Otè: Lukas Bijikli, Manadjè Pòtfolyo Pwodwi, Transmisyon Angrenaj Entegre, R&D Konpresyon CO2 ak Ponp Chalè, Siemens Energy.
Pandan plizyè ane, Konpresè Entegre ak Angrenaj (IGC) la te teknoloji ki pi pito pou plant separasyon lè yo. Sa a se sitou akòz gwo efikasite yo, ki mennen dirèkteman nan rediksyon pri pou oksijèn, azòt ak gaz inaktif. Sepandan, atansyon k ap grandi sou dekarbonizasyon an mete nouvo demand sou IPC yo, espesyalman an tèm de efikasite ak fleksibilite regilasyon. Depans kapital kontinye ap yon faktè enpòtan pou operatè plant yo, espesyalman nan ti ak mwayen antrepriz yo.
Pandan kèk dènye ane yo, Siemens Energy te lanse plizyè pwojè rechèch ak devlopman (R&D) ki vize elaji kapasite IGC yo pou satisfè bezwen chanjan mache separasyon lè a. Atik sa a mete aksan sou kèk amelyorasyon espesifik nan konsepsyon nou te fè epi li diskite kijan chanjman sa yo ka ede satisfè objektif kliyan nou yo pou rediksyon pri ak kabòn.
Pifò inite separasyon lè jodi a ekipe ak de konpresè: yon konpresè lè prensipal (MAC) ak yon konpresè lè pou ranfòse (BAC). Konpresè lè prensipal la tipikman konprese tout koule lè a soti nan presyon atmosferik rive nan apeprè 6 bar. Yon pòsyon nan koule sa a konprese plis nan BAC a rive nan yon presyon ki rive jiska 60 bar.
Selon sous enèji a, konpresè a anjeneral mache ak yon turbin vapè oswa yon motè elektrik. Lè w ap itilize yon turbin vapè, tou de konpresè yo mache ak menm turbin nan atravè de bout aks. Nan konplo klasik la, yo enstale yon angrenaj entèmedyè ant turbin vapè a ak HAC a (Fig. 1).
Nan sistèm ki mache ak elektrisite ak turbin vapè, efikasite konpresè a se yon gwo levye pou dekarbonizasyon paske li gen yon enpak dirèk sou konsomasyon enèji inite a. Sa a patikilyèman enpòtan pou MGP ki mache ak turbin vapè, piske pifò chalè pou pwodiksyon vapè a jwenn nan chodyè ki mache ak konbistib fosil.
Malgre ke motè elektrik yo bay yon altènatif ki pi ekolojik pase motè turbin vapè yo, souvan gen yon pi gwo bezwen pou fleksibilite kontwòl. Anpil plant separasyon lè modèn k ap konstwi jodi a konekte ak rezo a epi yo itilize anpil enèji renouvlab. Pa egzanp, nan Ostrali, gen plan pou konstwi plizyè plant amonyak vèt ki pral itilize inite separasyon lè (ASU) pou pwodui azòt pou sentèz amonyak epi yo espere resevwa elektrisite nan men pak van ak solè ki toupre yo. Nan plant sa yo, fleksibilite regilasyon enpòtan pou konpanse pou varyasyon natirèl nan pwodiksyon elektrisite.
Siemens Energy te devlope premye IGC a (ansyen VK) an 1948. Jodi a konpayi an pwodui plis pase 2,300 inite atravè lemond, anpil ladan yo fèt pou aplikasyon ki gen debi ki depase 400,000 m3/h. MGP modèn nou yo gen yon debi ki rive jiska 1.2 milyon mèt kib pa èdtan nan yon sèl bilding. Sa yo enkli vèsyon san angrenaj konpresè konsòl ak rapò presyon jiska 2.5 oswa plis nan vèsyon yon sèl etap ak rapò presyon jiska 6 nan vèsyon seri.
Nan dènye ane sa yo, pou satisfè demand k ap ogmante pou efikasite IGC, fleksibilite regilasyon ak depans kapital, nou te fè kèk amelyorasyon remakab nan konsepsyon, ki rezime anba a.
Efikasite varyab yon kantite enpèlè ki tipikman itilize nan premye etap MAC la ogmante lè yo varye jeyometri lam la. Avèk nouvo enpèlè sa a, yo ka reyalize efikasite varyab jiska 89% an konbinezon ak difizè LS konvansyonèl yo epi plis pase 90% an konbinezon ak nouvo jenerasyon difizè ibrid yo.
Anplis de sa, enpèlè a gen yon nimewo Mach ki pi wo pase 1.3, sa ki bay premye etap la yon dansite puisans ak yon rapò konpresyon ki pi wo. Sa diminye tou puisans ke angrenaj nan sistèm MAC twa etap yo dwe transmèt, sa ki pèmèt itilizasyon angrenaj ki gen pi piti dyamèt ak bwat vitès transmisyon dirèk nan premye etap yo.
Konpare ak difizè tradisyonèl LS longè konplè a, difizè ibrid pwochen jenerasyon an gen yon efikasite etap ogmante de 2.5% ak yon faktè kontwòl de 3%. Ogmantasyon sa a reyalize lè yo melanje lam yo (sa vle di lam yo divize an seksyon wotè konplè ak wotè pasyèl). Nan konfigirasyon sa a
Debi ki soti ant turbine a ak difizè a redwi pa yon pòsyon nan wotè lam la ki sitiye pi pre turbine a pase lam yon difizè LS konvansyonèl. Menm jan ak yon difizè LS konvansyonèl, kwen ki devan lam konplè yo egal distans ak turbine a pou evite entèraksyon turbine-difizè ki ta ka domaje lam yo.
Ogmante wotè lam yo pasyèlman pi pre turbine a amelyore direksyon koule a toupre zòn pulsasyon an. Paske kwen ki devan seksyon lam konplè a rete menm dyamèt ak yon difizè LS konvansyonèl, liy akseleratè a pa afekte, sa ki pèmèt yon pi gwo seri aplikasyon ak reglaj.
Enjeksyon dlo enplike enjekte gout dlo nan kouran lè a nan tib aspirasyon an. Gout yo evapore epi absòbe chalè ki soti nan kouran gaz pwosesis la, kidonk diminye tanperati antre nan etap konpresyon an. Sa lakòz yon rediksyon nan bezwen pouvwa isentropik ak yon ogmantasyon nan efikasite plis pase 1%.
Ranfòse arbr angrenaj la pèmèt ou ogmante estrès admisib pou chak inite sifas, sa ki pèmèt ou diminye lajè dan an. Sa diminye pèt mekanik nan bwat vitès la jiska 25%, sa ki lakòz yon ogmantasyon nan efikasite jeneral jiska 0.5%. Anplis de sa, pri konpresè prensipal la ka redwi jiska 1% paske mwens metal itilize nan gwo bwat vitès la.
Enpeleur sa a ka fonksyone ak yon koyefisyan koule (φ) ki rive jiska 0.25 epi li bay 6% plis wotè pase enpeleur 65 degre yo. Anplis de sa, koyefisyan koule a rive nan 0.25, epi nan konsepsyon doub koule machin IGC a, koule volimik la rive nan 1.2 milyon m3/h oswa menm 2.4 milyon m3/h.
Yon valè phi ki pi wo pèmèt itilizasyon yon roue ki gen yon dyamèt ki pi piti nan menm koule volim nan, kidonk diminye pri konpresè prensipal la jiska 4%. Dyamèt roue premye etap la ka redwi plis toujou.
Yo reyalize yon wotè ki pi wo grasa ang devyasyon 75° enpeller la, ki ogmante konpozan vitès sikonferansyèl la nan sòti a e konsa bay yon wotè ki pi wo dapre ekwasyon Euler a.
Konpare ak enpèlè ki gen gwo vitès ak gwo efikasite, efikasite enpèlè a yon ti jan redwi akòz pi gwo pèt nan volut la. Sa ka konpanse lè w itilize yon kalmason gwosè mwayen. Sepandan, menm san volut sa yo, yo ka reyalize yon efikasite varyab jiska 87% ak yon nimewo Mach 1.0 ak yon koyefisyan koule 0.24.
Volut ki pi piti a pèmèt ou evite kolizyon ak lòt volut lè dyamèt gwo angrenaj la redwi. Operatè yo ka ekonomize depans lè yo chanje soti nan yon motè 6-pòl pou ale nan yon motè 4-pòl ki gen plis vitès (1000 rpm a 1500 rpm) san yo pa depase vitès maksimòm angrenaj ki otorize a. Anplis de sa, li ka diminye depans materyèl pou angrenaj elikoidal ak gwo.
An jeneral, konpresè prensipal la ka ekonomize jiska 2% nan depans kapital, epi motè a kapab ekonomize 2% tou nan depans kapital. Piske volut kontra enfòmèl ant yo yon ti jan mwens efikas, desizyon pou itilize yo depann anpil de priyorite kliyan an (pri vs efikasite) epi yo dwe evalye li sou yon baz pwojè pa pwojè.
Pou ogmante kapasite kontwòl yo, yo ka enstale IGV a devan plizyè etap. Sa a se yon gwo kontras ak pwojè IGC anvan yo, ki te sèlman enkli IGV jiska premye faz la.
Nan iterasyon IGC pi bonè yo, koyefisyan vortex la (sa vle di, ang dezyèm IGV a divize pa ang premye IGV1 la) te rete konstan kèlkeswa si koule a te an direksyon pou pi devan (ang > 0°, wotè k ap diminye) oswa an direksyon pou tounen ...
Nouvo konfigirasyon an pèmèt yo itilize de rapò vortex diferan lè machin nan an mòd vortex pou pi devan ak pou pi dèyè, kidonk ogmante ranje kontwòl la pa 4% pandan y ap kenbe efikasite a konstan.
Lè yo enkòpore yon difizè LS pou roue ki souvan itilize nan BAC yo, efikasite milti-etap la ka ogmante a 89%. Sa a, konbine avèk lòt amelyorasyon efikasite, diminye kantite etap BAC yo pandan y ap kenbe efikasite jeneral tren an. Rediksyon kantite etap yo elimine nesesite pou yon entèrefwadisè, tiyo gaz pwosesis ki asosye yo, ak konpozan rotor ak stator, sa ki lakòz yon ekonomi sou pri de 10%. Anplis de sa, nan anpil ka li posib pou konbine konpresè lè prensipal la ak konpresè ranfòsman an nan yon sèl machin.
Jan nou te mansyone pi bonè, anjeneral yo bezwen yon angrenaj entèmedyè ant turbin vapè a ak VAC la. Avèk nouvo konsepsyon IGC Siemens Energy a, yo ka entegre angrenaj sib sa a nan bwat vitès la lè yo ajoute yon arbr sib ant arbr pyon an ak gwo angrenaj la (4 angrenaj). Sa ka diminye pri total liy lan (konpresè prensipal la plis ekipman oksilyè) jiska 4%.
Anplis de sa, angrenaj 4-pinyon yo se yon altènatif ki pi efikas pase motè scroll kontra enfòmèl ant pou chanje soti nan motè 6-pol pou ale nan motè 4-pol nan gwo konpresè lè prensipal yo (si gen yon posibilite pou kolizyon volut oswa si vitès pinyon maksimòm otorize a pral redwi). ) pase.
Itilizasyon yo ap vin pi komen tou nan plizyè mache enpòtan pou dekarbonizasyon endistriyèl, tankou ponp chalè ak konpresyon vapè, osi byen ke konpresyon CO2 nan devlopman kaptire, itilizasyon ak depo kabòn (CCUS).
Siemens Energy gen yon istwa ki long nan konsepsyon ak operasyon IGC yo. Jan efò rechèch ak devlopman ki anwo yo (ak lòt) montre sa, nou angaje nou pou nou kontinye inove machin sa yo pou satisfè bezwen aplikasyon inik yo epi satisfè demand k ap grandi sou mache a pou pi ba pri, ogmantasyon efikasite ak ogmantasyon dirabilite. KT2
Dat piblikasyon: 28 avril 2024