Қызу газдан жылуды қалпына келтіретін жылу алмастырғыш
Heat recovery steam generator
Жылуды қайта пайдалану айырбастағыштары (HRSG) ыстық газдан жылуды қалпына келтіріп, бу шығарады. Экономизатор, буландырғыш, қыздырғыштан тұрады. Энергия тиімділігі!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жылуды қайтару жылу алмастырғышы ыстық газ ағынынан жылуды қайтаруға арналған.
Energy recovery heat exchanger that recovers heat from a hot gas stream
Жылуды қайтару бу генераторы (ЖЖГГ) – ыстық газ ағынынан, мысалы, жану турбинасынан немесе басқа қалдық газ ағынынан жылуды қайтаруға арналған жылу алмастырғыш. Ол процесте (қосымша өндіріс) немесе бу турбинасын (біріктірілген цикл) іске қосу үшін қолданылатын буды өндіреді.
A heat recovery steam generator (HRSG) is an energy recovery heat exchanger that recovers heat from a hot gas stream, such as a combustion turbine or other waste gas stream. It produces steam that can be used in a process (cogeneration) or used to drive a steam turbine (combined cycle).
ЖҚҚЖ
HRSG төрт негізгі компоненттен тұрады: экономизатор, буландырғыш, суперлифтер және суды алдын ала қыздырушы. Әр түрлі компоненттер бірліктің жұмыс талаптарын қанағаттандыру үшін біріктіріледі. Қоса берілген модульді HRSG жалпы орналасу схемасына қараңыз. Модульді HRSG-ларды шығарынды газдар ағынының бағыты немесе қысым деңгейлерінің саны сияқты бірнеше жолмен жіктеуге болады. Шығарынды газдар ағынына қарай HRSG тік және көлденең типтерге бөлінеді. Көлденең типтегі HRSG-да түтін газы тік түтіктердің үстінен көлденең ағылады, ал тік типтегі HRSG-да түтін газы көлденең түтіктердің үстінен тік ағылады. Қысым деңгейлеріне қарай HRSG бір қысымды және көп қысымды болып бөлінеді. Бір қысымды HRSG-де бір ғана бу барабаны болады және бу бір қысым деңгейінде өндіріледі, ал көп қысымды HRSG-де екі (қосарлы қысым) немесе үш (үштік қысым) бу барабаны қолданылады. Сондықтан үш қысымды HRSG үш бөлімнен тұрады: LP (төмен қысым) бөлімі, қайта қыздыру/IP (аралық қысым) бөлімі және HP (жоғары қысым) бөлімі. Әрбір бөлімде бу барабаны және суды буға айналдыратын буландырғыш бөлім бар. Бұл бу суперлифтер арқылы өтіп, температураны қанығу нүктесінен асырады. HRSG-нің бу және су қысымына қатысты бөліктері әр түрлі тозу механизмдеріне ұшырайды, мысалы, иілу, жылулық шаршау, иілу шаршау, механикалық шаршау, ағынмен үдетілген коррозия (FAC), коррозия және коррозия шаршау, және тағы басқалар.
HRSGs consist of four major components: the economizer, evaporator, superheater and water preheater The different components are put together to meet the operating requirements of the unit. See the attached illustration of a Modular HRSG General Arrangement. Modular HRSGs can be categorized by a number of ways such as direction of exhaust gases flow or number of pressure levels. Based on the flow of exhaust gases, HRSGs are categorized into vertical and horizontal types. In horizontal type HRSGs, exhaust gas flows horizontally over vertical tubes whereas in vertical type HRSGs, exhaust gas flow vertically over horizontal tubes. Based on pressure levels, HRSGs can be categorized into single pressure and multi pressure. Single pressure HRSGs have only one steam drum and steam is generated at single pressure level whereas multi pressure HRSGs employ two (double pressure) or three (triple pressure) steam drums. As such triple pressure HRSGs consist of three sections: an LP (low pressure) section, a reheat/IP (intermediate pressure) section, and an HP (high pressure) section. Each section has a steam drum and an evaporator section where water is converted to steam. This steam then passes through superheaters to raise the temperature beyond the saturation point. The steam and water pressure parts of an HRSG are subjected to a wide range of degradation mechanisms, for example creep, thermal fatigue, creep fatigue, mechanical fatigue, Flow Accelerated Corrosion (FAC), corrosion and corrosion fatigue, amongst others.
Қаптамадағы HRSG
Қаптамадағы HRSG-лер зауыттан толық құрастырылған күйде тасымалдану үшін жасалған. Оларды қалдық жылуды пайдалану немесе турбиналық (әдетте 20 МВт-тан төмен қуатты) жүйелерде қолдануға болады. Қаптамадағы HRSG-де сумен салқындатылатын қазандық болуы мүмкін, бұл қосымша отынды жағу мүмкіндігін арттырып, жалпы тиімділікті жақсартады.
Packaged HRSGs are designed to be shipped as a fully assembled unit from the factory. They can be used in waste heat or turbine (usually under 20 MW) applications. The packaged HRSG can have a water cooled furnace, which allows for higher supplemental firing and better overall efficiency.
Вариациялар
Кейбір HRSG құрылғыларына қосымша немесе каналдық оттегі беру жүйесі орнатылған. Бұл қосымша жанарғыштар HRSG-ге қосымша энергия береді, нәтижесінде көбірек бу өндіріледі және бу турбинасының қуаты артады. Әдетте, каналдық оттегі беру жүйесі арзан капиталдық шығындармен электр қуатын өндіруге мүмкіндік береді. Сондықтан, ол көбінесе қуаттың жоғары сұраныс кезеңдерінде қолданылады. HRSG-де HRSG-ге кіретін ағынды реттеу үшін аударма клапандар болуы мүмкін. Бұл газ турбинасының буға қажеттілік болмаған жағдайда немесе HRSG-ні тоқтату қажет болғанда жұмысын жалғастыруға мүмкіндік береді. HRSG-де шығарындыларды бақылау жүйелері де орналасуы мүмкін. Олардың кейбіреулерінде азот оксидтерін (смог пен қышқыл жаңбырдың пайда болуына елеулі үлес қосатын) азайту үшін селективті каталитикалық тотығудан тазартатын жүйе немесе көміртек оксидін жоятын катализатор болуы мүмкін. SCR жүйесін орнату HRSG құрылымын айтарлықтай өзгертеді. NOx катализаторы белгілі бір температура диапазонында ең жақсы нәтиже береді. Әдетте, бұл HRSG-нің бу өндіретін бөлімін бөліп, SCR-ді екі бөлімнің арасына орналастыру қажеттігін білдіреді. Соңғы кезде жаңа, төмен температурада жұмыс істейтін NOx катализаторлары нарыққа шықты, олар SCR-ді бу өндіретін және экономизер бөлімдерінің арасына орналастыруға мүмкіндік береді.
Some HRSGs include supplemental, or duct firing. These additional burners provide additional energy to the HRSG, which produces more steam and hence increases the output of the steam turbine. Generally, duct firing provides electrical output at lower capital cost. It is therefore often utilized for peaking operations. HRSGs can also have diverter valves to regulate the inlet flow into the HRSG. This allows the gas turbine to continue to operate when there is no steam demand or if the HRSG needs to be taken offline. Emissions controls may also be located in the HRSG. Some may contain a selective catalytic reduction system to reduce nitrogen oxides (a large contributor to the formation of smog and acid rain) or a catalyst to remove carbon monoxide. The inclusion of an SCR dramatically affects the layout of the HRSG. NOx catalyst performs best in temperatures between This usually means that the evaporator section of the HRSG will have to be split and the SCR placed in between the two sections. Some low temperature NOx catalysts have recently come to market that allow for the SCR to be placed between the evaporator and economizer sections .
Бір рет өткізілетін бу генераторы (OTSG)
Қазандық барабандары жоқ HRSG-нің ерекше түрі – бір реттік бу генераторы. Бұл конструкцияда кіретін су үздірілмей, экономайзерлер, буландырғыштар және супергидраторлар үшін бөлінген бөліктерсіз үздірілмей өтеді. Бұл газ турбинасынан түсетін жылу жүктемесіне байланысты бөлімдердің кеңеюіне немесе тарылуына мүмкіндік беретіндіктен, жоғары деңгейде икемділікті қамтамасыз етеді. Барабандардың болмауы бу өндірісін жылдам өзгертуге және басқару үшін аз айнымалыларға мүмкіндік береді, сондай-ақ циклдік және тұрақты жүктемемен жұмыс істеуге өте ыңғайлы. Дұрыс материал таңдалған жағдайда, OTSG құрғақ режимде жұмыс істей алады, яғни ыстық түтін газдары құбырлардың ішінде су ағыны болмай, құбырлар арқылы өте алады. Бұл жағу турбинасын қолдану үшін қажет айналып өтуші түтін және газды бағыттау жүйесін қажет етпейді.
A specialized type of HRSG without boiler drums is the once through steam generator. In this design, the inlet feedwater follows a continuous path without segmented sections for economizers, evaporators, and superheaters. This provides a high degree of flexibility as the sections are allowed to grow or contract based on the heat load being received from the gas turbine. The absence of drums allows for quick changes in steam production and fewer variables to control, and is ideal for cycling and base load operation. With proper material selection, an OTSG can be run dry, meaning the hot exhaust gases can pass over the tubes with no water flowing inside the tubes. This eliminates the need for a bypass stack and exhaust gas diverter system which is required to operate a combustion turbine with a drum type HRSG out of service.
Қолданбалар
Жылуды қайтару энергия жобаларында кеңінен қолданылуы мүмкін. Энергияға бай Персия шығанағы аймағында HRSG-ден шыққан бу тұзсыздандыру станцияларында пайдаланылады. Университеттер HRSG жүйелерін қолдануға ең лайықты кандидаттар болып табылады. Олар газ турбинасын кампустың қажеттілігі үшін жоғары сенімді электр энергиясын өндіруге пайдалана алады. HRSG газ турбинасынан жылуды қайтару арқылы аудандық жылыту немесе салқындату үшін бу/ыстық су өндіре алады. Ірі мұхит кемелері (мысалы, Emma Maersk) жылуды қайтаруды пайдаланады, осылайша кеме жүріп бара жатқанда олардың мұнаймен жұмыс істейтін қазандықтарын тоқтатуға болады.
Heat recovery can be used extensively in energy projects. In the energy rich Persian Gulf region, the steam from the HRSG is used for desalination plants. Universities are ideal candidates for HRSG applications. They can use a gas turbine to produce high reliability electricity for campus use. The HRSG can recover the heat from the gas turbine to produce steam/hot water for district heating or cooling. Large ocean vessels (e. g. Emma Maersk) make use of heat recovery so that their oil fired boilers can be shut down while underway.