Auctor: Lucas Bijikli, Curator Catalogi Productorum, Impulsores Dentatos Integrati, Investigatio et Progressio Compressionis CO2 et Antliarum Caloriferarum, Siemens Energy.
Per multos annos, Compressor Integratus Rotarius (IGC) technologia electa pro stationibus separationis aeris fuit. Hoc praecipue propter eorum magnam efficientiam est, quae directe ad sumptus oxygenii, nitrogenii et gasi inertis imminutos ducit. Attamen, crescens studium decarbonizationis novas postulationes in IPCs imponit, praesertim in terminis efficientiae et flexibilitatis regulatoriae. Impensae capitales factor magni momenti manent operatoribus stationum, praesertim in parvis et mediis societatibus.
Per annos proximos, Siemens Energy plura incepta investigationis et progressionis (R&D) initiavit, quae ad amplificandas facultates IGC destinatae sunt ut mutantibus necessitatibus mercatus separationis aeris occurreret. Hic articulus aliquas emendationes designii specificas quas fecimus illustrat et disserit quomodo hae mutationes adiuvare possint ad proposita clientium nostrorum de reductione sumptuum et carbonis.
Pleraque unitates separationis aeris hodie duobus compressoribus instructae sunt: compressore aeris principali (MAC) et compressore aeris auxiliari (BAC). Compressor aeris principalis typice totum fluxum aeris a pressione atmosphaerica ad circiter 6 bar comprimit. Pars huius fluxus deinde ulterius in BAC ad pressionem usque ad 60 bar comprimitur.
Pro fonte energiae, compressor plerumque a turbina vaporaria vel motore electrico impellitur. Cum turbina vaporaria adhibetur, ambo compressores ab eadem turbina per geminos axes extremos impelliuntur. In schema classico, rota dentata intermedia inter turbinam vaporariam et HAC installatur (Fig. 1).
In systematibus tam electricis quam turbinis vaporariis impulsis, efficientia compressoris est vectis potens ad decarbonizationem, cum directe consumptionem energiae unitatis afficiat. Hoc praesertim magni momenti est pro turbinis vaporariis impulsis, cum maxima pars caloris ad productionem vaporis in caldariis combustibilibus fossilibus utentibus obtineatur.
Quamquam motores electrici alternativam viridiorem turbinis vaporariis praebent, saepe maior est necessitas flexibilitatis moderandi. Multae officinae modernae separationis aeris hodie construuntur reti connexae et magnum usum energiae renovabilis habent. In Australia, exempli gratia, consilia sunt ad plures officinas ammoniae virides construendas quae unitates separationis aeris (ASU) utentur ad nitrogenium ad synthesim ammoniae producendum et exspectantur electricitatem ex vicinis agris venti et solaris accipere. In his officinis, flexibilitas moderandi necessaria est ad fluctuationes naturales in generatione energiae compensandas.
Siemens Energy primum IGC (olim VK appellatum) anno 1948 elaboravit. Hodie societas plus quam 2300 unitates toto orbe terrarum producit, quarum multae ad usus cum fluxus plus quam 400 000 m³/h designatae sunt. Nostrae modernae MGP fluxum usque ad 1.2 miliones metrorum cubicorum per horam in uno aedificio habent. Hae includunt versiones sine mechanismo compressorum consolarum cum rationibus pressionis usque ad 2.5 vel altioribus in versionibus unius stadii et rationibus pressionis usque ad 6 in versionibus serialibus.
Recentibus annis, ut crescentibus postulationibus efficientiae IGC, flexibilitatis regulatoriae, et sumptus capitalis occurreremus, nonnullas emendationes designii insignes fecimus, quae infra summatim exponuntur.
Efficientia variabilis plurium impellerorum, quae typice in primo stadio MAC adhibentur, augetur variando geometriam alae. Hac nova impeller, efficientiae variabiles usque ad 89% obtineri possunt, cum diffusoribus LS conventionalibus coniunctis, et plus quam 90% cum nova generatione diffusorum hybridorum coniunctis.
Praeterea, impeller numerum Mach maiorem quam 1.3 habet, quod primo stadio densitatem potentiae et rationem compressionis maiorem praebet. Hoc etiam potentiam quam rotae dentatae in systematibus MAC trium stadiorum transmittere debent minuit, permittens usum rotarum dentatarum minoris diametri et capsarum transmissionis directae impulsae in primis stadiis.
Comparatus diffusore lamellarum LS plenae longitudinis traditionali, diffusor hybridus novae generationis efficientiam scaenicam auctam 2.5% et factorem moderationis 3% habet. Haec augmentatio per mixturam laminarum efficitur (id est, laminae in partes plenae altitudinis et partialis altitudinis dividuntur). In hac configuratione...
Fluxus inter impeller et diffusorem emissus parte altitudinis alarum, quae propius ad impeller sita est quam alae diffusoris LS conventionalis, reducitur. Sicut in diffusore LS conventionali, margines anteriores alarum plenae longitudinis aequidistant ab impeller ad vitandam interactionem impeller-diffusoris quae alas laedere posset.
Augmentatio partialis altitudinis alarum propius impellerem etiam directionem fluxus prope zonam pulsationis emendat. Quia margo anterior sectionis alarum plenae longitudinis eundem diametrum retinet ac diffusoris LS conventionalis, linea suffocationis immutatur, permittens latiorem applicationis et adaptationis amplitudinem.
Iniectio aquae iniectionem guttarum aquae in fluxum aeris in tubo suctionis implicat. Guttae evaporant et calorem ex flumine gasis processus absorbent, ita temperaturam ingressus ad stadium compressionis reducendo. Hoc reductionem requisitorum potentiae isentropicae et augmentum efficientiae plus quam 1% efficit.
Duratio axis dentatae permittit augere tensionem permissam per unitatem areae, quod permittit latitudinem dentis reducere. Hoc damna mechanica in capsa dentata usque ad 25% minuit, quod efficit ut efficientia generalis usque ad 0.5% augeatur. Praeterea, sumptus compressoris principalis usque ad 1% reduci possunt, quia minus metalli in magna capsa dentata adhibetur.
Haec turbina cum coefficiente fluxus (φ) usque ad 0.25 operari potest et 6% plus altitudine quam turbinae 65 graduum praebet. Praeterea, coefficiens fluxus 0.25 attingit, et in consilio duplicis fluxus machinae IGC, fluxus volumetricus 1.2 milliones m3/h vel etiam 2.4 milliones m3/h attingit.
Valor phi altior usum impelleris minoris diametri ad eundem fluxum voluminis permittit, ita sumptum compressoris principalis usque ad 4% minuens. Diameter impelleris primi stadii etiam ulterius reduci potest.
Maior altitudine pressionis per angulum deflexionis impelleris 75° obtinetur, qui elementum velocitatis circumferentialis ad exitum auget et sic maiorem altitudinem pressionis secundum aequationem Euleri praebet.
Comparata cum impelleribus celeribus et efficacibus, efficacia impelleris paulum imminuitur propter maiores iacturas in voluta. Hoc compensari potest per usum cochleae mediae magnitudinis. Attamen, etiam sine his volutis, efficacia variabilis usque ad 87% obtineri potest cum numero Mach 1.0 et coefficiente fluxus 0.24.
Voluta minor collisiones cum aliis volutis vitare permittit cum diameter rotae dentatae maioris reducitur. Operatores sumptus servare possunt mutando a motore sex polorum ad motorem quadripolorum celeriorem (1000 rpm ad 1500 rpm) sine maxima celeritate rotae dentatae permissa excedenda. Praeterea, sumptus materiarum pro rotis dentatis helicalibus et magnis reducere potest.
Summa summarum, compressor principalis usque ad 2% sumptuum capitalium servare potest, praeterea machina etiam 2% sumptuum capitalium servare potest. Quia volutae compactae paulo minus efficaces sunt, consilium earum utendi magnopere a prioritatibus clientis (sumptu contra efficientiam) pendet et per singula proiecta aestimanda est.
Ad facultates moderandi augendas, IGV ante plura scaenae poni potest. Hoc vehementer discrepat a prioribus inceptis IGC, quae IGV tantum usque ad primam phasim includebant.
In prioribus iterationibus IGC, coefficiens vorticis (i.e., angulus secundi IGV divisus per angulum primi IGV1) constans manebat, sive fluxus esset prorsum (angulus > 0°, pressione reducens) sive inversus (angulus < 0°, pressio augetur). Hoc incommodum est quia signum anguli mutatur inter vortices positivos et negativos.
Nova configuratio permittit ut duae diversas proportiones vorticis adhibeantur cum machina in modo vorticis anteriori et posteriori est, ita ambitum moderationis 4% augens, efficientia constans servata.
Incorporando diffusore LS pro impellente, qui in BAC vulgo adhibetur, efficientia multi-stadiorum ad 89% augeri potest. Hoc, cum aliis meliorationibus efficientiae coniunctum, numerum stadiorum BAC minuit, efficientia generalis traminis servata. Numerus stadiorum reductus necessitatem intercooler, tuborum gasi processus conexorum, et partium rotoris et statoris eliminat, quod ad sumptus 10% conservandos perducit. Praeterea, in multis casibus possibile est compressorem aeris principalem et compressorem amplificatorem in una machina coniungere.
Ut ante dictum est, rota dentata intermedia plerumque inter turbinam vaporis et VAC requiritur. Novo consilio IGC a Siemens Energy, haec rota otiosa in capsam transmissionis integrari potest addendo axem otiosum inter axem pinionis et rotam magnam (quattuor rotae). Hoc sumptum totalem lineae (compressoris principalis cum apparatu auxiliari) usque ad 4% reducere potest.
Praeterea, dentes quadripinniformes alternativam efficaciorem praebent motoribus compactis volubilibus ad commutationem a motoribus sexpolaribus ad quadripolares in magnis compressoribus aeris principalibus (si possibilitas collisionis volutarum est vel si maxima celeritas pinionum permissa reducetur). ) praeteritum.
Usus eorum etiam magis communis fit in pluribus mercatibus magni momenti ad decarbonizationem industrialem, inter quas antliae caloricae et compressio vaporis, necnon compressio CO2 in progressibus capturae, utilizationis et repositionis carbonis (CCUS).
Siemens Energy longam historiam in designandis et operandis IGC habet. Ut ex supradictis (aliisque) conatibus investigationis et progressionis apparet, operam damus ad has machinas continenter innovandas ut necessitatibus applicationum singularibus satisfaciamus et crescentibus postulationibus mercatus pro sumptibus minoribus, efficacia aucta et sustentatione aucta satisfaciamus. KT2
Tempus publicationis: XXVIII Aprilis MMXXIV