ავტორი: Lukas Bijikli, პროდუქტის პორტფელის მენეჯერი, ინტეგრირებული სიჩქარის დისკები, R&D CO2 შეკუმშვა და სითბოს ტუმბოები, Siemens Energy.
მრავალი წლის განმავლობაში, ინტეგრირებული სიჩქარის კომპრესორი (IGC) იყო არჩევანის ტექნოლოგია ჰაერის განცალკევების მცენარეებისთვის. ეს ძირითადად მათი მაღალი ეფექტურობის გამო ხდება, რაც პირდაპირ იწვევს ჟანგბადის, აზოტისა და ინერტული გაზის ხარჯების შემცირებას. ამასთან, მზარდი ყურადღება გამახვილებულია დეკარბონიზაციაზე ახალ მოთხოვნებს IPC– ებზე, განსაკუთრებით ეფექტურობისა და მარეგულირებელი მოქნილობის თვალსაზრისით. კაპიტალური ხარჯები კვლავ მნიშვნელოვანი ფაქტორია მცენარეთა ოპერატორებისთვის, განსაკუთრებით მცირე და საშუალო ზომის საწარმოებში.
ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში, Siemens Energy– მა წამოიწყო რამდენიმე კვლევისა და განვითარების (R&D) პროექტი, რომელიც მიზნად ისახავს IGC შესაძლებლობების გაფართოებას ჰაერის განცალკევების ბაზრის ცვალებადი საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად. ეს სტატია ხაზს უსვამს ჩვენს მიერ გაკეთებულ დიზაინის სპეციფიკურ გაუმჯობესებას და განიხილავს, თუ როგორ შეიძლება ამ ცვლილებებმა ხელი შეუწყოს ჩვენი მომხმარებლების ღირებულებისა და ნახშირბადის შემცირების მიზნების მიღწევას.
ჰაერის განცალკევების უმეტესობა დღეს აღჭურვილია ორი კომპრესორით: მთავარი საჰაერო კომპრესორი (MAC) და გამაძლიერებელი საჰაერო კომპრესორი (BAC). მთავარი ჰაერის კომპრესორი, როგორც წესი, შეკუმშავს ჰაერის მთელ ნაკადს ატმოსფერული წნევიდან დაახლოებით 6 ბარამდე. ამ ნაკადის ნაწილი შემდეგ კიდევ უფრო შეკუმშულია BAC– ში 60 ბარამდე ზეწოლამდე.
ენერგიის წყაროდან გამომდინარე, კომპრესორი ჩვეულებრივ განპირობებულია ორთქლის ტურბინით ან ელექტროძრავით. ორთქლის ტურბინის გამოყენებისას, ორივე კომპრესორი ამოძრავებს იმავე ტურბინით ტყუპი ლილვის ბოლოებით. კლასიკურ სქემაში, შუალედური გადაცემათა კოლოფი დამონტაჟებულია ორთქლის ტურბინსა და HAC- ს შორის (ნახ. 1).
როგორც ელექტრონულად ორიენტირებული, ისე ორთქლის ტურბინით ორიენტირებული სისტემებში, კომპრესორის ეფექტურობა არის ძლიერი ბერკეტი დეკარბონიზაციისთვის, რადგან ეს პირდაპირ გავლენას ახდენს დანაყოფის ენერგიის მოხმარებაზე. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია MGP– ებისთვის, რომლებიც ამოძრავებს ორთქლის ტურბინებს, რადგან ორთქლის წარმოებისთვის სითბოს უმეტესი ნაწილი მიიღება წიაღისეული საწვავის საწვავის ქვაბებში.
მიუხედავად იმისა, რომ ელექტროძრავები უზრუნველყოფენ გამწვანებულ ალტერნატივას ორთქლის ტურბინების დრაივებისთვის, ხშირად საჭიროა კონტროლის მოქნილობის უფრო დიდი საჭიროება. დღეს აშენებული მრავალი თანამედროვე ჰაერის გამიჯვნის მცენარე ქსელში არის დაკავშირებული და აქვს განახლებადი ენერგიის მოხმარების მაღალი დონე. მაგალითად, ავსტრალიაში, გეგმავს რამდენიმე მწვანე ამიაკის მცენარის აშენებას, რომლებიც გამოიყენებენ ჰაერის განცალკევების ერთეულებს (ASUS) ამიაკის სინთეზისთვის აზოტის წარმოებას და სავარაუდოდ, ელექტროენერგიას მიიღებენ ახლომდებარე ქარის და მზის მეურნეობებიდან. ამ მცენარეებში, მარეგულირებელი მოქნილობა გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს ელექტროენერგიის წარმოებაში ბუნებრივი რყევების კომპენსაციისთვის.
Siemens Energy– მა 1948 წელს შეიმუშავა პირველი IGC (რომელიც ადრე იყო ცნობილი როგორც VK). დღეს კომპანია მთელ მსოფლიოში 2,300 ერთეულს აწარმოებს, რომელთა უმეტესობა განკუთვნილია ნაკადის განაკვეთების მქონე აპლიკაციებისთვის, ვიდრე 400,000 მ 3/სთ. ჩვენს თანამედროვე MGP– ებს აქვთ ნაკადის სიჩქარე 1,2 მილიონ კუბურ მეტრამდე საათში ერთ კორპუსში. ეს მოიცავს კონსოლის კომპრესორების გადაცემათა ვერსიებს წნევის კოეფიციენტებით 2.5-მდე ან უფრო მაღალია ერთსაფეხურიანი ვერსიით და წნევის კოეფიციენტებში 6-მდე სერიული ვერსიით.
ბოლო წლების განმავლობაში, IGC ეფექტურობის, მარეგულირებელი მოქნილობისა და კაპიტალის ხარჯების გაზრდის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, ჩვენ გავაკეთეთ დიზაინის მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება, რაც ქვემოთ მოცემულია.
რიგი იმპულსების ცვლადი ეფექტურობა, როგორც წესი, პირველ MAC ეტაპზე გამოიყენება, იზრდება დანა გეომეტრიის განსხვავებით. ამ ახალი impeller- ით, 89% -მდე ცვლადი ეფექტურობა შეიძლება მიღწეული იქნას ჩვეულებრივი LS დიფუზორებთან და 90% -ზე მეტი ჰიბრიდული დიფუზორების ახალ თაობასთან ერთად.
გარდა ამისა, impeller- ს აქვს Mach- ის რაოდენობა, ვიდრე 1.3, რაც უზრუნველყოფს პირველ ეტაპზე უფრო მაღალი სიმკვრივისა და შეკუმშვის თანაფარდობით. ეს ასევე ამცირებს ენერგიას, რომელსაც სამსაფეხურიანი MAC სისტემებში უნდა გადასცეს, რაც საშუალებას მისცემს გამოიყენოს მცირე დიამეტრის გადაცემათა კოლოფი და პირდაპირი წამყვანი გადაცემათა კოლოფი პირველ ეტაპზე.
ტრადიციული სრულმეტრაჟიანი LS Vane დიფუზორთან შედარებით, შემდეგი თაობის ჰიბრიდულ დიფუზორს აქვს გაზრდილი ეტაპის ეფექტურობა 2.5% და საკონტროლო ფაქტორი 3%. ეს ზრდა მიიღწევა პირების შერევით (ე.ი. პირები იყოფა სრულ სიმაღლეზე და ნაწილობრივ სიმაღლის სექციებად). ამ კონფიგურაციაში
ნაკადის გამომავალი ნაგავსაყრელსა და დიფუზორს შორის მცირდება დანა სიმაღლის ნაწილით, რომელიც მდებარეობს იმპულსთან ახლოს, ვიდრე ჩვეულებრივი LS დიფუზორის პირები. როგორც ჩვეულებრივი LS დიფუზორით, სრულმეტრაჟიანი პირების წამყვანი კიდეები ტოლფასია, რომ თავიდან აიცილოს იმპულსი-დიფუზერის ურთიერთქმედება, რამაც შეიძლება ზიანი მიაყენოს პირებს.
ნაწილობრივ ზრდის პირების სიმაღლე, რომელიც უფრო ახლოს არის impeller- სთან, ასევე აუმჯობესებს ნაკადის მიმართულებას პულსაციის ზონის მახლობლად. იმის გამო, რომ სრულმეტრაჟიანი ვანის განყოფილების წამყვანი ზღვარი რჩება იგივე დიამეტრით, როგორც ჩვეულებრივი LS დიფუზორი, Throttle ხაზი გავლენას არ ახდენს, რაც საშუალებას იძლევა უფრო ფართო სპექტრი გამოიყენოს განაცხადის და შერწყმისა.
წყლის ინექცია გულისხმობს წყლის წვეთების ჩასვლას ჰაერის ნაკადში შეწოვის მილში. წვეთები აორთქლდება და შთანთქავს სითბოს პროცესის გაზის ნაკადიდან, რითაც ამცირებს შესასვლელი ტემპერატურას შეკუმშვის ეტაპზე. ეს იწვევს იზენტროპული ენერგიის მოთხოვნების შემცირებას და 1%-ზე მეტ ეფექტურობის ზრდას.
გადაცემათა ლილვის გამკვრივება საშუალებას გაძლევთ გაზარდოთ დასაშვები სტრესი ერთეულის ფართობზე, რაც საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ კბილის სიგანე. ეს ამცირებს მექანიკურ დანაკარგებს გადაცემათა კოლოფში 25%-მდე, რის შედეგადაც გაიზარდა საერთო ეფექტურობის ზრდა 0,5%-მდე. გარდა ამისა, კომპრესორის ძირითადი ხარჯები შეიძლება შემცირდეს 1% -მდე, რადგან ნაკლები ლითონი გამოიყენება დიდ გადაცემათა კოლოფში.
ამ იმპულსს შეუძლია ფუნქციონირებდეს ნაკადის კოეფიციენტით (φ) 0.25 -მდე და უზრუნველყოფს 6% -ით მეტს, ვიდრე 65 გრადუსიანი იმპულსი. გარდა ამისა, ნაკადის კოეფიციენტი აღწევს 0.25-ს, ხოლო IGC აპარატის ორმაგი ნაკადის დიზაინში, მოცულობითი ნაკადი აღწევს 1.2 მილიონ მ 3/სთ ან თუნდაც 2.4 მილიონ მ 3/სთ.
PHI უფრო მაღალი მნიშვნელობა საშუალებას იძლევა გამოიყენოთ მცირე ზომის დიამეტრის იმპულსი იმავე მოცულობის ნაკადში, რითაც ამცირებს მთავარი კომპრესორის ღირებულებას 4%-მდე. პირველი ეტაპის გამანადგურებლის დიამეტრი შეიძლება კიდევ უფრო შემცირდეს.
უფრო მაღალი თავი მიიღწევა 75 ° იმპულსური გადახრის კუთხით, რაც ზრდის წრეწირის სიჩქარის კომპონენტს გასასვლელში და, შესაბამისად, უზრუნველყოფს უფრო მაღალ ხელმძღვანელს ეულერის განტოლების მიხედვით.
მაღალსიჩქარიან და მაღალეფექტურობასთან შედარებით, impeller- ის ეფექტურობა ოდნავ მცირდება ვოლუტში უფრო მაღალი დანაკარგების გამო. ეს შეიძლება ანაზღაურდეს საშუალო ზომის ლოკოკინით. ამასთან, ამ მოცულობის გარეშეც კი, 87% -მდე ცვლადი ეფექტურობა შეიძლება მიღწეული იქნას Mach- ის ნომერზე 1.0 და ნაკადის კოეფიციენტი 0.24.
მცირე ზომის მოცულობა საშუალებას გაძლევთ თავიდან აიცილოთ შეჯახება სხვა მოცულობებთან, როდესაც დიდი სიჩქარის დიამეტრი მცირდება. ოპერატორებს შეუძლიათ დაზოგონ ხარჯები 6-ბოძიდან ძრავისგან უფრო მაღალი სიჩქარით 4-ბოჭკოვანი ძრავის (1000 rpm- დან 1500 rpm- მდე) გადართვით, მაქსიმალური დასაშვები სიჩქარის გადაჭარბების გარეშე. გარდა ამისა, მას შეუძლია შეამციროს მატერიალური ხარჯები ჰელიკური და დიდი გადაცემებისთვის.
საერთო ჯამში, მთავარ კომპრესორს შეუძლია დაზოგოს კაპიტალის ხარჯები 2% -მდე, გარდა ამისა, ძრავას ასევე შეუძლია დაზოგოს 2% კაპიტალის ხარჯებში. იმის გამო, რომ კომპაქტური მოცულობები გარკვეულწილად ნაკლებად ეფექტურია, მათი გამოყენების გადაწყვეტილება დიდწილად დამოკიდებულია კლიენტის პრიორიტეტებზე (ხარჯები და ეფექტურობა) და უნდა შეფასდეს პროექტის მიხედვით.
საკონტროლო შესაძლებლობების გასაზრდელად, IGV შეიძლება დამონტაჟდეს მრავალი ეტაპის წინ. ეს აშკარად ეწინააღმდეგება IGC– ს წინა პროექტებს, რომელშიც მხოლოდ IGV– ს მოიცავდა პირველ ეტაპზე.
IGC– ის ადრეულ გამეორებებში, Vortex– ის კოეფიციენტი (ე.ი., მეორე IGV– ის კუთხე, რომელიც გაყოფილი იყო პირველი IGV1 კუთხეზე), მუდმივად დარჩა იმისდა მიუხედავად, იყო თუ არა ნაკადი წინ (კუთხე> 0 °, ამცირებს ხელმძღვანელს) ან საპირისპირო ხრტილის (კუთხე <0). °, წნევა იზრდება). ეს არახელსაყრელია, რადგან კუთხის ნიშანი იცვლება დადებით და უარყოფით ვორტებს შორის.
ახალი კონფიგურაცია საშუალებას იძლევა ორი განსხვავებული Vortex კოეფიციენტი გამოიყენოთ, როდესაც მანქანა წინ და საპირისპირო Vortex რეჟიმშია, რითაც იზრდება კონტროლის დიაპაზონი 4% -ით, ხოლო მუდმივი ეფექტურობის შენარჩუნებისას.
LS დიფუზორის ჩათვლით, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება BAC- ში, მრავალსაფეხურიანი ეფექტურობა შეიძლება გაიზარდოს 89%-მდე. ეს, სხვა ეფექტურობის გაუმჯობესებასთან ერთად, ამცირებს BAC სტადიების რაოდენობას, ხოლო შენარჩუნებულია მატარებლის საერთო ეფექტურობის შენარჩუნება. ეტაპების რაოდენობის შემცირება გამორიცხავს ინტერკულერის, ასოცირებული პროცესის გაზსადენის და როტორისა და სტატორის კომპონენტების საჭიროებას, რის შედეგადაც 10%ხარჯების დაზოგვა ხდება. გარდა ამისა, ხშირ შემთხვევაში შესაძლებელია ერთ მანქანაში მთავარი საჰაერო კომპრესორისა და გამაძლიერებელი კომპრესორის გაერთიანება.
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ჩვეულებრივ, შუალედური მექანიზმი საჭიროა ორთქლის ტურბინსა და VAC- ს შორის. Siemens Energy– ის ახალი IGC დიზაინით, ეს idler Gear შეიძლება ინტეგრირდეს გადაცემათა კოლოფში, Pinion shaft– სა და დიდ გადაცემას შორის (4 Gears) დამატებით ლილვის დამატებით. ამან შეიძლება შეამციროს მთლიანი ხაზის ღირებულება (მთავარი კომპრესორი პლუს დამხმარე მოწყობილობა) 4%-მდე.
გარდა ამისა, 4-პინიონის გადაცემები უფრო ეფექტური ალტერნატივაა კომპაქტური გრაგნილის ძრავისთვის, დიდი მთავარი ჰაერის კომპრესორებში 6-ბოძიდან 4-ბოძზე გადასასვლელად (თუ არსებობს მოცულობის შეჯახების შესაძლებლობა, ან თუ შემცირდება მაქსიმალური დასაშვები სიჩქარე). ) წარსული.
მათი გამოყენება ასევე უფრო ხშირია სამრეწველო დეკარბონიზაციისთვის მნიშვნელოვანია რამდენიმე ბაზარზე, მათ შორის სითბოს ტუმბოების და ორთქლის შეკუმშვისთვის, ასევე CO2 შეკუმშვა ნახშირბადის აღების, გამოყენებისა და შენახვის (CCUS) განვითარებაში.
Siemens Energy– ს აქვს IGC– ების დიზაინის და ოპერაციული ოპერაციების დიდი ისტორია. როგორც ეს დადასტურებულია ზემოხსენებული (და სხვა) კვლევისა და განვითარების მცდელობებით, ჩვენ ვალდებულნი ვართ, რომ მუდმივად გავაუმჯობესოთ ეს აპარატები, რომ დააკმაყოფილონ განაცხადის უნიკალური საჭიროებები და დააკმაყოფილონ მზარდი ბაზრის მოთხოვნები დაბალი ხარჯების, გაზრდილი ეფექტურობისა და მდგრადობის გაზრდის შესახებ. KT2
პოსტის დრო: APR-28-2024