Энергия воды

Технологии SwirlFlash® – для дополнительной мощности газовых
турбин и уменьшения выброса NOx
Stork Thermeq
Энергия воды
Тeхнология SwirlFlash® Больше энергии, меньше загрязнения! SwirlFlash – это современные водо‐инжекторные технологии для добавления мощности газовым турбинам и уменьшения выбросов оксидов азота (NOx). Для увеличения мощности на 15% на выходе из газовой турбины и уменьшения выбросов оксидов азота до 45% SwirlFlash® использует горячую воду под давлением. Безопасный и надежный принцип работы SwirlFlash® Размер капель горячей воды значительно меньше, чем обычной холодной, где средний диаметр капель равен 25 микрон. Использование SwirlFlash®, используя горячую воду, уменьшает размер капель до 5 микрон, что придает воде свойства аэрозоля. Влажный воздух поступает в камеру сгорания при более низкой температуре, что уменьшает температуру горения и, следовательно, количество продуктов сгорания (NOx). Модернизация компрессора = модернизация газовой турбины Фактически, газовая турбина состоит из силовой турбины, камеры сгорания и компрессора. Силовая турбина запускает компрессор, которому необходимо огромное количество сжатого воздуха для производства энергии. В современных газовых турбинах компрессорами потребляется более 60% энергии, и только 35‐40% поступает к генератору 1
или другому внешнему устройству. Поэтому усовершенствование работы газовых турбин является своего рода технологическим вызовом для конструкторов. Технологии SwirlFlash® предлагают самое простое и вместе с тем надежное и эффективное решение этой проблемы. Охлаждение нагревом? Идея охлаждения воздуха горячей водой звучит странно. Однако, сжатый воздух выделяет больше тепла, чем дает распрыскиваемая горячая вода. В результате происходит перепад температуры сжатого воздуха и температуры на выходе из компрессора. Эмиссия NOx В настоящее время большинство камер сгорания оборудованы или дополнены инжекторами воды или пара. Это значительно уменьшает выброс NOx и увеличивает мощность, но только за счет увеличенного массообмена. Инжекция пара обходится дорого, инжекция воды – дешевле, но это ведет к снижению КПД, что может вызвать поломку нагретых элементов устройства, что, как следствие, приведет к дорогостоящему ремонту. Применение SwirlFlash® значительно увеличивает выходную мощность, снижая при этом затраты на сокращение выбросов оксидов азота. Технологии SwirlFlash® Ни влажный, ни сухой воздух в горелках не влияет на стабильность горения. При использовании обычных диффузионных горелок уменьшение выброса NOx достигает 40% и более, при использовании сухих горелок с низким уровнем NOx – обычно 20‐25% Температура и влажность окружающей среды Технологии SwirlFlash® хорошо работают в различных условиях. Классические установки охлаждения входящим воздухом требуют высоких инвестиций и работают только при высокой температуре и низкой влажности. Инжекторные распылители холодной воды могут работать при температуре выше 100С во избежание появление наледи на входном канале компрессора. Установки же SwirlFlash® могут работать в гораздо более широком диапазоне погодных условий – при температуре от 50С и любой влажности (до 100%) Гибкость Гибкость очень важна в работе энергетических генераторов. SwirlFlash® предоставляет полную свободу в использовании оборудования. При соответствующих требованиях рынка или заказчика есть возможность мгновенно повысить мощность на 10%. 2
Почему SwirlFlash®? Конструкция сопла SwirlFlash® превосходит другие. В то время, как другие распылители разбрызгивают капли диаметром 25мкм, размер капель, разбрызгиваемых соплами SwirlFlash® составляет всего 3мкм, т.е. количество разбрызгиваемой воды у SwirlFlash® в 1000 раз меньше. Из‐за меньшего размера капель, вода принимает свойства аэрозоля, что позволяет каплям пройти через ступени компрессора, не оказывая ударного воздействия на лопатки. Принцип, на котором построена работа SwirlFlash®, был открыт случайно во время исследований работы системы охлаждения с помощью парового разбрызгивателя. Когда температура разбрызгиваемой воды поднималась выше определенного значения, форма распыла резко менялась. Фотографии показывают форму распыла при высокой температуре (справа) и низкой (слева). Это объясняется тем, что распрыскиваемые капли моментально испаряются, и давление понижается. Образующийся пар заставляет капли «лопаться», и лучевая скорость частиц капель расширяет форму распыла непосредственно при выходе из сопла. Далее форма распыла сужается. Это происходит из‐
за того, что очень маленькие капли стремительно теряют относительную скорость в окружающем воздухе. Нормальным рабочим режимом SwirlFlash® считаются давление, равное 130 Бар, и температура, равная 1800С Основные параметры Увеличение мощности При высокой влажности При низкой температуре Риск эрозии лопаток Уменьшение выброса NOx Дополнительные кВтч/год Степень сложности Инвестиции (%) Охлаждение испарением Студка (замораживание) 10‐15% Влажная компрессия (холодная вода) 10‐15%
5‐10%
15‐20%
Отлично Отличная
Неудовлетво‐
рительное Хорошая
Отлично Неудовлетво‐
рительная Среднее
Средняя
Низкий Высокий
Низкий
Нет Высокое Высокое
Среднее
Высокое Среднее
Низкое
Минимальный эффект Средняя/низкая
Средняя 100 Средняя/низкая
70
Низкая
50‐70
Высокая
500‐800
SwirlFlash® 3
Особенности и преимущества ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ 4
мгновенное увеличение энергии на 10‐50% уменьшение выбросов NOx на 40% при использовании диффузной горелки при комбинированном цикле нет потерь КПД привлекательная цена за дополнительный кВтч работа в умеренном и холодном климате, т.е. больше часов эксплуатации, чем у конкурирующих систем простая и надежная технология, основанная на термодинамике отсутствие движущихся элементов в водо‐инжекторных соплах возможность интеграции в уже существующую систему, что дает дополнительные возможности для оптимизации возможность работы в любой газовой турбины не меняет конструкцию или функционал компрессора быстрота установки