O unitate pe cărbune de 250 MW cu captare post-combustie poate trimite 1,2 până la 1,6 milioane de tone de gaze arse prin absorbantul său în fiecare an. Absorbantul în sine nu este de obicei elementul limitativ. Problemele mai grele sunt termice: răcirea gazelor de ardere de la 140°C la aproximativ 45°C, furnizarea de 100 până la 150 de tone pe oră de abur de joasă presiune către refierbător și menținerea suprafețelor de schimb de căldură curate și rezistente la coroziune pentru o campanie de 20 de ani.
De aceea, unitățile de captare a carbonului ar trebui specificate ca sisteme integrate de recuperare a căldurii, nu ca o coloană independentă plus un pachet de solvenți. Echipamentul care se ocupă de răcirea gazelor de ardere, încălzirea condensului și generarea de abur din refierbător determină dacă instalația de captare își îndeplinește obiectivul de penalizare energetică sau consumă în liniște mai mult abur decât a promis cazul de proiectare. Acest articol explică unde se află acele sarcini termice, ce componente le transportă și ce trebuie verificat înainte de a emite o comandă de cumpărare.
De ce unitățile de captare a carbonului sunt mai întâi sistemele termice
Majoritatea unităților de captare a carbonului care funcționează folosesc solvenți aposi aminei. Etapa de regenerare este cea mai mare încărcare termică continuă. În funcție de formularea solventului, încărcarea CO2 și presiunea de stripare, refierbătorul consumă aproximativ 2,8 până la 3,6 GJ pe tonă de CO2 captat. Pentru o instalație de captare de 1 milion de tone pe an, asta se traduce în 100 până la 150 de tone pe oră de abur saturat, de obicei la 0,3 până la 0,5 MPa. Dacă aburul provine dintr-un ciclu de turbină existent, acesta reduce puterea netă; dacă provine de la un cazan auxiliar, adaugă costul combustibilului și emisiile.
Trei sarcini termice domină echilibrul instalației:
- Răcirea gazelor arse și îndepărtarea apei înaintea absorbantului, de obicei de la 120–160°C până la 40–50°C.
- Alimentare cu abur la refierbător la presiune și temperatură stabile, cu risc scăzut de transfer.
- Schimbul de căldură cu solvenți slab/bogați și răcirea produsului CO2, care influențează degradarea solvenților și energia de compresie.
Fiecare sarcină are un răspuns diferit de echipament. Firma comună este că schimbătoarele de căldură cu suprafață extinsă și cazanele de recuperare a căldurii reziduale pot recupera energie care altfel ar fi respinsă în apa de răcire sau în coș. Această recuperare compensează direct cererea de abur a instalației de captare.
Răcirea gazelor arse și recuperarea căldurii
Economizor pentru gazele de ardere din coada cazanului Temperatura gazelor arse de admisie | 120-200°C | | Temperatura gazelor de evacuare | 100-150°C | | Temperatura apei de alimentare la intrare | 80-120°C | | Temperatura apei de alimentare la ieșire | 150-20... Vizualizare produs → La intrarea într-o unitate de captare, gazele de ardere sunt prea fierbinți și prea umed pentru majoritatea absorbanților de amine. Stingerea directă cu apă este simplă, dar consumă apă tratată și trimite căldura recuperată în atmosferă. Un schimbător de căldură indirect recuperează căldura sensibilă în timp ce răcește gazul către fereastra absorbantului. Căldura recuperată poate preîncălzi apa de alimentare a cazanului, apa de retur pentru termoficare sau aerul de ardere.
Pentru unitățile pe cărbune și biomasă, secțiunea de răcire a gazelor arse arată adesea ca un economizor de temperatură scăzută. Provocarea de proiectare nu este coeficientul de transfer de căldură; este punctul de rouă acid. Când peretele tubului scade sub punctul de rouă al acidului sulfuric, se formează condens și începe coroziunea. Soluția practică este de a menține temperatura metalului peste punctul de rouă în timpul funcționării normale sau de a specifica materiale rezistente la coroziune, cum ar fi oțel ND, Corten sau oțel inoxidabil, unde sarcina nu poate evita condensul.
Un economizor de gaze arse la capătul din coadă este o alegere comună, deoarece poate fi integrat în aval de preîncălzitorul de aer existent, folosind căldura captată pentru a crește temperatura apei de alimentare sau pentru a genera abur de joasă presiune. Aceeași unitate poate reduce sarcina de răcire a răcitorului cu contact direct, ceea ce reduce consumul de apă și dozarea chimică. Într-o modernizare prin captură, aceasta este adesea modalitatea cu cel mai mic cost de a recupera o parte din penalizarea energetică.
Furnizare cu abur pentru regenerare: rolurile HRSG și cazanul de căldură reziduală
Cazan de căldură industrială Volumul gazelor arse |320.000 Nm³/h| | Temperatura gazelor arse la intrarea |450°C| | Temperatura gazelor arse la evacuare |100°C| | Viteza de evaporare a aburului |3,8-54,5 t/h| | Presiunea aburului |0.... Vizualizare produs → Unitățile de captare a carbonului au nevoie de abur și au nevoie de el în mod fiabil la refierbe. În centralele electrice cu ciclu combinat, generatorul de abur cu recuperare de căldură (HRSG) poate furniza abur de extracție dintr-o treaptă de presiune intermediară. În locurile industriale, un cazan de căldură reziduală poate recupera căldura din evacuarea cuptorului, poate procesa gazele reziduale sau evacuarea turbinei cu gaz pentru a produce aburul necesar. Întrebarea cheie de selecție este dacă sursa de abur poate urmări profilul de încărcare al instalației de captare fără a deranja procesul gazdă.
Un cazan de căldură reziduală proiectat pentru serviciul de captare trebuie să se ocupe de două moduri de funcționare: funcționare normală de captare și bypass de captare. În timpul bypass-ului, centrala poate vedea temperaturi mai mari ale gazelor arse sau debite diferite. Sistemul de control, dimensionarea tamburului și supraîncălzirea sau suprafețele evaporatorului trebuie să le tolereze pe ambele. Dacă refierbătorul necesită abur saturat, cazanul trebuie specificat cu spațiu adecvat pentru abur și eficiență a separatorului pentru a evita transferul, care poate murdări solventul și poate deteriora dispozitivul de decapare.
Acolo unde planta gazdă are deja un HRSG, unitatea de captare poate fi capabilă să utilizeze abur de joasă presiune din tamburul de joasă presiune sau o extracție. Acesta este adesea mai ieftin decât un cazan nou, dar nu este gratuit: aburul a trecut deja printr-o treaptă de turbină, astfel încât utilizarea acestuia pentru regenerare reduce producția de energie electrică. Un cazan dedicat pentru căldură reziduală poate uneori recupera căldura dintr-un flux care altfel ar fi aerisit, transformând un flux de deșeuri într-o sarcină de refierbe.
Selectarea componentelor: tuburi cu aripioare, materiale și curățare
Tub cu aripioare de tip H Tub OD 25-65mm Grosimea peretelui tubului ≥3mm Dimensiuni aripioare 70mm×70mm, 75mm×75mm, 95mm×89mm, etc. Grosimea aripioarelor 0,3-0,4mm Pas aripioare 3-10mm Material: Oțel carbon, inox... Vizualizare produs → În interiorul răcitorului de gaze arse al unității de captare, economizorului și preîncălzitorului apei de alimentare cu refierbător, suprafața tubului face treaba. Suprafețele extinse măresc suprafața pe partea de gaz fără a crește suprafața de presiune. Alegerea dintre tuburile cu aripioare de tip H, tuburile cu aripioare spiralate și tuburile netede afectează transferul de căldură, murdărirea și strategia de curățare.
| Parametru | Tub cu aripioare de tip H | Tub cu aripioare spiralate | Tub neted |
|---|---|---|---|
| Zona de transfer de căldură pe unitate de lungime | Moderat spre ridicat | Înalt | Scăzut |
| Rezistența la murdărie în gaz încărcat cu cenușă | bun; canalele deschise rezistă punții | Moderat; golurile aripioarelor se pot astupa | Bun, dar amprentă mare |
| Metoda de curățare | Suflante de funingine, spălare cu apă | Suflante de funingine, spălare atentă cu apă | Suflante de funingine, curatare mecanica |
| Potrivire tipică în unitatea de captare | Răcitor de gaze arse, economizor | Gaz curat sau sarcină redusă de murdărie | Înalt-temperature or abrasive duty |
Selectarea materialului urmează aceeași logică. Oțelul carbon este acceptabil peste punctul de rouă acid. Pentru temperaturi mai scăzute ale metalelor, luați în considerare clasele rezistente la coroziune sau un strat de protecție. Îmbinarea dintre tub și colector este o sudură critică: trebuie să fie etanșă sub ciclul termic, deoarece chiar și o scurgere mică poate contamina bucla de solvent sau poate crea un punct rece care accelerează coroziunea.
Accesul la murdărie și curățare ar trebui să fie decis în etapa de amenajare. O unitate de captare care arată eficientă pe un echilibru de căldură și masă poate pierde 10-15% din performanța sa de transfer de căldură în câteva luni dacă benzile de suflare a funinginei sunt blocate sau dacă pasul tubului este prea strâns pentru încărcarea de cenușă așteptată. Tuburile cu aripioare de tip H sunt adesea alese pentru gazele de ardere derivate din cărbune, deoarece canalele lor drepte sunt mai ușor de curățat decât aripioarele spiralate dense.
Achiziții și verificări ale riscurilor tehnice
Schimbătoarele de căldură și cazanele de căldură reziduală dintr-o unitate de captare a carbonului sunt părți sub presiune. Ele trebuie să fie proiectate, sudate, inspectate și documentate conform unui cod recunoscut. În majoritatea proiectelor internaționale, se aplică Secțiunea I sau Secțiunea VIII Codul cazanelor și recipientelor sub presiune ASME, în funcție de componentă și jurisdicție. ISO 9001 și ISO 3834-2 oferă cadrul de management al calității și fabricarea sudurii. Pentru o listă de verificare practică a conformității componentelor sub presiune, consultați aceasta Ghid de conformitate ASME pentru piese de presiune pentru ingineri .
Înainte de a atribui un contract, puneți trei întrebări:
- Poate furnizorul să realizeze evaluarea termică și proiectarea mecanică împreună sau transmite o fișă de date unui producător? Unitățile de captare au adesea spațiu îngust pe teren și condiții variabile ale gazelor de ardere. Un furnizor care poate efectua verificări ale aportului de căldură și poate converti desenele de proiect în desene de fabricație reduce riscul interfeței.
- Care este planul de sudare și inspecție? Liniile de sudare automate plus imagistica radiografică sau cu raze X în timp real nu sunt detalii de marketing; ei determină dacă sudurile de la tub la header trec testul de scurgere de heliu și supraviețuiesc ciclurilor termice.
- Care este dovezile privind livrarea și capacitatea? Proiectele mari EPC au nevoie de vizibilitate tonaj. Un producător cu producție anuală de peste 20.000 de tone și experiență în industria energetică, petrochimică și grea poate absorbi, de obicei, modificările de program mai bine decât un atelier mic.
De asemenea, ajută la revizuirea experienței de inginerie a producătorului și a experienței de export înainte de clarificarea ofertei tehnice. Pentru proiectele din mai multe jurisdicții, pachetele de documentație, trasabilitatea materialelor și coordonarea inspecțiilor de la terți contează la fel de mult ca proiectarea termică. Un furnizor care a livrat în peste 50 de țări este mai probabil să aibă deja proceduri pentru acele cerințe. Puteți revizui antecedentele de inginerie și fabricație ale producătorului ca parte a procesului de precalificare.
Unitățile de captare a carbonului reușesc sau eșuează la integrarea căldurii. Absorbantul și solventul atrag cea mai mare atenție, dar răcitorul de gaze de ardere, economizorul, cazanul de căldură reziduală și suprafețele cu tuburi cu aripioare decid de cât abur are nevoie de fapt refierbătorul și cât de mult din penalizarea energetică a instalației poate fi recuperată. Începeți din timp specificația termică, păstrați punctul de rouă acid și marginile de murdărie vizibile în aspect și alegeți furnizori de piese sub presiune care pot demonstra conformitatea cu codul, calitatea sudurii și capacitatea de livrare EPC mare. Făcut bine, echipamentul de recuperare a căldurii nu este un supliment la unitatea de captare; este partea care face ca unitatea de captare să fie durabilă din punct de vedere economic.
