واحدهای جذب کربن: بازیابی حرارت، خنک کننده گاز دودکش و انتخاب تجهیزات

یک واحد 250 مگاواتی زغال سنگ با جذب پس از احتراق می تواند سالانه 1.2 تا 1.6 میلیون تن گاز دودکش را از طریق جاذب خود ارسال کند. خود جاذب معمولاً مورد محدود کننده نیست. مشکلات سخت تر حرارتی هستند: خنک کردن گاز دودکش از 140 درجه سانتیگراد تا تقریباً 45 درجه سانتیگراد، تامین 100 تا 150 تن در ساعت بخار کم فشار به جوش آور، و تمیز نگه داشتن سطوح تبادل حرارت و مقاوم در برابر خوردگی برای یک کارزار 20 ساله.

به همین دلیل است که واحدهای جذب کربن باید به عنوان سیستم های یکپارچه بازیابی گرما مشخص شوند، نه به عنوان یک ستون مستقل به اضافه یک بسته حلال. تجهیزاتی که خنک کننده گازهای دودکش، گرمایش میعانات، و تولید بخار آبجوگر را کنترل می کند، تعیین می کند که آیا کارخانه جذب به هدف جریمه انرژی خود می رسد یا بی سر و صدا بیش از آنچه در مورد طرح وعده داده شده بود، بخار مصرف می کند. این مقاله توضیح می‌دهد که این وظایف حرارتی در کجا قرار می‌گیرند، کدام اجزا آن‌ها را حمل می‌کنند، و چه چیزی را قبل از صدور سفارش خرید باید بررسی کنیم.

چرا واحدهای جذب کربن ابتدا سیستم های حرارتی هستند؟

اکثر واحدهای جذب کربن عامل از حلال های آمین آبی استفاده می کنند. مرحله بازسازی بزرگترین بار حرارتی مداوم است. بسته به فرمول حلال، بارگذاری CO2 و فشار استریپر، دیگ بخار تقریباً 2.8 تا 3.6 GJ در هر تن CO2 جذب شده مصرف می کند. برای یک کارخانه جذب 1 میلیون تن در سال، این به 100 تا 150 تن در ساعت بخار اشباع، معمولاً 0.3 تا 0.5 مگاپاسکال است. اگر بخار از یک چرخه توربین موجود می آید، توان خروجی خالص را کاهش می دهد. اگر از یک دیگ کمکی باشد، هزینه سوخت و آلایندگی را افزایش می دهد.

سه وظیفه حرارتی بر تعادل گیاه غالب است:

• خنک کننده گاز دودکش و حذف آب قبل از جاذب، معمولاً از 120 تا 160 درجه سانتیگراد تا 40 تا 50 درجه سانتیگراد.
• تامین بخار ریبویلر در فشار و دمای پایدار، با ریسک انتقال کم.
• تبادل حرارتی حلال ناب/غنی و خنک کننده محصول CO2، که بر تخریب حلال و انرژی فشرده سازی تأثیر می گذارد.

هر وظیفه پاسخ تجهیزات متفاوتی دارد. موضوع رایج این است که مبدل‌های حرارتی با سطح گسترده و دیگ‌های بازیابی اتلاف گرما می‌توانند انرژی را بازیابی کنند که در غیر این صورت به آب خنک‌کننده یا پشته رد می‌شود. این بازیابی مستقیماً تقاضای بخار نیروگاه جذب را جبران می کند.

خنک کننده گاز دودکش و بازیابی حرارت

اکونومایزر گاز دودکش دم بویلر دمای گاز دودکش ورودی | 120-200 درجه سانتیگراد | | دمای گاز دودکش خروجی | 100-150 درجه سانتی گراد | | دمای آب ورودی | 80-120 درجه سانتی گراد | | دمای آب ورودی خروجی | 150-20 ... مشاهده محصول →

در ورودی واحد جذب، گاز دودکش برای اکثر جاذب های آمین خیلی داغ و خیلی مرطوب است. خاموش کردن مستقیم با آب ساده است، اما آب تصفیه شده را مصرف می کند و گرمای بازیافتی را به جو ارسال می کند. یک مبدل حرارتی غیرمستقیم در حالی که گاز را به پنجره جاذب خنک می کند، گرمای محسوس را بازیابی می کند. گرمای بازیافتی می تواند آب تغذیه دیگ بخار، آب برگشتی گرمایش محلی یا هوای احتراق را پیش گرم کند.

برای واحدهای زغال سنگ و زیست توده، بخش خنک کننده گازهای دودکش اغلب شبیه یک اکونومایزر با دمای پایین است. چالش طراحی ضریب انتقال حرارت نیست. نقطه شبنم اسیدی است. هنگامی که دیواره لوله به زیر نقطه شبنم اسید سولفوریک می افتد، تراکم شکل می گیرد و خوردگی شروع می شود. راه حل عملی این است که دمای فلز را بالاتر از نقطه شبنم در طول عملیات معمولی نگه دارید، یا مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند فولاد ND، کورتن یا فولاد ضد زنگ را مشخص کنید که در آن وظیفه نمی تواند از تراکم جلوگیری کند.

یک اکونومایزر گاز دودکش انتهایی یک انتخاب رایج است زیرا می توان آن را در پایین دست پیش گرمکن هوای موجود با استفاده از گرمای جذب شده برای افزایش دمای آب تغذیه یا تولید بخار کم فشار استفاده کرد. همین واحد می تواند بار خنک کننده روی کولر تماس مستقیم را کاهش دهد که مصرف آب و دوز شیمیایی را کاهش می دهد. در مقاوم سازی ضبط، این اغلب کم هزینه ترین راه برای پس گرفتن بخشی از جریمه انرژی است.

تامین بخار برای بازسازی: نقش دیگ بخار حرارتی HRSG و زباله

دیگ حرارتی زباله صنعتی حجم گاز دودکش |320000 نیوتن متر مکعب در ساعت| | دمای گاز ورودی |450 درجه سانتی گراد| | دمای گاز دودکش خروجی |100 درجه سانتی گراد| | سرعت تبخیر بخار |3.8-54.5 تن در ساعت| | فشار بخار |0.... مشاهده محصول →

واحدهای جذب کربن به بخار نیاز دارند و به طور قابل اعتمادی به آن در بویلر نیاز دارند. در نیروگاه های سیکل ترکیبی، مولد بخار بازیابی حرارت (HRSG) می تواند بخار استخراج را از مرحله فشار متوسط ​​تامین کند. در سایت‌های صنعتی، دیگ‌های حرارتی زباله می‌توانند گرما را از اگزوز کوره بازیابی کنند، گازهای خروجی یا خروجی توربین گاز را پردازش کنند تا بخار مورد نیاز تولید شود. سوال کلیدی انتخاب این است که آیا منبع بخار می تواند مشخصات بار کارخانه جذب را بدون برهم زدن روند میزبان دنبال کند یا خیر.

یک دیگ گرمای اتلاف که برای سرویس جذب طراحی شده است باید دو حالت عملیاتی داشته باشد: عملیات برداشت عادی و بای پس جذب. در طول بای پس، دیگ ممکن است دمای گازهای دودکش بالاتر یا نرخ های جریان متفاوت را ببیند. سیستم کنترل، اندازه درام و سطوح سوپرهیتر یا اواپراتور باید هر دو را تحمل کنند. اگر دیگ بخار به بخار اشباع شده نیاز دارد، دیگ بخار باید با فضای بخار کافی و کارایی جداکننده مشخص شود تا از انتقال آن جلوگیری شود، که می تواند حلال را آلوده کند و به استریپر آسیب برساند.

در جایی که کارخانه میزبان قبلاً یک HRSG دارد، واحد جذب ممکن است بتواند از بخار کم فشار از درام کم فشار یا استخراج استفاده کند. که اغلب ارزان تر از دیگ بخار جدید است، اما رایگان نیست: بخار قبلاً از مرحله توربین عبور کرده است، بنابراین استفاده از آن برای بازسازی، خروجی برق را کاهش می دهد. یک دیگ بخار حرارتی اختصاصی گاهی اوقات می‌تواند گرما را از جریانی که در غیر این صورت تخلیه می‌شود، بازیابی کند و جریان زباله را به وظیفه جوش‌آور تبدیل کند.

انتخاب جزء: لوله های پره دار، مواد و تمیز کردن

تیوب پره دار نوع H لوله OD 25-65mm ضخامت دیواره لوله ≥3mm ابعاد باله 70mm×70mm، 75mm×75mm، 95mm×89mm، و غیره. مشاهده محصول →

در داخل کولر گازی دودکش، اکونومایزر و پیشگرمکن آب تغذیه مجدد بویلر واحد کپچر، سطح لوله کار را انجام می دهد. سطوح گسترده بدون افزایش پوشش فشار، ناحیه سمت گاز را افزایش می‌دهند. انتخاب بین لوله‌های پره‌دار نوع H، لوله‌های پره‌دار مارپیچی و لوله‌های صاف بر انتقال حرارت، رسوب‌زدگی و استراتژی تمیز کردن تأثیر می‌گذارد.

انتخاب مواد نیز از همین منطق پیروی می کند. فولاد کربن بالاتر از نقطه شبنم اسید قابل قبول است. برای دمای پایین‌تر فلز، درجه‌های مقاوم در برابر خوردگی یا پوشش محافظ را در نظر بگیرید. اتصال لوله به سر یک جوش مهم است: باید تحت چرخه حرارتی نشتی نداشته باشد، زیرا حتی یک نشت کوچک می تواند حلقه حلال را آلوده کند یا نقطه سردی ایجاد کند که خوردگی را تسریع می کند.

رسوب زدایی و دسترسی به تمیز کردن باید در مرحله چیدمان تصمیم گیری شود. اگر مسیرهای دمش دوده مسدود شود یا سطح لوله برای بارگیری خاکستر مورد انتظار خیلی تنگ باشد، یک واحد جذب که در تعادل گرما و جرم کارآمد به نظر می رسد، می تواند 10 تا 15 درصد از عملکرد انتقال حرارت خود را در عرض چند ماه از دست بدهد. لوله های پره دار نوع H اغلب برای گازهای دودکش مشتق از زغال سنگ انتخاب می شوند زیرا کانال های مستقیم آنها راحت تر از باله های مارپیچی متراکم تمیز می شوند.

تدارکات و بررسی ریسک مهندسی

مبدل های حرارتی و دیگ های حرارت هدر رفته در یک واحد جذب کربن، قطعات تحت فشار هستند. آنها باید طراحی، جوش داده شوند، بازرسی شوند و به یک کد شناخته شده مستند شوند. در اکثر پروژه های بین المللی، بسته به جزء و حوزه قضایی، بخش I یا بخش VIII کد دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME اعمال می شود. ISO 9001 و ISO 3834-2 مدیریت کیفیت و چارچوب ساخت جوش را ارائه می دهند. برای چک لیست عملی انطباق با بخش فشار، این را ببینید راهنمای انطباق قطعه فشار ASME برای مهندسان .

قبل از اعطای قرارداد، سه سوال بپرسید:

1. آیا تامین‌کننده می‌تواند رتبه‌بندی حرارتی و طراحی مکانیکی را با هم انجام دهد یا اینکه یک دیتاشیت را به یک سازنده ارسال می‌کند؟ واحدهای کپچر اغلب دارای فضای پلات تنگ و شرایط گاز دودکش متغیر هستند. تامین کننده ای که می تواند بررسی های ورودی گرما را انجام دهد و نقشه های پروژه را به نقشه های ساخت تبدیل کند، خطر رابط را کاهش می دهد.
2. طرح جوش و بازرسی چیست؟ خطوط جوش خودکار به علاوه تصویربرداری رادیوگرافی یا اشعه ایکس در زمان واقعی جزئیات بازاریابی نیستند. آنها تعیین می کنند که آیا جوش های لوله به سر از آزمون نشت هلیوم عبور کرده و از چرخه حرارتی جان سالم به در می برند یا خیر.
3. مدارک تحویل و ظرفیت چیست؟ پروژه های بزرگ EPC نیاز به دید تناژ دارند. یک کارخانه سازنده با تولید سالانه بالای 20000 تن و تجربه در صنعت برق، پتروشیمی و سنگین معمولاً بهتر از یک کارگاه کوچک می تواند تغییرات برنامه را جذب کند.

همچنین به بررسی پیشینه مهندسی سازنده و تجربه صادرات قبل از شفاف سازی پیشنهاد فنی کمک می کند. برای پروژه‌ها در حوزه‌های قضایی متعدد، بسته‌های اسناد، قابلیت ردیابی مواد و هماهنگی بازرسی شخص ثالث به اندازه طراحی حرارتی اهمیت دارند. عرضه‌کننده‌ای که به بیش از 50 کشور تحویل داده است، احتمالاً رویه‌هایی را برای آن الزامات در حال حاضر اجرا کرده است. می توانید مرور کنید پیشینه مهندسی و ساخت سازنده به عنوان بخشی از فرآیند پیش صلاحیت

واحدهای جذب کربن در یکپارچه سازی حرارتی موفق یا شکست می خورند. جاذب و حلال بیشتر توجه را به خود جلب می کنند، اما کولر گازی دودکش، اکونومایزر، دیگ بخار اتلاف حرارت و سطوح لوله پره ای تصمیم می گیرند که واقعاً بویلر به چه مقدار بخار نیاز دارد و چه مقدار از جریمه انرژی کارخانه را می توان بازیابی کرد. مشخصات حرارتی را زود شروع کنید، نقطه شبنم اسید و حاشیه رسوب را در طرح نمایان نگه دارید، و تامین کنندگان قطعات تحت فشار را انتخاب کنید که می توانند انطباق با کد، کیفیت جوش و ظرفیت تحویل EPC بزرگ را نشان دهند. اگر به خوبی انجام شود، تجهیزات بازیابی گرما یک افزودنی برای واحد ضبط نیست. این بخشی است که واحد ضبط را از نظر اقتصادی پایدار می کند.