas ekvilibraj de la pelilo por eviti interagadon de pelilo-disvastigilo, kiu povus damaĝi la klingojn.
Parte pliigi la altecon de la klingoj pli proksime al la pelilo ankaŭ plibonigas fluan direkton proksime al la pulsa zono. Ĉar la ĉefa rando de la plenlonga vane-sekcio restas la sama diametro kiel konvencia LS-difuzilo, la akcia linio ne estas tuŝita, ebligante pli larĝan gamon de apliko kaj agordo.
Akva injekto implikas injekti akvon -gutojn en la aerfluon en la suĉa tubo. La gutetoj forvaporiĝas kaj sorbas varmon de la proceza gasfluo, tiel reduktante la enirejan temperaturon al la kunprema stadio. Ĉi tio rezultigas redukton de izentropaj potencaj postuloj kaj pliigon de efikeco de pli ol 1%.
Malhelpi la ilaron permesas vin pliigi la akcepteblan streĉon per unuo -areo, kio ebligas al vi malpliigi la dentan larĝon. Ĉi tio reduktas mekanikajn perdojn en la ilaro ĝis 25%, rezultigante pliigon de totala efikeco de ĝis 0,5%. Krome, ĉefaj kompresoraj kostoj povas esti reduktitaj ĝis 1% ĉar malpli da metalo estas uzata en la granda ilaro.
Ĉi tiu pelilo povas funkcii kun flua koeficiento (φ) de ĝis 0,25 kaj provizas 6% pli da kapo ol 65 -gradaj peliloj. Krome, la fluo-koeficiento atingas 0,25, kaj en la duoble-flua dezajno de la IGC-maŝino, la volumetra fluo atingas 1,2 milionojn da m3/h aŭ eĉ 2,4 milionoj da m3/h.
Pli alta PHI -valoro permesas la uzon de pli malgranda diametro -pelilo ĉe la sama volumena fluo, tiel reduktante la koston de la ĉefa kompresoro ĝis 4%. La diametro de la unua etapo -pelilo povas esti reduktita ankoraŭ pli.
La pli alta kapo estas atingita per la 75 ° -pelila deflanka angulo, kiu pliigas la cirkonferencan rapidan komponenton ĉe la elirejo kaj tiel provizas pli altan kapon laŭ la ekvacio de Euler.
Kompare kun altrapidaj kaj altrapidaj peliloj, la efikeco de la pelilo estas iomete reduktita pro pli altaj perdoj en la voluto. Ĉi tio povas esti kompensita per uzado de mezgranda heliko. Tamen, eĉ sen ĉi tiuj volutoj, ŝanĝiĝema efikeco de ĝis 87% povas esti atingita ĉe Mach -nombro de 1,0 kaj flua koeficiento de 0,24.
La pli malgranda voluto permesas eviti koliziojn kun aliaj volutoj kiam la diametro de la granda ilaro estas reduktita. Funkciigistoj povas ŝpari kostojn ŝanĝante de 6-polusa motoro al pli alta rapideca 4-polusa motoro (1000 rpm al 1500 rpm) sen superi la maksimuman permeseblan ilaron. Aldone, ĝi povas redukti materialajn kostojn por helicaj kaj grandaj dentaĵoj.
Entute, la ĉefa kompresoro povas ŝpari ĝis 2% en kapitalkostoj, plus la motoro ankaŭ povas ŝpari 2% en 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 taksataj sur projekto-per-projekta bazo.
Por pliigi kontrolajn kapablojn, la IGV povas esti instalita antaŭ multnombraj stadioj. Ĉi tio estas tre kontraste al antaŭaj IGC -projektoj, kiuj nur inkluzivis IGV -ojn ĝis la unua fazo.
En pli fruaj iteracioj de la IGC, la vorteca koeficiento (t.e., la angulo de la dua IGV dividita laŭ la angulo de la unua IGV1) restis konstanta sendepende de ĉu la fluo estis antaŭen (angulo> 0 °, reduktante kapon) aŭ inversan vorticon (angulo <0). °, la premo pliiĝas). Ĉi tio estas malavantaĝa ĉar la signo de la angulo ŝanĝiĝas inter pozitivaj kaj negativaj vorticoj.
La nova agordo permesas du malsamajn vortecajn rilatojn uzi kiam la maŝino estas antaŭen kaj inversa vorteca reĝimo, tiel pliigante la kontrolan gamon je 4% konservante konstantan efikecon.
Per korpigado de LS-disvastigilo por la pelilo ofte uzata en BACS, la multpaĝa efikeco povas esti pliigita al 89%. Ĉi tio, kombinita kun aliaj efikecaj plibonigoj, reduktas la nombron de BAC -stadioj konservante totalan trajnan efikecon. Redukti la nombron da stadioj forigas la bezonon de interkooler, asociita proceza gaso -tubaro, kaj rotor kaj stator -komponentoj, rezultigante kostajn ŝparadojn de 10%. Aldone, en multaj kazoj eblas kombini la ĉefan aeran kompresoron kaj la akcelan kompresoron en unu maŝino.
Kiel menciite antaŭe, intermedia ilaro estas kutime bezonata inter la vapora turbino kaj la VAC. Kun la nova IGC -dezajno de Siemens Energy, ĉi tiu malrapida ilaro povas esti integrigita en la ilaron aldonante malrapidan ŝafton inter la pinjona ŝafto kaj la granda ilaro (4 dentaĵoj). Ĉi tio povas redukti la tutan linian koston (ĉefa kompresoro plus helpa ekipaĵo) ĝis 4%.
Aldone, 4-pinionaj dentaĵoj estas pli efika alternativo al kompaktaj movaj motoroj por ŝanĝi de 6-polaj al 4-polaj motoroj en grandaj ĉefaj aeraj kompresoroj (se ekzistas ebleco de voluta kolizio aŭ se la maksimuma akceptebla pinton-rapideco reduktiĝos). ) pasinteco.
Ilia uzo ankaŭ fariĝas pli ofta en pluraj merkatoj gravaj por industria dekarbonigo, inkluzive de varmopumpiloj kaj vaporo -kunpremo, same kiel CO2 -kunpremo en karbonaj kaptoj, uzado kaj stokado (CCUS) evoluoj.
Siemens Energy havas longan historion de projektado kaj funkciado de IGCoj. Kiel pruvas ĉi -supraj (kaj aliaj) esploroj kaj disvolvaj klopodoj, ni kompromitas kontinue novigi ĉi tiujn maŝinojn por plenumi unikajn aplikajn bezonojn kaj plenumi la kreskantajn merkatajn postulojn pri pli malaltaj kostoj, pliigita efikeco kaj pliigita daŭripovo. KT2
Afiŝotempo: Apr-28-2024