XANJJOU NUJUO TEXNOLOGIYA GURUHI CO., LTD.

Muallif: Lukas Bijikli, Mahsulot portfeli menejeri, Integratsiyalashgan tishli uzatmalar, Ar-ge, CO2 siqish va issiqlik nasoslari, Siemens Energy.
Ko'p yillar davomida Integratsiyalashgan tishli kompressor (IGC) havo ajratish qurilmalari uchun eng yaxshi texnologiya bo'lib kelgan. Bu asosan ularning yuqori samaradorligi bilan bog'liq bo'lib, bu kislorod, azot va inert gaz xarajatlarining pasayishiga bevosita olib keladi. Biroq, dekarbonizatsiyaga tobora ko'proq e'tibor qaratilishi IPClarga, ayniqsa samaradorlik va tartibga solish moslashuvchanligi nuqtai nazaridan yangi talablarni qo'yadi. Kapital xarajatlari, ayniqsa kichik va o'rta korxonalarda, zavod operatorlari uchun muhim omil bo'lib qolmoqda.
So'nggi bir necha yil ichida Siemens Energy havo ajratish bozorining o'zgaruvchan ehtiyojlarini qondirish uchun IGC imkoniyatlarini kengaytirishga qaratilgan bir nechta tadqiqot va ishlanmalar (IT&D) loyihalarini boshladi. Ushbu maqolada biz kiritgan ba'zi aniq dizayn yaxshilanishlari ta'kidlangan va ushbu o'zgarishlar mijozlarimizning xarajatlar va uglerodni kamaytirish maqsadlariga qanday erishishga yordam berishi mumkinligi muhokama qilingan.
Bugungi kunda havo ajratish moslamalarining aksariyati ikkita kompressor bilan jihozlangan: asosiy havo kompressori (MAC) va kuchaytiruvchi havo kompressori (BAC). Asosiy havo kompressori odatda butun havo oqimini atmosfera bosimidan taxminan 6 bargacha siqib chiqaradi. Keyin bu oqimning bir qismi BACda 60 bargacha bosimgacha siqiladi.
Energiya manbasiga qarab, kompressor odatda bug 'turbinasi yoki elektr motori tomonidan boshqariladi. Bug 'turbinasidan foydalanilganda, ikkala kompressor ham bir xil turbina tomonidan ikkita val uchlari orqali boshqariladi. Klassik sxemada bug 'turbinasi va HAC o'rtasida oraliq uzatma o'rnatilgan (1-rasm).
Elektr va bug 'turbinasi bilan ishlaydigan tizimlarda kompressor samaradorligi dekarbonizatsiya uchun kuchli omil hisoblanadi, chunki u qurilmaning energiya sarfiga bevosita ta'sir qiladi. Bu, ayniqsa, bug 'turbinalari bilan ishlaydigan MGPlar uchun muhimdir, chunki bug' ishlab chiqarish uchun issiqlikning katta qismi qazilma yoqilg'ida ishlaydigan qozonlarda olinadi.
Elektr motorlari bug 'turbinasi drayverlariga ekologik toza alternativa bo'lsa-da, ko'pincha boshqaruv moslashuvchanligiga ehtiyoj katta. Bugungi kunda qurilayotgan ko'plab zamonaviy havo ajratish zavodlari elektr tarmog'iga ulangan va qayta tiklanadigan energiyadan yuqori darajada foydalanadi. Masalan, Avstraliyada ammiak sintezi uchun azot ishlab chiqarish uchun havo ajratish qurilmalaridan (ASU) foydalanadigan va yaqin atrofdagi shamol va quyosh elektr stansiyalaridan elektr energiyasi olishi kutilayotgan bir nechta yashil ammiak zavodlarini qurish rejalashtirilgan. Ushbu zavodlarda energiya ishlab chiqarishdagi tabiiy tebranishlarni qoplash uchun tartibga solish moslashuvchanligi juda muhimdir.
Siemens Energy birinchi IGC (ilgari VK nomi bilan tanilgan) ni 1948-yilda ishlab chiqqan. Bugungi kunda kompaniya butun dunyo bo'ylab 2300 dan ortiq birlik ishlab chiqaradi, ularning aksariyati soatiga 400 000 m3 dan ortiq oqim tezligiga ega dasturlar uchun mo'ljallangan. Bizning zamonaviy MGPlarimiz bitta binoda soatiga 1,2 million kubometrgacha oqim tezligiga ega. Bularga bir bosqichli versiyalarda bosim nisbati 2,5 yoki undan yuqori bo'lgan konsol kompressorlarining reduktorsiz versiyalari va seriyali versiyalarda 6 gacha bo'lgan bosim nisbatlari kiradi.
So'nggi yillarda IGC samaradorligi, tartibga solish moslashuvchanligi va kapital xarajatlariga bo'lgan ortib borayotgan talablarni qondirish uchun biz quyida umumlashtirilgan ba'zi sezilarli dizayn yaxshilanishlarini amalga oshirdik.
Odatda birinchi MAC bosqichida ishlatiladigan bir qator pervanellarning o'zgaruvchan samaradorligi pichoq geometriyasini o'zgartirish orqali oshiriladi. Ushbu yangi pervanel bilan an'anaviy LS diffuzerlari bilan birgalikda 89% gacha va yangi avlod gibrid diffuzerlari bilan birgalikda 90% dan ortiq o'zgaruvchan samaradorlikka erishish mumkin.
Bundan tashqari, pervanelning Mach soni 1,3 dan yuqori, bu birinchi bosqichga yuqori quvvat zichligi va siqish nisbatini ta'minlaydi. Bu shuningdek, uch bosqichli MAC tizimlaridagi viteslar uzatishi kerak bo'lgan quvvatni kamaytiradi, bu esa birinchi bosqichlarda kichikroq diametrli viteslar va to'g'ridan-to'g'ri uzatmali vites qutilaridan foydalanish imkonini beradi.
An'anaviy to'liq uzunlikdagi LS qanotli diffuzer bilan taqqoslaganda, keyingi avlod gibrid diffuzerining bosqich samaradorligi 2,5% ga va boshqaruv koeffitsienti 3% ga oshdi. Bu o'sish pichoqlarni aralashtirish orqali erishiladi (ya'ni pichoqlar to'liq balandlikdagi va qisman balandlikdagi qismlarga bo'linadi). Ushbu konfiguratsiyada
Pervanel va diffuzer orasidagi oqim chiqishi an'anaviy LS diffuzer pichoqlariga qaraganda pervanelga yaqinroq joylashgan pichoq balandligining bir qismiga kamayadi. An'anaviy LS diffuzerda bo'lgani kabi, to'liq uzunlikdagi pichoqlarning oldingi qirralari pervaneldan teng masofada joylashgan bo'lib, bu pichoqlarga zarar etkazishi mumkin bo'lgan pervanel-diffuzer o'zaro ta'sirining oldini oladi.
Pichoqlarning balandligini pervanelga yaqinroq qisman oshirish pulsatsiya zonasi yaqinidagi oqim yo'nalishini ham yaxshilaydi. To'liq uzunlikdagi qanot qismining oldingi qirrasi an'anaviy LS diffuzeri bilan bir xil diametrda qolganligi sababli, gaz kelebeği chizig'iga ta'sir qilmaydi, bu esa kengroq qo'llanilish va sozlash imkonini beradi.
Suv quyish so'rish trubkasidagi havo oqimiga suv tomchilarini yuborishni o'z ichiga oladi. Tomchilar bug'lanadi va jarayon gaz oqimidan issiqlikni yutadi, shu bilan kirish haroratini siqish bosqichiga tushiradi. Bu izentropik quvvat talablarining pasayishiga va samaradorlikning 1% dan ortiq oshishiga olib keladi.
Tishli valni qattiqlashtirish sizga birlik maydoniga ruxsat etilgan kuchlanishni oshirish imkonini beradi, bu esa tish kengligini kamaytirish imkonini beradi. Bu reduktordagi mexanik yo'qotishlarni 25% gacha kamaytiradi, natijada umumiy samaradorlik 0,5% gacha oshadi. Bundan tashqari, katta reduktorda kamroq metall ishlatilgani uchun asosiy kompressor xarajatlarini 1% gacha kamaytirish mumkin.
Ushbu pervanel 0,25 gacha bo'lgan oqim koeffitsienti (φ) bilan ishlay oladi va 65 gradusli pervanellarga qaraganda 6% ko'proq bosim beradi. Bundan tashqari, oqim koeffitsienti 0,25 ga etadi va IGC mashinasining ikki oqimli dizaynida hajmli oqim 1,2 million m3/soat yoki hatto 2,4 million m3/soat ga etadi.
Yuqori phi qiymati bir xil hajm oqimida kichikroq diametrli pervaneldan foydalanish imkonini beradi va shu bilan asosiy kompressorning narxini 4% gacha kamaytiradi. Birinchi bosqich pervanelining diametrini yanada kamaytirish mumkin.
Yuqori bosim pervanelning 75° burilish burchagi orqali erishiladi, bu esa chiqish joyidagi aylana tezligi komponentini oshiradi va shu tariqa Eyler tenglamasiga muvofiq yuqori bosimni ta'minlaydi.
Yuqori tezlikdagi va yuqori samarali pervanellar bilan taqqoslaganda, pervanelning samaradorligi volyutada yuqori yo'qotishlar tufayli biroz pasayadi. Buni o'rta o'lchamli salyangoz yordamida qoplash mumkin. Biroq, bu volyutalarsiz ham, Mach soni 1,0 va oqim koeffitsienti 0,24 da 87% gacha o'zgaruvchan samaradorlikka erishish mumkin.
Kichikroq volyut katta tishli g'ildirakning diametri kamaytirilganda boshqa volyutlar bilan to'qnashuvlarning oldini olishga imkon beradi. Operatorlar ruxsat etilgan maksimal tezlikdan oshmasdan 6 qutbli motordan yuqori tezlikdagi 4 qutbli motorga (1000 rpm dan 1500 rpm gacha) o'tish orqali xarajatlarni tejashlari mumkin. Bundan tashqari, u spiral va katta tishli g'ildiraklar uchun material xarajatlarini kamaytirishi mumkin.
Umuman olganda, asosiy kompressor kapital xarajatlarda 2% gacha tejashga qodir, bundan tashqari, dvigatel ham kapital xarajatlarda 2% tejashga qodir. Yilni volyutalar biroz kamroq samarali bo'lgani uchun, ulardan foydalanish to'g'risidagi qaror ko'p jihatdan mijozning ustuvorliklariga (xarajat va samaradorlik) bog'liq va loyiha asosida baholanishi kerak.
Boshqaruv imkoniyatlarini oshirish uchun IGV bir nechta bosqichlar oldida o'rnatilishi mumkin. Bu avvalgi IGC loyihalaridan keskin farq qiladi, ular birinchi bosqichgacha faqat IGVlarni o'z ichiga olgan.
IGC ning avvalgi iteratsiyalarida, girdob koeffitsienti (ya'ni, ikkinchi IGV burchagini birinchi IGV1 burchagiga bo'lish) oqim oldinga (burchak > 0°, kamaytiruvchi bosim) yoki teskari girdob (burchak < 0) bo'lishidan qat'i nazar, doimiy bo'lib qoldi. °, bosim oshadi). Bu noqulay, chunki burchak belgisi musbat va manfiy girdoblar o'rtasida o'zgaradi.
Yangi konfiguratsiya mashina oldinga va teskari vorteks rejimida bo'lganda ikki xil vorteks nisbatlaridan foydalanish imkonini beradi, shu bilan doimiy samaradorlikni saqlab qolgan holda boshqaruv diapazonini 4% ga oshiradi.
BAClarda keng qo'llaniladigan pervanel uchun LS diffuzorini qo'shish orqali ko'p bosqichli samaradorlikni 89% gacha oshirish mumkin. Bu, boshqa samaradorlikni oshirish bilan birgalikda, umumiy poyezd samaradorligini saqlab qolish bilan birga, BAC bosqichlari sonini kamaytiradi. Bosqichlar sonini kamaytirish interkuler, tegishli jarayon gaz quvurlari va rotor va stator komponentlariga ehtiyojni yo'q qiladi, natijada 10% tejashga erishiladi. Bundan tashqari, ko'p hollarda asosiy havo kompressorini va kuchaytiruvchi kompressorni bitta mashinada birlashtirish mumkin.
Avval aytib o'tilganidek, odatda bug 'turbinasi va VAC o'rtasida oraliq uzatma talab qilinadi. Siemens Energy kompaniyasining yangi IGC dizayni bilan ushbu bo'sh uzatmani pinion vali va katta uzatma (4 uzatma) orasiga bo'sh uzatma valini qo'shish orqali uzatmalar qutisiga birlashtirish mumkin. Bu umumiy liniya narxini (asosiy kompressor va yordamchi uskunalar) 4% gacha kamaytirishi mumkin.
Bundan tashqari, 4-pinli viteslar katta asosiy havo kompressorlarida 6-qutbli motorlardan 4-qutbli motorlarga o'tish uchun ixcham aylanuvchi motorlarga samaraliroq alternativ hisoblanadi (agar volyut to'qnashuvi ehtimoli mavjud bo'lsa yoki ruxsat etilgan maksimal pinion tezligi kamaytirilsa). ) o'tmish.
Ulardan foydalanish sanoat dekarbonizatsiyasi uchun muhim bo'lgan bir qancha bozorlarda, jumladan, issiqlik nasoslari va bug'ni siqish, shuningdek, uglerodni ushlash, utilizatsiya qilish va saqlash (CCUS) ishlanmalarida CO2 siqish kabi bozorlarda tobora keng tarqalgan.
Siemens Energy kompaniyasi IGClarni loyihalash va ulardan foydalanish bo'yicha uzoq tarixga ega. Yuqoridagi (va boshqa) tadqiqot va ishlanmalar natijalaridan ko'rinib turibdiki, biz noyob dastur ehtiyojlarini qondirish va arzonroq narxlar, samaradorlikni oshirish va barqarorlikni oshirish uchun o'sib borayotgan bozor talablarini qondirish uchun ushbu mashinalarni doimiy ravishda innovatsiya qilishga sodiqmiz. KT2