Skriuwer: Lukas Bijikli, Produkt Portfolio Manager, yntegreare gearsprekkend, R & D CO2-kompresje en waarmtepompen, Siemens Energy.
In protte jierren hat de yntegreare gearkompressor (IGC) de technology west foar kar foar loftspuur. Dit is fral te tankjen oan har hege effisjinsje, dy't direkt liedt ta fermindere kosten foar soerstof, stikstof en inert gas. De groeiende fokus op decarbonisaasje pleatst Nije easken op IPC's, foaral yn termen fan effisjinsje en regeljouwing fleksibiliteit. Haadkosten bliuwt in wichtige faktor te wêzen foar plantenoperators, foaral yn lytse en middelgrutte bedriuwen.
De ôfrûne jierren hat Siemens-enerzjy ferskate ûndersyk en ûntwikkelingen (R & D) rjochte op it útwreidzjen fan IGC-mooglikheden om te wreidzjen om te wreidzjen om de feroarjende behoeften fan 'e loftskardermerk te foldwaan. Dit artikel markeart guon spesifike ûntwerpferbetteringen dy't wy hawwe makke en besprekt hoe't dizze feroaringen kinne helpe om te moetsjen fan ús klanten en koalstofdompels.
De measte luchtparaasje-ienheden hjoed binne foarsjoen fan twa kompressors: in haadluch-komprimaasje (MAC) en in boost luchtkompressor (BAC). De haadluch-kompresje kompresje typysk de heule loftstream fan atmosfearyske druk nei sawat 6 balke. In diel fan dizze stream wurdt dan fierder komprimeare yn 'e BAC nei in druk fan maksimaal 60 bar.
Ofhinklik fan 'e enerzjyboarne wurdt de kompresje, wurdt de kompresje meast riden troch in Steam-turbine as in elektryske motor. As jo in Steam-turbine brûke, wurde beide kompressors troch deselde turbine riden troch twilling-skaft einen. Yn it klassike skema wurdt in tuskenkear ynstalleare tusken de Steam Turbine en de HAC (Fig. 1).
Yn sawol elektrysk oandreaune en steam Turbine-oandreaun systemen, is kompresje-effisjinsje in krêftige hendel foar decarbonisaasje as it direkt hat ynfloed op it enerzjybrûk fan 'e ienheid. Dit is foaral wichtich foar MGPS Dreaun troch Steam Turbines, om't de measte hjitte foar Steam-produksje wurdt krigen yn Fossile brânstof-ûntslein boiler.
Hoewol Elektryske motors in griener alternatyf leverje oan stamturbine-skiven, is d'r faaks in gruttere ferlet fan kontrôle fleksibiliteit. In protte planten fan 'e moderne loftrekken dy't hjoed wurde boud binne, binne roaster-ferbûn en hawwe in heech nivo fan duorsume enerzjy-gebrûk. Yn Austraalje, d'r binne bygelyks ferskate planten foar Green Ammoni-planten op te bouwen dy't sille brûke om stikstof te produsearjen foar Ammonië synthesis en ferwachte om elektrisiteit te ûntfangen fan yn 'e buert fan' e buert fan 'e buert fan' e buert. Op dizze planten is regeljouwing regeljouwing kritysk om te kompensearjen foar natuerlike fluktuaasjes yn macht-generaasje.
Siemens Energy ûntwikkele de earste IGC (earder bekend as VK) yn 1948. Hjoed produseart it bedriuw mear dan 2.300-ienheden dy't wrâldwiid is ûntworpen foar applikaasjes mei streamdaren yn mear dan 400.000 m3 / h. Us moderne MGP's hawwe in streamnivo fan maksimaal 1,2 miljoen kubike meter per oere yn ien gebou. Dizze omfetsje gearset ferzjes fan konsole-komprimearders mei drukferhâldingen oant 2,5 of heger yn single-poadiumferzjes en drukferhâlding oant 6 yn seriële ferzjes.
De lêste jierren, om te foldwaan oan tanimmende easken foar igc-effisjinsje, regeljouwingsplakken en haadstêd en kapitaal hawwe wy wat opmerkings oer ûntwerp makke, dy't hjirûnder gearfette.
De fariabele effisjinsje fan in oantal ûnleilders dy't wurde brûkt yn 'e earste MAC-poadium wurdt ferhege troch te feroarsen troch it blêdgeuemetry te fariearjen. Mei dizze nije impeller, fariabele effisjinsje fan maksimaal 89% kin wurde berikt yn kombinaasje mei konvinsjonele lS-diffusers en mear dan 90% yn kombinaasje mei de nije generaasje fan hybride diffusers.
Derneist hat de impeller in machnûmer heger dan 1.3, dy't it earste poadium leveret mei in hegere macht tichtheid en kompresjeferhâlding. Dit ferminderet ek de krêft dy't gearkomt yn 'e MAC-systemen fan trije etappe moatte oerdrage, tastean fan it gebrûk fan lytsere diameter Gears en direkte drive-gearboxes yn' e earste stadia.
Yn ferliking mei de tradisjonele folsleine ferdjipping hat de folgjende ferskillende difbe-difbe-diffuser in ferhege poadium effisjinsje fan 2,5% en kontrôlefaktor fan 3%. Dizze ferheging wurdt berikt troch it mingjen fan 'e blêden (dat wol de blêden wurde ferdield yn seksjes fan' e hichte en in dielhichte). Yn dizze konfiguraasje
De streamútfier tusken de waaier en diffuser wurdt fermindere troch in diel fan 'e bladehichte dat tichterby de wûnderlikens leit as de blêden fan in konvinsjonele ls-diffuser. Lykas by in konvinsjonele LS-diffuser, binne de liedende rânen fan 'e folsleine-lingte-blades lykweardich út' e waaier om ûnspeller-diffus-ynteraksje te foarkommen dat de blades koe beskeadigje.
In protte ferheegjen fan 'e hichte fan' e blêden tichter by de waaier ferbetteret ek streamt ek streamingen ek yn 'e buert fan' e pulsaasjezone. Om't de liedende râne fan 'e folsleine lingte fan' e folsleine lingte fan 'e folsleine lingde deselde diameter bliuwt as in konvinsjonele ls-diffuser, wurdt de throttle line net beynfloede, tastean foar in breder oanbod fan tapassing en ôfstimming.
Waterynjeksje omfettet ynjeksje fan wetterdruppels yn 'e loftstream yn' e Suction Tube. De drippen ferdampje en absorbearje hjittens út 'e prosesgasstream, wêrtroch't de ûnrêstige temperatuer ferminderet oan' e kompresjestadium. Dit resulteart yn in fermindering fan isentrityske krêfteasken en in ferheging fan effisjinsje fan mear dan 1%.
Harren hurde de gearskoft lit jo de tastiene stress per ienheidsgebiet fergrutsje, wêrtroch jo kinne ferminderje de toskenbreedte. Dit ferminderet meganyske ferliezen yn 'e gearbozen yn' e gearbox troch maksimaal 25%, resulteart yn in tanimming fan it totale effisjinsje fan maksimaal 0,5%. Derneist kinne haadkompressorkosten wurde fermindere troch maksimaal 1% om't minder metaal wurdt brûkt yn 'e grutte Gearbox.
Dizze waaier kin operearje mei in streamkoëffisjint (φ) fan maksimaal 0,25 en leveret 6% mear kop dan 65-graad-impelers. Derneist berikt de streamkoffisjint 0,25, en yn it dûbelstream-ûntwerp fan 'e IGC-masine berikt de Volumetryske Flow 1,2 miljoen M3 / H of sels 2,4 miljoen M3 / H.
In hegere PHI-wearde lit it gebrûk meitsje fan in lytsere diameter-impeller op deselde folume-stream, wêrtroch de kosten fan 'e haadkompressor troch maksimaal 4% ferminderet. De diameter fan 'e earste etappe-impeller kin sels fierder wurde fermindere.
De hegere holle wurdt berikt troch de 75 °pleerske hoeke, dy't de omtredende meldingsferkear nimt by it outlet en soarget derom mei de fergeliking fan Euler.
Yn ferliking mei ymplisearders mei hege snelheid en hege effisjinsje, is de effisjinter fan 'e impirtuter in bytsje fermindere fanwege hegere ferliezen yn' e volute. Dit kin wurde kompensearre troch in middelgrutte slak te brûken. Sels sûnder dizze volutes, fariabele effisjinsje kinne maksimaal 87% wurde berikt by in Mach-nûmer fan 1.0 en in streamkoëfficient fan 0.24.
De lytsere volute lit jo botsingen foarkomme mei oare volutes te foarkommen as de diameter fan 'e grutte gear wurdt fermindere. Operators kinne kosten besparje troch te wikseljen fan in motoren fan 6-peal Motor nei in hegere snelheid 4-Poal Motor (1000 RPM oant 1500 RPM) sûnder de maksimale tastiene gearsnelheid te wikseljen. Derneist kin it materiële kosten ferminderje foar helikale en grutte gears.
Oer it algemien kin de wichtichste compressor oant 2% besparje yn 'e haadkosten, plus de motor kin 2% ek opslaan yn haadkosten. Om't kompakt volutes binne wat efkes effisjint binne, it beslút om se te brûken hinget foar it grutste part fan 'e prioriteiten fan' e klant (kosten vs.-effisjinsje) en moatte wurde beoardiele op in projekt-by-projekt basis.
Om kontrôle mooglikheden te ferheegjen, kin de IGV wurde ynstalleare foar meardere stadia. Dit is yn Stark Contrast nei foarige IGC-projekten, dy't allinich IGV's opnommen oant de earste faze.
Yn eardere iteraasjes fan 'e IGC, de Vortex-koëffisjint (oftewol, de hoeke fan' e wrâld ferdield troch de hoeke fan 'e earste igv1) bleaune as de stream nei foaren (Angle> 0 °, fermindere holle) of reverse Vortex (0) °, de druk nimt ta). Dit is neidielich omdat it teken fan 'e hoeke feroaret tusken positive en negative vortices.
De nije konfiguraasje lit twa ferskillende Vortex-ferhâldingen brûkt wurde as de masine yn foaren is en omkearde Vortex-modus, dêrtroch ferheeget it kontrôle berik troch 4% by it behâld fan konfisjinsje.
Troch in LS-diffuser te nimmen foar de impeller, faak brûkt yn Bacs, kin de misdriuw foar meardere poadium wurde ferhege nei 89%. Dit, kombineare mei oare ferbetterings fan effisjinsje, fermindert it oantal BAC-stadia by it behâld fan algemiene treineffektyf. It oantal etappen fermindere elimineart de needsaak foar in ynterkoal, byhearrende, byhearrende proses gaspiping, en rotor- en stator-komponinten, resultearje yn kosten besparring fan 10%. Derneist is yn in protte gefallen it mooglik om de haadluch-komprimaasje en de booster kompressor yn ien masine te kombinearjen.
Lykas earder neamd, is in tuskentiids gear naam normaal tusken de Steam Turbine en de VAC. Mei it nije IGC-ûntwerp fan Siemens Enerzjy kin dizze Idler Gear yn 'e Gearbox yntegrearre wurde troch in idler skacht te foegjen tusken de pinions (4 GEARS). Dit kin de totale rigelkosten ferminderje (Main Compressor Plus Axiliary-apparatuer) troch maksimaal 4%.
Derneist binne 4-pinion Gears in effisjinter alternatyf foar kompakte rôlmotors foar it wikseljen fan 6-peal oant 4-peal oant 4-peal-komprimearders (as der in mooglikheid is om te vluchtjen fan botsing as de maksimale tastiene piny-snelheid wurdt fermindere). ) Past.
Harren gebrûk wurdt ek faker yn ferskate merken dy't wichtich binne foar yndustriële desimber, ynklusyf waarmte-kompresje, lykas CO2-kompresje yn koalstofnotten (CCUS) ûntwikkeling.
Siemens Energy hat in lange skiednis fan ûntwerpen en operearjen fan IGCS. Lykas gearfoege troch it boppesteande (en oare) ynspanningen dy't wy binne begien om dizze masines kontinu te foljen om unike applikaasje te foldwaan en de groeiende merkpersoanen foar legere kosten, ferhege effisjinsje en ferhege duorsumens. Kt2
Posttiid: Apr-28-2024