Yanma sonrası yakalama özelliğine sahip 250 MW'lık kömürle çalışan bir ünite, emicisi aracılığıyla her yıl 1,2 ila 1,6 milyon ton baca gazı gönderebilir. Emicinin kendisi genellikle sınırlayıcı öğe değildir. Daha zor sorunlar termaldir: baca gazını 140°C'den kabaca 45°C'ye soğutmak, yeniden kazana saatte 100 ila 150 ton düşük basınçlı buhar sağlamak ve ısı değişim yüzeylerini 20 yıllık bir kampanya boyunca temiz ve korozyona dayanıklı tutmak.
Bu nedenle karbon yakalama üniteleri, bağımsız bir kolon artı bir solvent paketi olarak değil, entegre ısı geri kazanım sistemleri olarak belirtilmelidir. Baca gazı soğutmayı, yoğuşma suyunu ısıtmayı ve yeniden kazan buhar üretimini yöneten ekipman, yakalama tesisinin enerji ceza hedefini karşılayıp karşılamadığını veya tasarım senaryosunda vaat edilenden daha fazla buharı sessizce tüketip tüketmediğini belirler. Bu makalede, bu termal görevlerin nerede olduğu, hangi bileşenlerin bunları taşıdığı ve bir satın alma siparişi vermeden önce nelerin kontrol edilmesi gerektiği açıklanmaktadır.
Karbon Yakalama Üniteleri Neden Önce Termal Sistemlerdir?
Çoğu çalışan karbon yakalama ünitesi sulu amin çözücüler kullanır. Rejenerasyon adımı en büyük sürekli ısı yüküdür. Çözücü formülasyonuna, CO2 yüklemesine ve sıyırıcı basıncına bağlı olarak yeniden kaynatıcı, yakalanan CO2 tonu başına yaklaşık 2,8 ila 3,6 GJ tüketir. Yılda 1 milyon tonluk bir yakalama tesisi için bu, saatte 100 ila 150 ton, genellikle 0,3 ila 0,5 MPa doymuş buhar anlamına gelir. Buhar mevcut bir türbin çevriminden geliyorsa net güç çıktısını azaltır; yardımcı bir kazandan geliyorsa yakıt maliyetini ve emisyonları artırır.
Tesisin dengesine üç termal görev hakimdir:
- Baca gazının soğutulması ve absorberden önce suyun uzaklaştırılması, genellikle 120–160°C'den 40–50°C'ye kadar.
- Düşük bulaşma riskiyle sabit basınç ve sıcaklıkta yeniden kazan buhar beslemesi.
- Yalın/zengin solvent ısı değişimi ve CO2 ürün soğutması, solvent bozunmasını ve sıkıştırma enerjisini etkiler.
Her görevin farklı bir ekipman cevabı vardır. Ortak nokta, genişletilmiş yüzeyli ısı eşanjörlerinin ve atık ısı geri kazanım kazanlarının, aksi takdirde soğutma suyuna veya bacaya atılacak enerjiyi geri kazanabilmesidir. Bu geri kazanım, yakalama tesisinin buhar talebini doğrudan karşılıyor.
Baca Gazı Soğutma ve Isı Geri Kazanımı
Kazan Kuyruk Baca Gazı Ekonomizeri Giriş Baca Gazı Sıcaklığı | 120-200°C | | Çıkış Baca Gazı Sıcaklığı | 100-150°C | | Giriş Besleme Suyu Sıcaklığı | 80-120°C | | Çıkış Besleme Suyu Sıcaklığı | 150-20... Ürünü Görüntüle → Bir yakalama ünitesinin girişinde baca gazı çoğu amin emici için çok sıcak ve çok ıslaktır. Doğrudan suyla söndürme basittir ancak arıtılmış suyu tüketir ve geri kazanılan ısıyı atmosfere gönderir. Dolaylı bir ısı eşanjörü, gazı soğurucu penceresine doğru soğuturken duyulur ısıyı geri kazanır. Geri kazanılan ısı, kazan besleme suyunu, bölgesel ısıtma dönüş suyunu veya yanma havasını önceden ısıtabilir.
Kömür ve biyokütle yakıtlı üniteler için baca gazı soğutma bölümü genellikle düşük sıcaklıklı bir ekonomizere benzer. Tasarımın zorluğu ısı transfer katsayısı değildir; asit çiğlenme noktasıdır. Boru duvarı sülfürik asit çiğlenme noktasının altına düştüğünde yoğuşma oluşur ve korozyon başlar. Pratik çözüm, normal çalışma sırasında metal sıcaklığını çiğlenme noktasının üzerinde tutmak veya görevin yoğuşmayı önleyemediği durumlarda ND çelik, Corten veya paslanmaz çelik gibi korozyona dayanıklı malzemeleri belirtmektir.
Kuyruk ucu baca gazı ekonomizeri yaygın bir seçimdir çünkü mevcut hava ön ısıtıcısının aşağı akışına entegre edilebilir, yakalanan ısıyı besleme suyu sıcaklığını yükseltmek veya düşük basınçlı buhar üretmek için kullanabilir. Aynı ünite doğrudan temaslı soğutucunun soğutma yükünü azaltarak su tüketimini ve kimyasal dozajını azaltır. Bir yakalama güçlendirmesinde bu genellikle enerji cezasının bir kısmını geri almanın en düşük maliyetli yoludur.
Rejenerasyon için Buhar Temini: HRSG ve Atık Isı Kazanı Rolleri
Endüstriyel Atık Isı Kazanı Baca gazı hacmi |320.000 Nm³/h| | Baca gazı giriş sıcaklığı |450°C| | Baca gazı çıkış sıcaklığı |100°C| | Buhar buharlaşma hızı |3,8-54,5 t/h| | Buhar basıncı |0.... Ürünü Görüntüle → Karbon yakalama üniteleri buhara ihtiyaç duyar ve buhara yeniden kazanda güvenilir bir şekilde ihtiyaç duyarlar. Kombine çevrimli enerji santrallerinde, ısı geri kazanımlı buhar jeneratörü (HRSG), ara basınç kademesinden ekstraksiyon buharı sağlayabilir. Endüstriyel tesislerde, bir atık ısı kazanı gerekli buharı üretmek için fırın egzozundan, proses çıkış gazından veya gaz türbini egzozundan ısıyı geri kazanabilir. Seçimdeki temel soru, buhar kaynağının ana prosesi aksatmadan yakalama tesisinin yük profilini takip edip edemeyeceğidir.
Yakalama hizmeti için tasarlanmış bir atık ısı kazanının iki çalışma modunu desteklemesi gerekir: normal yakalama işlemi ve yakalama bypass'ı. Bypass sırasında kazanda daha yüksek baca gazı sıcaklıkları veya farklı debiler görülebilir. Kontrol sistemi, tambur boyutlandırması ve kızdırıcı veya buharlaştırıcı yüzeyleri her ikisini de tolere etmelidir. Yeniden kaynatıcı doymuş buhar gerektiriyorsa, solventi kirletebilecek ve sıyırıcıya zarar verebilecek taşınmayı önlemek için kazan yeterli buhar alanı ve ayırıcı verimliliği ile belirlenmelidir.
Ana tesisin halihazırda bir HRSG'ye sahip olduğu durumlarda, yakalama ünitesi, düşük basınçlı tamburdan veya bir ekstraksiyondan gelen düşük basınçlı buharı kullanabilir. Bu genellikle yeni bir kazandan daha ucuzdur, ancak bedava değildir: Buhar zaten bir türbin aşamasından geçmiştir, dolayısıyla onu rejenerasyon için kullanmak elektrik üretimini azaltır. Özel bir atık ısı kazanı bazen normalde havalandırılacak olan bir akıştan ısıyı geri kazanabilir ve atık akışını yeniden kazan görevine dönüştürebilir.
Bileşen Seçimi: Kanatlı Borular, Malzemeler ve Temizleme
H tipi Finli Boru Boru dış çapı 25-65mm Boru duvar kalınlığı ≥3mm Kanat boyutları 70mm×70mm, 75mm×75mm, 95mm×89mm, vb. Kanat kalınlığı 0,3-0,4 mm Kanat aralığı 3-10mm Malzeme: Karbon çeliği, paslanmaz... Ürünü Görüntüle → Yakalama ünitesinin baca gazı soğutucusu, ekonomizeri ve yeniden kazan besleme suyu ön ısıtıcısının içinde boru yüzeyi işi yapar. Genişletilmiş yüzeyler, basınç zarfını arttırmadan gaz tarafı alanını arttırır. H tipi kanatlı borular, spiral kanatlı borular ve pürüzsüz borular arasındaki seçim ısı transferini, kirlenmeyi ve temizleme stratejisini etkiler.
| Parametre | H tipi kanatlı boru | Spiral kanatlı boru | Pürüzsüz tüp |
|---|---|---|---|
| Birim uzunluk başına ısı transfer alanı | Orta ila yüksek | Yüksek | Düşük |
| Kül yüklü gazda kirlenme direnci | İyi; açık kanallar köprülemeye karşı direnç gösterir | Orta; kanatçık boşlukları tıkanabilir | İyi ama büyük ayak izi |
| Temizleme yöntemi | Kurum üfleyiciler, suyla yıkama | Kurum üfleyiciler, dikkatli su yıkama | Kurum üfleyiciler, mekanik temizleme |
| Yakalama ünitesine tipik uyum | Baca gazı soğutucusu, ekonomizer | Temiz gaz veya düşük kirlilik yaratan görev | Yüksek-temperature or abrasive duty |
Malzeme seçimi de aynı mantığı izler. Asit çiğlenme noktasının üzerinde karbon çeliği kabul edilebilir. Daha düşük metal sıcaklıkları için korozyona dayanıklı kaliteleri veya koruyucu kaplamayı düşünün. Boru-başlık bağlantısı kritik bir kaynaktır: termal döngü altında sızdırmaz olmalıdır çünkü küçük bir sızıntı bile solvent döngüsünü kirletebilir veya korozyonu hızlandıran soğuk bir nokta oluşturabilir.
Kirlenme ve temizleme erişimine yerleşim aşamasında karar verilmelidir. Isı ve kütle dengesi açısından verimli görünen bir yakalama ünitesi, kurum üfleme şeritlerinin tıkanması veya boru aralığının beklenen kül yüklemesi için çok dar olması durumunda birkaç ay içinde ısı transfer performansının %10-15'ini kaybedebilir. H-tipi kanatlı tüpler genellikle kömürden elde edilen baca gazı için seçilir çünkü düz kanallarının temizlenmesi yoğun spiral kanatçıklara göre daha kolaydır.
Tedarik ve Mühendislik Risk Kontrolleri
Karbon yakalama ünitesindeki ısı eşanjörleri ve atık ısı kazanları basınçlı parçalardır. Tanınmış bir koda göre tasarlanmalı, kaynaklanmalı, incelenmeli ve belgelenmelidir. Çoğu uluslararası projede, bileşene ve yargı yetkisine bağlı olarak ASME Kazan ve Basınçlı Kaplar Kodu Bölüm I veya Bölüm VIII geçerlidir. ISO 9001 ve ISO 3834-2 kalite yönetimi ve kaynaklı imalat çerçevesini sağlar. Basınç parçası uyumluluğuna ilişkin pratik bir kontrol listesi için buna bakın Mühendisler için ASME basınç parçası uyumluluk kılavuzu .
Bir sözleşme yapmadan önce üç soru sorun:
- Tedarikçi termal değerlendirme ve mekanik tasarımı birlikte gerçekleştirebilir mi, yoksa imalatçıya bir veri sayfası mı veriyor? Yakalama üniteleri genellikle dar alan ve değişken baca gazı koşullarına sahiptir. Isı girişi kontrollerini gerçekleştirebilen ve proje çizimlerini imalat çizimlerine dönüştürebilen bir tedarikçi, arayüz riskini azaltır.
- Kaynak ve muayene planı nedir? Otomatik kaynak hatları artı radyografik veya röntgen gerçek zamanlı görüntüleme, pazarlama ayrıntıları değildir; borudan başlığa kaynakların helyum sızıntı testini geçip geçmediğini ve termal döngüden sağ çıkıp çıkmadığını belirlerler.
- Teslimat ve kapasite kanıtı nedir? Büyük EPC projeleri tonaj görünürlüğüne ihtiyaç duyar. Yıllık üretimi 20.000 tonun üzerinde olan ve enerji, petrokimya ve ağır sanayide deneyimi olan bir imalatçı, program değişikliklerini genellikle küçük bir atölyeye göre daha iyi karşılayabilir.
Ayrıca teknik teklifin açıklanmasından önce üreticinin mühendislik geçmişinin ve ihracat deneyiminin gözden geçirilmesine de yardımcı olur. Birden fazla yargı bölgesindeki projeler için dokümantasyon paketleri, malzeme izlenebilirliği ve üçüncü taraf denetim koordinasyonu, termal tasarım kadar önemlidir. 50'den fazla ülkeye teslimat yapan bir tedarikçinin bu gereksinimlere yönelik prosedürlerin halihazırda yürürlükte olması daha muhtemeldir. İnceleyebilirsiniz üreticinin mühendislik ve imalat geçmişi ön yeterlilik sürecinin bir parçası olarak.
Karbon yakalama üniteleri ısı entegrasyonunda başarılı veya başarısız olur. En çok ilgiyi absorber ve solvent çekiyor ancak baca gazı soğutucusu, ekonomizör, atık ısı kazanı ve kanatlı boru yüzeyleri, yeniden kazanın gerçekte ne kadar buhara ihtiyaç duyduğuna ve tesisin enerji kaybının ne kadarının geri kazanılabileceğine karar veriyor. Termal spesifikasyona erken başlayın, asit çiğlenme noktasını ve kirlenme marjlarını düzende görünür tutun ve büyük EPC teslimatı için kod uyumluluğunu, kaynak kalitesini ve kapasitesini gösterebilen basınçlı parça tedarikçilerini seçin. İyi kullanıldığında, ısı geri kazanım ekipmanı, yakalama ünitesine bir eklenti değildir; yakalama ünitesini ekonomik açıdan sürdürülebilir kılan parçadır.
