Buidheann Teicneòlais Hangzhou Nuzhuo Co., Ltd.

Ùghdar: Lukas Bijikli, Manaidsear Pasgan Bathar, Draibhearan Gèar Amalaichte, Pumpaichean Teas is Teas CO2 R&D, Siemens Energy.
Airson iomadh bliadhna, is e an Compressor Gèar Amalaichte (IGC) an teicneòlas as fheàrr airson ionadan dealachaidh adhair. Tha seo gu ìre mhòr mar thoradh air an èifeachdas àrd, a tha a’ leantainn gu dìreach gu cosgaisean nas ìsle airson ocsaidean, naitridean agus gas neo-ghnìomhach. Ach, tha am fòcas a tha a’ sìor fhàs air dì-charbonachadh a’ cur iarrtasan ùra air IPCn, gu sònraichte a thaobh èifeachdais agus sùbailteachd riaghlaidh. Tha caiteachas calpa fhathast na fheart cudromach do luchd-obrachaidh ionadan, gu sònraichte ann an iomairtean beaga is meadhanach.
Thar nam beagan bhliadhnaichean a dh’fhalbh, tha Siemens Energy air grunn phròiseactan rannsachaidh is leasachaidh (R&D) a thòiseachadh a tha ag amas air comasan IGC a leudachadh gus coinneachadh ri feumalachdan atharrachail margaidh dealachaidh adhair. Tha an t-artaigil seo a’ soilleireachadh cuid de leasachaidhean dealbhaidh sònraichte a rinn sinn agus a’ bruidhinn air mar as urrainn dha na h-atharrachaidhean sin cuideachadh le bhith a’ coileanadh amasan lughdachadh cosgais is gualain ar luchd-ceannach.
Tha dà cho-èitear aig a’ mhòr-chuid de dh’aonadan dealachaidh adhair an-diugh: prìomh cho-èitear adhair (MAC) agus compressor adhair àrdachaidh (BAC). Mar as trice bidh am prìomh cho-èitear adhair a’ teannachadh an t-sruth adhair gu lèir bho chuideam àile gu timcheall air 6 bar. Tha pàirt den t-sruth seo an uairsin air a dhlùthadh tuilleadh anns a’ BAC gu cuideam suas ri 60 bar.
A rèir an stòr lùtha, mar as trice bidh an compressor air a stiùireadh le roth-uidheam smùide no motair dealain. Nuair a bhios roth-uidheam smùide ga chleachdadh, bidh an dà cho-dhùmhlaichear air an stiùireadh leis an aon roth-uidheam tro chinn siaft càraid. Anns an sgeama chlasaigeach, tha gèar eadar-mheadhanach air a chuir a-steach eadar an roth-uidheam smùide agus an HAC (Figear 1).
Ann an siostaman le dealan agus siostaman le roth-uidheaman smùide, tha èifeachdas an teannachaidh na inneal cumhachdach airson dì-charbonachadh oir tha buaidh dhìreach aige air caitheamh lùtha an aonaid. Tha seo gu sònraichte cudromach airson MGPn air an stiùireadh le roth-uidheaman smùide, leis gu bheil a’ mhòr-chuid den teas airson cinneasachadh smùide air fhaighinn ann am boilearan connaidh fosail.
Ged a tha motaran dealain a’ toirt seachad roghainn eile nas uaine an àite draibhearan roth-uidheam smùide, bidh feum nas motha air sùbailteachd smachd gu tric. Tha mòran de na h-ionadan dealachaidh adhair ùr-nodha a thathas a’ togail an-diugh ceangailte ris a’ ghriod agus tha ìre àrd de chleachdadh lùtha ath-nuadhachail aca. Ann an Astràilia, mar eisimpleir, tha planaichean ann grunn ionadan ammonia uaine a thogail a chleachdas aonadan dealachaidh adhair (ASUn) gus naitridean a dhèanamh airson co-chur ammonia agus thathar an dùil gum faigh iad dealan bho thuathanasan gaoithe is grèine faisg air làimh. Aig na h-ionadan sin, tha sùbailteachd riaghlaidh deatamach gus dìoladh a dhèanamh airson atharrachaidhean nàdarra ann an gineadh cumhachd.
Leasaich Siemens Energy a’ chiad IGC (ris an canar VK roimhe) ann an 1948. An-diugh, tha a’ chompanaidh a’ dèanamh còrr is 2,300 aonad air feadh an t-saoghail, agus tha mòran dhiubh sin air an dealbhadh airson tagraidhean le ìrean sruthadh os cionn 400,000 m3/h. Tha ìre sruthadh suas ri 1.2 millean meatair ciùbach san uair aig na MGPn ùr-nodha againn ann an aon togalach. Tha iad sin a’ toirt a-steach dreachan gun gèar de dh’ innealan-teannsachaidh tòcan le co-mheasan cuideam suas ri 2.5 no nas àirde ann an dreachan aon-ìre agus co-mheasan cuideam suas ri 6 ann an dreachan sreathach.
Anns na bliadhnachan mu dheireadh, gus coinneachadh ri iarrtasan a tha a’ sìor fhàs airson èifeachdas IGC, sùbailteachd riaghlaidh agus cosgaisean calpa, tha sinn air cuid de leasachaidhean dealbhaidh cudromach a dhèanamh, agus tha iad sin air an geàrr-chunntas gu h-ìosal.
Tha èifeachdas caochlaideach grunn impellers a thathas a’ cleachdadh mar as trice anns a’ chiad ìre MAC air a mheudachadh le bhith ag atharrachadh cruth-tìre an lann. Leis an impeller ùr seo, faodar èifeachdas caochlaideach suas ri 89% a choileanadh ann an co-bhonn ri sgaoilearan LS àbhaisteach agus còrr air 90% ann an co-bhonn ris a’ ghinealach ùr de sgaoilearan measgaichte.
A bharrachd air sin, tha àireamh Mach aig an impeller nas àirde na 1.3, a bheir dùmhlachd cumhachd agus co-mheas teannachaidh nas àirde don chiad ìre. Tha seo cuideachd a’ lughdachadh a’ chumhachd a dh’ fheumas gèaraichean ann an siostaman MAC trì-ìrean a thar-chuir, a’ leigeil le bhith a’ cleachdadh gèaraichean le trast-thomhas nas lugha agus bogsaichean gèaraichean dràibhidh dhìreach anns a’ chiad ìrean.
An coimeas ris an sgaoileadair LS làn-fhaid traidiseanta, tha èifeachdas ìre nas àirde de 2.5% agus factar smachd de 3% aig an sgaoileadair tar-chinealach den ath ghinealach. Tha an àrdachadh seo air a choileanadh le bhith a’ measgachadh nan lannan (ie tha na lannan air an roinn ann an earrannan làn-àirde agus pàirt-àirde). Anns an rèiteachadh seo.
Tha an toradh sruthadh eadar an impeller agus an diffuser air a lùghdachadh le pàirt de àirde na lann a tha nas fhaisge air an impeller na lannan diffuser LS àbhaisteach. Coltach ri diffuser LS àbhaisteach, tha oirean stiùiridh nan lannan làn-fhaid aig an aon astar bhon impeller gus casg a chuir air eadar-obrachadh impeller-diffuser a dh’ fhaodadh milleadh a dhèanamh air na lannan.
Le bhith a’ meudachadh àirde nan lannan nas fhaisge air an impeller, bidh stiùireadh an t-srutha faisg air an raon cuisleachaidh cuideachd a’ leasachadh. Leis gu bheil oir stiùiridh earrann làn-fhaid a’ bhana-fhaid fhathast an aon trast-thomhas ri diffuser LS àbhaisteach, chan eil buaidh sam bith air an loidhne-smùide, a’ leigeil le raon nas fharsainge de thagraidhean agus gleusadh.
Tha stealladh uisge a’ toirt a-steach boinneagan uisge a stealladh a-steach don t-sruth adhair anns a’ phìob suidse. Bidh na boinneagan a’ falmhachadh agus a’ gabhail a-steach teas bhon t-sruth gas pròiseis, agus mar sin a’ lughdachadh teòthachd an in-ghabhail chun ìre teannachaidh. Tha seo a’ leantainn gu lùghdachadh ann an riatanasan cumhachd isentropic agus àrdachadh ann an èifeachdas de chòrr air 1%.
Le bhith a’ cruadhachadh seafta a’ ghèara, faodar an cuideam ceadaichte gach aonad farsaingeachd a mheudachadh, agus mar sin leud an fhiacail a lùghdachadh. Tha seo a’ lughdachadh call meacanaigeach anns a’ bhogsa gèara suas ri 25%, agus mar thoradh air sin bidh àrdachadh ann an èifeachdas iomlan suas ri 0.5%. A bharrachd air an sin, faodar cosgaisean a’ phrìomh cho-dhùmhlaiche a lùghdachadh suas ri 1% leis gu bheil nas lugha de mheatailt air a chleachdadh anns a’ bhogsa gèara mhòr.
Faodaidh an impeller seo obrachadh le co-èifeachd sruthadh (φ) suas ri 0.25 agus bheir e 6% barrachd ceann na impellers 65 ceum. A bharrachd air an sin, ruigidh an co-èifeachd sruthadh 0.25, agus ann an dealbhadh dà-shruthach an inneil IGC, ruigidh an sruth toirteil 1.2 millean m3/h no eadhon 2.4 millean m3/h.
Le luach phi nas àirde, faodar impeller le trast-thomhas nas lugha a chleachdadh aig an aon shruth-toirte, agus mar sin a’ lughdachadh cosgais a’ phrìomh cho-èiteachaidh suas ri 4%. Faodar trast-thomhas impeller a’ chiad ìre a lùghdachadh eadhon nas motha.
Tha an ceann nas àirde air a choileanadh leis a’ cheàrn tionndaidh 75° den impeller, a tha ag àrdachadh a’ phàirt astair cuairteachaidh aig an t-slighe a-mach agus mar sin a’ toirt seachad ceann nas àirde a rèir co-aontar Euler.
An coimeas ri impellers luath is èifeachdach, tha èifeachdas an impeller beagan nas ìsle air sgàth call nas àirde anns a’ bholùit. Faodar seo a chothromachadh le bhith a’ cleachdadh seilcheag meadhanach mòr. Ach, eadhon às aonais nan volutan sin, faodar èifeachdas caochlaideach suas ri 87% a choileanadh aig àireamh Mach de 1.0 agus co-èifeachd sruthadh de 0.24.
Leigidh am volute nas lugha leat bualadh le volutes eile a sheachnadh nuair a thèid trast-thomhas a’ ghèar mhòir a lùghdachadh. Faodaidh luchd-obrachaidh cosgaisean a shàbhaladh le bhith ag atharrachadh bho motair 6-pòla gu motair 4-pòla aig astar nas àirde (1000 rpm gu 1500 rpm) gun a bhith a’ dol thairis air an astar gèar as àirde a tha ceadaichte. A bharrachd air an sin, faodaidh e cosgaisean stuthan a lughdachadh airson gèaraichean helical agus mòra.
Gu h-iomlan, faodaidh am prìomh cho-èiteadair suas ri 2% a shàbhaladh ann an cosgaisean calpa, agus faodaidh an t-inneal 2% a shàbhaladh ann an cosgaisean calpa cuideachd. Leis gu bheil volutaichean teann beagan nas lugha èifeachdach, tha an co-dhùnadh an cleachdadh an urra ri prìomhachasan an neach-dèiligidh (cosgais an aghaidh èifeachdas) agus feumar a mheasadh air stèidh pròiseact air pròiseact.
Gus comasan smachd a mheudachadh, faodar an IGV a stàladh air beulaibh iomadh àrd-ùrlar. Tha seo gu tur eadar-dhealaichte bho phròiseactan IGC roimhe, nach robh a’ toirt a-steach ach IGVan suas chun a’ chiad ìre.
Ann an dreachan na bu tràithe den IGC, dh’fhan an co-èifeachd cuairt-ghaoithe (ie, ceàrn an dàrna IGV air a roinn le ceàrn a’ chiad IGV1) seasmhach ge bith an robh an t-sruthadh air adhart (ceàrn > 0°, ceann a’ lùghdachadh) no cuairt-ghaoithe air ais (ceàrn < 0). °, bidh an cuideam ag àrdachadh). Tha seo mì-fhabharach leis gu bheil soidhne a’ cheàirn ag atharrachadh eadar cuairt-ghaoithe adhartach is àicheil.
Leigidh an rèiteachadh ùr le dà cho-mheas vortex eadar-dhealaichte a bhith air an cleachdadh nuair a bhios an inneal ann am modh vortex air adhart agus air ais, agus mar sin a’ meudachadh an raon smachd le 4% fhad ‘s a tha èifeachdas seasmhach ga chumail suas.
Le bhith a’ cur sgaoileadair LS a-steach airson an impeller a thathas a’ cleachdadh gu cumanta ann am BACan, faodar an èifeachdas ioma-ìre a mheudachadh gu 89%. Tha seo, còmhla ri leasachaidhean èifeachdais eile, a’ lughdachadh àireamh ìrean BAC agus aig an aon àm a’ cumail suas èifeachdas iomlan an trèana. Le bhith a’ lughdachadh àireamh nan ìrean, chan eil feum air eadar-fhuaradair, pìoban gas pròiseis co-cheangailte, agus co-phàirtean rotor is stator, agus mar thoradh air sin tha sàbhalaidhean cosgais de 10%. A bharrachd air an sin, ann an iomadh cùis tha e comasach am prìomh chompurtair adhair agus an compressor àrdachaidh a chur còmhla ann an aon inneal.
Mar a chaidh a ràdh roimhe, mar as trice bidh feum air gèar eadar-mheadhanach eadar an roth-uidheam smùide agus an VAC. Leis an dealbhadh IGC ùr bho Siemens Energy, faodar an gèar neo-ghnìomhach seo a thoirt a-steach don bhogsa gèara le bhith a’ cur siaft neo-ghnìomhach eadar siaft a’ phionain agus an gèar mòr (4 gèaraichean). Faodaidh seo cosgais iomlan na loidhne (prìomh chompannadair agus uidheamachd taice) a lùghdachadh suas ri 4%.
A bharrachd air an sin, tha gèaraichean 4-pinion nan roghainn eile nas èifeachdaiche an àite motaran scrollaidh teann airson gluasad bho motaran 6-pòla gu 4-pòla ann am prìomh cho-dhruimnearan èadhair mòra (ma tha cothrom ann gum bi bualadh volute ann no ma thèid an astar pinion as àirde a tha ceadaichte a lùghdachadh). ) san àm a dh’ fhalbh.
Tha an cleachdadh cuideachd a’ sìor fhàs cumanta ann an grunn mhargaidhean a tha cudromach do dhì-charbonachadh gnìomhachais, nam measg pumpaichean teas agus teannachadh smùide, a bharrachd air teannachadh CO2 ann an leasachaidhean glacadh, cleachdadh agus stòradh charboin (CCUS).
Tha eachdraidh fhada aig Siemens Energy ann a bhith a’ dealbhadh agus ag obrachadh IGCan. Mar a chithear bhon rannsachadh is leasachaidh gu h-àrd (agus oidhirpean eile), tha sinn dealasach a thaobh ùr-ghnàthachadh leantainneach a dhèanamh air na h-innealan seo gus coinneachadh ri feumalachdan sònraichte tagraidh agus gus coinneachadh ri iarrtasan a’ mhargaidh a tha a’ sìor fhàs airson cosgaisean nas ìsle, èifeachdas nas fheàrr agus seasmhachd nas fheàrr. KT2