Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Теплообменник утилизации тепла, извлекающий тепло из потока горячих газов.
Energy recovery heat exchanger that recovers heat from a hot gas stream
Парогенератор утилизации тепла (ПГУТ) – это теплообменник утилизации энергии, извлекающий тепло из потока горячих газов, например, от газотурбинной установки или другого потока отходящих газов. Он производит пар, который может быть использован в технологическом процессе (когенерация) или для привода паровой турбины (комбинированный цикл).
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).
ГРСГ
HRSG состоят из четырех основных компонентов: экономизатора, испарителя, перегревателя и предварительного подогревателя воды. Различные компоненты объединяются для соответствия эксплуатационным требованиям установки. См. прилагаемую иллюстрацию общей компоновки модульного HRSG. Модульные HRSG могут классифицироваться по различным признакам, таким как направление потока выхлопных газов или количество уровней давления. В зависимости от направления потока выхлопных газов, HRSG подразделяются на вертикальные и горизонтальные типы. В горизонтальных HRSG выхлопные газы проходят горизонтально над вертикальными трубами, а в вертикальных HRSG – вертикально над горизонтальными трубами. В зависимости от уровней давления, HRSG можно разделить на одноступенчатые и многоступенчатые. Одноступенчатые HRSG имеют только один паровой барабан и генерируют пар на одном уровне давления, в то время как многоступенчатые HRSG используют два (двухступенчатые) или три (трехступенчатые) паровых барабана. Таким образом, трехступенчатые HRSG состоят из трех секций: секции низкого давления (LP), секции перегрева/среднего давления (IP) и секции высокого давления (HP). Каждая секция имеет паровой барабан и секцию испарения, где вода превращается в пар. Затем этот пар проходит через перегреватели для повышения температуры выше температуры насыщения. Элементы HRSG, контактирующие с паром и водой, подвержены широкому спектру механизмов деградации, например, ползучести, термической усталости, ползуче-усталостной, механической усталости, ускоренной коррозии под воздействием потока (FAC), коррозии и коррозионной усталости, и другим.
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.
Упакованные HRSG
Упакованные HRSG спроектированы для отгрузки с завода в полностью собранном виде. Они могут применяться в системах утилизации тепла отходящих газов или в турбинных установках (обычно мощностью до 20 МВт). Упакованный HRSG может быть оснащен водяной рубашкой, что обеспечивает возможность увеличения мощности вспомогательной горелки и повышения общей эффективности.
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.
Вариации
Некоторые HRSG включают дополнительное или канальное сжигание. Эти дополнительные горелки обеспечивают дополнительную энергию для HRSG, что приводит к увеличению производства пара и, следовательно, повышению мощности паровой турбины. Как правило, канальное сжигание обеспечивает выработку электроэнергии при более низких капитальных затратах. Поэтому оно часто используется для пиковых нагрузок. HRSG также могут быть оснащены отводящими клапанами для регулирования потока на входе в HRSG. Это позволяет газовой турбине продолжать работу при отсутствии потребности в паре или при необходимости вывода HRSG из эксплуатации. Системы контроля выбросов также могут быть расположены в HRSG. Некоторые из них могут включать селективную каталитическую нейтрализацию (SCR) для снижения выбросов оксидов азота (основной фактор образования смога и кислотных дождей) или катализатор для удаления монооксида углерода. Установка SCR существенно влияет на компоновку HRSG. Катализатор NOx наиболее эффективен при температурах между… Обычно это означает, что секция испарителя HRSG должна быть разделена, а SCR размещена между двумя секциями. В последнее время на рынок вышли некоторые низкотемпературные катализаторы NOx, позволяющие устанавливать SCR между секциями испарителя и экономизатора.
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 .
Генератор паровой системы (OTSG)
Специализированный тип ГРСГ без котловых барабанов – прямоточный парогенератор. В этой конструкции подающая вода поступает по непрерывному каналу, без разделенных секций для экономизаторов, испарителей и перегревателей. Это обеспечивает высокую гибкость, так как секции могут расширяться или сжиматься в зависимости от тепловой нагрузки, получаемой от газовой турбины. Отсутствие барабанов позволяет быстро изменять выработку пара и упрощает управление, что идеально подходит для циклической и базовой нагрузки. При правильном выборе материалов, прямоточный парогенератор (ОТГ) может работать в сухом режиме, то есть горячие выхлопные газы могут проходить через трубы без циркуляции воды внутри них. Это устраняет необходимость в обводном и отводящем каналах для выхлопных газов, которые требуются для работы газотурбинной установки с неработающим ГРСГ барабанного типа.
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.
Приложения
Восстановление тепла может широко применяться в энергетических проектах. В богатом энергоресурсами регионе Персидского залива пар из HRSG используется для опреснительных установок. Университеты – идеальные объекты для применения HRSG. Они могут использовать газовую турбину для производства надежного электроснабжения для нужд кампуса. HRSG может рекуперировать тепло от газовой турбины для производства пара/горячей воды для централизованного отопления или охлаждения. Крупные океанские суда (например, Emma Maersk) используют системы рекуперации тепла, что позволяет отключать их мазутные котлы во время движения.
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.