Автор: Lukas Bijikli, өнім портфолио менеджері, интеграцияланған беріліс жетектері, ғылыми жетектер, ҒЗТ және DE2 сығымдау және жылу сорғылары, Siemens Energy.
Көптеген жылдар бойы интеграцияланған беріліс компрессоры (IGC) ауа бөлуге арналған өсімдіктерді таңдау технологиясы болды. Бұл негізінен олардың жоғары тиімділігіне байланысты, ол оттегі, азотты және инертті газ шығындарының төмендеуіне әкеледі. Алайда, декарбонизацияға бағытталған бағдарлау, әсіресе тиімділік және нормативтік икемділік бойынша жаңа талаптарды ұсынады. Күрделі шығындар зауыт операторларының, әсіресе шағын және орта бизнес үшін маңызды фактор болып қала береді.
Соңғы бірнеше жыл ішінде Siemens Energy бірнеше зерттеулер мен әзірлемелер (ҒЗТКЖ) жобаларын әуе бөлу нарығының өзгеріп отырған қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін IGC мүмкіндіктерін кеңейтуге бағытталған бірнеше зерттеулер мен жобаларды бастады. Бұл мақалада біз жасаған кейбір нақты жетілдірулер айтылған және осы өзгерістер біздің клиенттердің құнын және көміртекті төмендету мақсаттарына қалай көмектесе алатындығын көрсетеді.
Әуе бөлінуінің көп бөлігі бүгінде екі компрессормен жабдықталған: негізгі ауа компрессоры (Mac) және ауа компрессоры (Бак). Негізгі ауа компрессоры әдетте бүкіл ауа ағынын атмосфералық қысымнан шамамен 6 барға дейін қысады. Осы ағынның бір бөлігі содан кейін бакта 60 барға дейін қысылған.
Қуат көзіне байланысты компрессорды әдетте бу турбинасы немесе электр қозғалтқышымен басқарады. Бу турбинасын қолданған кезде, екі компрессорларды екі турбинамен екі турбинамен басқарады. Классикалық схемада бу турбинасы мен HAC арасында аралық беріліс орнатылады (1-сурет).
Электрлік басқарылатын және бу турбиналық жүйелерінде компрессордың тиімділігі де, компрессордың тиімділігі - бұл декарбонизацияға арналған қуатты тұтқасы, өйткені ол қондырғының қуат тұтынуына тікелей әсер етеді. Бұл әсіресе бу турбиналарымен басқарылатын MGPS үшін өте маңызды, өйткені бу шығаратын жылудың көп бөлігі Fossil отынмен жұмыс істейтін қазандықтарда алынады.
Электр қозғалтқыштары бу турбиналық дискілеріне жасыл балама болса да, бақылау икемділігіне көбінесе қажеттілік бар. Бүгінгі таңда салынатын көптеген заманауи ауа бөліну зауыттары жел-байланысы және жаңартылатын энергияны пайдалану деңгейі жоғары. Мысалы, Австралияда аммиак синтезі үшін азот алу үшін ауа бөліну қондырғыларын (ASU) пайдаланатын бірнеше жасыл аммиак қондырғыларын салу жоспарлары бар және жел мен күн сәулесінен электр энергиясын алады деп күтілуде. Бұл өсімдіктерде нормативтік икемділік электр энергиясын өндірудегі табиғи ауытқуларды өтеу үшін өте маңызды.
Siemens Energy алғашқы IGC (бұрынғы VK) дамыды. Бүгінгі таңда компания бүкіл әлем бойынша 2300 данадан астам өнім шығарады, олардың көпшілігі 400 000 м3 / сағ. Біздің заманауи MGP-ді бір ғимаратта сағатына 1,2 миллион текше метрге дейін ағындық деңгейі бар. Олардың құрамында қысым коэффициенттерінің едәуір нұсқалары, қысым коэффициенттері бар, бір сатыдағы нұсқалармен 2,5 немесе одан жоғары, бір сатыдағы нұсқаларда және бір сатыға дейін, сериялық нұсқаларда 6-ға дейін.
Соңғы жылдары IGC тиімділігі, нормативтік икемділік және капиталды шығындар үшін сұраныстарды қанағаттандыру үшін біз төменде келтірілген жобалаудың белгілі бір жақсартуларын жасадық, олар төменде жинақталған.
Әдетте алғашқы Mac кезеңінде қолданылатын бірқатар кедергілердің тиімділігі пышақ геометриясына байланысты көбейеді. Осы жаңа қоздырғышпен 89% -ға дейін өзгермелі тиімділікті әдеттегі LS диффузарларымен және 90% -дан жоғары гибридтік диффузорлардың қатарына қол жеткізуге болады.
Сонымен қатар, импеллерде 1,3-тен жоғары, ол бірінші кезеңді электр қуаты тығыздығы мен сығымдау коэффициентімен қамтамасыз етеді. Бұл сонымен қатар үш сатылы MAC жүйелеріндегі берілістерді азайтады, бұл диаметрлі диаметрлі берілістер мен тікелей дискілік редукторларды пайдалануға рұқсат беруі керек қуатты азайтады.
Дәстүрлі толық ұзақ уақыт диффузормен салыстырғанда, келесі буын гибридті диффузоры 2,5% -ның артуы және 3% бақылау коэффициенті бар. Бұл өсім Пышақтарды араластыру арқылы қол жеткізіледі (яғни, пышақтар толық биіктікке және жартылай биіктікке бөлінеді). Бұл конфигурацияда
Кесілгіш пен диффузордың арасындағы ағындар пышақтың биіктігінің бір бөлігімен төмендетіледі, ол кәдімгі LS диффузорының пышақтарына қарағанда жақын орналасқан пышақтың биіктігімен азаяды. Кәдімгі LS диффузоры сияқты, толыққанды пышақтардың жетекші жиектері доңғалақты, пышақтарды зақымдауы мүмкін доңғалақты диффузордың өзара әрекетін болдырмау үшін тең.
Жартылай өсіп келе жатқан пышақтардың биіктігі кедергілерге жақындайды, сонымен қатар, пульсациялық аймақтың жанында ағымды жақсартады. Толық ұзындыққа арналған ішкі белгі учаскесінің алдыңғы жиегі бірдей диаметрі әдеттегідей болып қалады, әдеттегі LS диффузоры ретінде, дроссель желісі әсер етпейді, бұл қосымшаның кең ауқымына және баптауға мүмкіндік береді.
Су айдау су тамшыларын сору түтігіндегі ауа ағынына енгізуді қамтиды. Тамшылар тамшылары буланып, процесстің газ ағынынан жылуды сіңіреді, осылайша кіріс температурасын сығымдау сатысына дейін азайтады. Бұл исенроптық қуаттың төмендеуіне және тиімділігінің 1% -дан астам деңгейінің жоғарылауына әкеледі.
Берілістің қатаюы Тістің енін төмендетуге мүмкіндік беретін бірлікке рұқсат етілген стрессті арттыруға мүмкіндік береді. Бұл редуктордағы механикалық шығындарды 25% -ға дейін азайтады, нәтижесінде жалпы тиімділіктің 0,5% -ға дейін ұлғайтылуы мүмкін. Сонымен қатар, компрессордың негізгі шығындарын 1% -ға дейін азайтуға болады, өйткені ірі беріліс қорабында аз металл қолданылады.
Бұл импеллер 0,25-ке дейін (φ) жұмыс істеуі мүмкін және 65 дәрежелі кедергілерден 6% артық бас жеткізе алады. Сонымен қатар, ағын коэффициенті 0,25-ке жетеді, ал IGC машинасының қосарланған дизайнында, көлемді ағын, көлемді ағын 1,2 млн м3 / сағ немесе 2,4 млн метр / сағ құрайды.
PHI мәні жоғары диаметрлі доңғалақты бірдей көлемде қолдануға мүмкіндік береді, осылайша негізгі компрессордың құнын 4% дейін төмендетеді. Бірінші кезеңнің қоздырғышының диаметрі одан әрі азайтуға болады.
Жоғары басы 75 ° қоздырғыштың бұрылу бұрышымен қол жеткізіледі, бұл розеткадағы айналмалы жылдамдық компонентін жоғарылатады және осылайша Euler теңдеуіне сәйкес жоғары басшысты қамтамасыз етеді.
Жоғары жылдамдықты және жоғары тиімділігі жоғары кедергілермен салыстырғанда, вельтейдегі шығындардың арқасында импеллердің тиімділігі аздап қысқарды. Мұны орташа мөлшерде ұлулар арқылы өтеуге болады. Алайда, бұл фельттерсіз, тіпті 87% дейін өзгермелі тиімділігіне 0,0 және 0,24 ағын коэффициентінің мөлшері бойынша қол жеткізуге болады.
Кішігірім дәріс үлкен редуктордың диаметрі азайтылған кезде басқа фондармен соқтығысуды болдырмауға мүмкіндік береді. Операторлар 6-полюсті мотордан жоғары жылдамдықты 4-полюс моторына (1000 айн / мин-ден 1500 айн / мин-ге дейін) ауысу арқылы шығындарды үнемдей алады. Сонымен қатар, ол докальды және үлкен берілістер үшін материалдық шығындарды азайтуға мүмкіндік береді.
Жалпы алғанда, негізгі компрессор капитал шығындарында 2% үнемдеуі мүмкін, сонымен қатар қозғалтқыш 2%, сонымен қатар капитал шығындарына 2% үнемдей алады. Шағын фигуралар біршама азырақ, өйткені оларды пайдалану туралы шешім көбінесе клиенттің басымдықтарына («құнының тиімділігіне» байланысты және жобалық негізде бағалануы керек.
Басқару мүмкіндіктерін арттыру үшін, IGV-ді бірнеше кезеңнің алдында орнатуға болады. Бұл алдыңғы IGC жобаларына қарағанда, оның ішінде IGV-ді бірінші кезеңге дейін енгізеді.
IGC-дің бұрынғы итерацияларында, құйынды коэффициентте (яғни, екінші Игв бірінші Игв бұрышы) ағымның алға қойылғанына қарамастан (бұрышы> 0 °, 0 °, төмендететін) немесе кері құйынды (бұрыш) немесе кері құйынды (бұрыш). °, қысым жоғарылайды). Бұл қолайсыз, өйткені бұрыштың белгісі оң және теріс құйындар арасында өзгереді.
Жаңа конфигурация контейнер екі түрлі Vortex арақатынасын машина алға және кері құйынды режимінде пайдалануға мүмкіндік береді, осылайша бақылау диапазонын тұрақты тиімділікті сақтай отырып, 4% -ға арттырады.
BACS-те қолданылатын доңғалақты диффузорды қосу арқылы көп сатылы тиімділікті 89% дейін арттыруға болады. Бұл басқа тиімділіктің жақсаруымен біріктірілген, пойыздардың жалпы тиімділігін арттыру кезінде бактілер санын азайтады. Кезеңдер санын азайту CORCOONSER, онымен байланысты технологиялық газ құбырлары және роторлы және статор компоненттерінің қажеттілігін жояды, нәтижесінде 10% үнемдеу қажет. Сонымен қатар, көптеген жағдайларда ауа компрессорын және үдеткіш компрессорды бір машинада біріктіруге болады.
Жоғарыда айтылғандай, бей-жай беріліс, әдетте, бу турбинасы мен вактар арасында қажет. Siemens Energy жаңа IGC дизайнымен, бұл idler редукторы Pinion білігі мен үлкен редуктор арасында idler білігін қосып, редукторға біріктіруге болады (4 беріліс). Бұл жалпы желінің құнын (негізгі компрессор плюс қосалқы жабдықтары) 4% дейін төмендетуі мүмкін.
Бұған қоса, 4-пинонық редукторы 6-полюстен 4-полюстен ауысу үшін, 6-полюстің 4-полюске ауысу үшін тиімді балама болып табылады (егер вертуалды соқтығысу мүмкіндігі бар болса немесе шекті соқтығысу мүмкіндігі азаяды). ) өткен.
Оларды қолдану өндірістік декарьденизация, оның ішінде жылу сорғылары мен бу сығылуын, сондай-ақ көміртекті тарту, кәдеге жарату және сақтау (CCUS) бойынша сығымдау үшін маңызды болып табылады.
Siemens Energy бағдарламасы IGCS жобалау мен жұмысының ұзақ тарихы бар. Жоғарыда айтылған (және басқа) ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар дәлелдейді, біз осы машиналарға осы машиналарды үнемі жаңартып отыруға және шығындар аз шығындарға, тиімділігіне және тұрақтылықты арттырады. Кт2
POST уақыты: сәуір-28-2024