أفضل HRSG

أنواع مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية (HRSG)

تُستخدم مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية (HRSG) لاسترداد الحرارة المهدرة من التوربينات الغازية أو مصادر غاز المداخن الأخرى وتحويلها إلى بخار للعمليات الصناعية أو توليد الطاقة. تُعد مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية مكونات أساسية في محطات الطاقة ذات الدورة المركبة، ونظم التوليد المشترك الصناعية، ومجموعة متنوعة من التطبيقات الأخرى حيث يُفضل استرداد الطاقة بكفاءة.

بناءً على التكوين، والوظيفة، والسعة، والضغط، ومصدر الوقود، والجوانب الأخرى، يمكن تقسيم أفضل مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية إلى أنواع مختلفة على النحو التالي:

• وفقًا للتكوين:
  0.1) مولد البخار ذو الاستعادة الحرارية العمودي: عادةً ما يكون لمولد البخار ذو الاستعادة الحرارية العمودي محور رأسي ويتبنى تخطيطًا متعامدًا. تكون المعدات طويلة ونحيلة. في بعض الحالات، قد تُدمج مع مآخذ تهوية لتشتت غاز المداخن. غالبًا ما تشغل هذه المولدات مساحات أرضية أصغر، مما يجعلها مناسبة للمساحات الضيقة. علاوة على ذلك، فإن تركيبها العمودي يبسط إجراء جمع وتوزيع البخار. بالإضافة إلى ذلك، عادةً ما يكون لمولد البخار ذو الاستعادة الحرارية العمودي أقل غاز احتراق متقاطع، مما يؤدي إلى انخفاض فقد الضغط. لذلك، تتميز بأداء استعادة الحرارة بكفاءة. وبالتالي، يُعد مولد البخار ذو الاستعادة الحرارية العمودي جزءًا أساسيًا من محطة طاقة توربينات الغاز ذات الدورة المركبة (CCGT) أو بعض الصناعات التي تحتاج إلى بخار عالي الكفاءة. تُدمج مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية بشكل خاص في أنظمة التوليد المشترك.
• وفقًا لعدد طبقات الضغط:
  0.1) مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية ذات مستوى الضغطين (HRSG): عادةً ما تتكون مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية ذات مستوى الضغطين من أجزاء عالية الضغط (HP) ومنخفضة الضغط (LP). تُحسّن مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية ذات مستوى الضغطين كفاءة استرداد الطاقة من خلال توليد البخار عند مستويات ضغط متعددة. يمكن لهذه المولدات تحقيق كفاءة حرارية ممتازة. بالإضافة إلى ذلك، تُقلل من الحاجة إلى دعم غلاية خارجي، مما يوفر تكاليف التشغيل. ومع ذلك، تحتاج مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية ذات مستوى الضغطين إلى مساحة أكبر واستثمارات رأسمالية أعلى.
• الوظائف:
  0.1) مولد البخار ذو الاستعادة الحرارية المتكامل: عادةً ما تجمع مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية المتكاملة بين وظائف استرداد الحرارة وتوليد البخار في وحدة واحدة. لذلك، تُمكن من انبعاثات صفرية أو شبه صفرية مع تحسين كفاءة الطاقة. تُستفيد هذه المولدات بشكل كامل من الاحتراق الثانوي للوقود في غاز المداخن لاسترداد الحرارة وتوليد البخار. تُحسّن مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية المتكاملة كفاءة استخدام الطاقة، وتُعزز التنمية المستدامة، وتحمي البيئة.
• وفقًا لمصادر وقود HRSG:
  أدى اعتماد هنّان الثقيل على توليد الطاقة بالفحم إلى الحاجة إلى مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية (HRSG) التي يمكنها استخدام الفحم بشكل فعال كمصدر للوقود. تُقدم مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية المتكاملة للفحم / الكتلة الحيوية حلًا قابلًا للتطبيق من خلال استرداد الحرارة المهدرة من عمليات احتراق الفحم أو الكتلة الحيوية وتحويلها إلى بخار لتوليد الطاقة أو التدفئة الصناعية. بالإضافة إلى ذلك، تُدمج محطات الطاقة الشمسية الحرارية غالبًا مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية ذات الوقود الشمسي التكميلي، المصممة لاسترداد الحرارة من مصادر الوقود الشمسية والتقليدية في وقت واحد. تسمح هذه المولدات بالتشغيل المستمر وإنتاج الطاقة حتى في غياب ضوء الشمس. علاوة على ذلك، تُقدم مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية لتحويل الغاز إلى فحم بديلًا آخر من خلال تحويل الفحم الصلب إلى وقود غازي، مما يُمكّن من احتراق أنظف وأكثر كفاءة.

المواصفات والصيانة

المواصفات

• الوحدة: تحتوي كل وحدة HRSG على وحدة تحدد الطول الإجمالي. تُصنع الوحدات عادةً من 120 "x 0.125" 16GA SS304 Laping. يعتمد ترتيب التدفق على كل وحدة.
• الرؤوس العلوية والسفلية: تم تصميم الرؤوس لتوصيل وحدات HRSG متعددة داخل قسم استعادة الطاقة. عادةً ما تختلف أبعادها بناءً على احتياجات العميل لتناسب معلمات التصميم المختلفة. عادةً ما يكون عرضه 48 "1/2 x 42" 1/4، وطوله 64 "1/4، وسماكته 1/2".
• أجهزة التخميد ثنائية الاتجاه APC: تُستخدم أجهزة التخميد ثنائية الاتجاه HRSG للتحكم في تدفق الغاز. إحدى ميزاته هي إيقاف التدفق لعكس تدفق الغاز. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي على نموذج مشغل P/E Limitorque بدرجة حرارة تشغيل 650 درجة فهرنهايت (343 درجة مئوية).
• موّجه APC BW: تطبيق موّجه BW هو تبديل تدفق الغاز من مسار بديل، وكذلك إيقاف تدفق الغاز الإضافي. نموذج المشغل هو P/E Limitorque، ولديه درجة حرارة 650 درجة فهرنهايت (343 درجة مئوية).
• المدخنة: المدخنة هي مجرى يسمح بتصريف غاز العادم من وحدة HRSG إلى الغلاف الجوي. تُرسل المدخنة إشارة إلى البيئة بأن مصدر الغاز موجود هناك، وتُنشئ بنية مادية لتصريف الغاز على مسافة آمنة من HRSG والمناطق المجاورة. تساعد المدخنة على تقليل التلوث والتعرض البشري. يتراوح ارتفاع مدخنة HRSG عمومًا من 15 قدمًا إلى 100 قدم.
• العزل: يُساعد العزل على الحفاظ على حرارة أنابيب HRSG والغلاية. إنه مفيد بشكل خاص لمنع فقد الحرارة والتآكل أسفل العزل (CUI) في البيئات الرطبة. يُستخدم العزل بسماكة 4 بوصات إلى 6 بوصات بشكل شائع لأنظمة HRSG.

تُعد الأجهزة التالية ضرورية لأداء صيانة غلاية HRSG:

• رافعة الإنسان: هذه المعدات رائعة لنقل الإنسان والعمل على ارتفاعات معينة أثناء عملية الصيانة. يُؤدي استخدام الماكينة إلى منصة عمل أكثر أمانًا وراحة.
• معدات فحص المجاري: كما يوحي الاسم، تُساعد أجهزة فحص المجاري على تحديد مشكلة في المجاري. يمكنها أن تدخل عميقًا في المجاري لتحديد المشكلة بدقة، مما يُزيل التخمين. نتيجة لذلك، يتم تحقيق صيانة فعالة ودقيقة، مما يُساعد على توفير الوقت والمال.

بالإضافة إلى مكونات HRSG المهمة، هناك العديد من الأدوات التي تُعد ضرورية أثناء الصيانة الروتينية للغلاية.

• كاشف تسرب الغاز: دور كاشف تسرب الغاز هو تحديد تسربات الغاز، وتصحيحها بسرعة، وتقليل المخاطر. سيُساعد الكشف المبكر أيضًا على الحد من تكاليف التشغيل.
• منظف مبادل حراري: تُساعد هذه القطعة من المعدات على إزالة الترسبات، والوحل، والرواسب من مبادلات الحرارة، مما يُحسن كفاءة نقل الحرارة واستعادة التشغيل الكامل.

أفضل سيناريوهات HRSG

تلعب أفضل HRSG دورًا لا غنى عنه في صناعة الآلات من خلال استرداد الحرارة المهدرة من العمليات الصناعية، وتوليد الطاقة، واحتراق الوقود.

• محطات الطاقة:

  تُوجد مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية بشكل شائع في محطات الطاقة ذات الدورة المركبة لتوربينات الغاز (CCGT). تتكون محطة طاقة CCGT من توربينات غازية، وتوربينات بخارية، ومولدات بخار ذات استعادة حرارية. تحرق التوربينات الغازية الغاز الطبيعي لتوليد الكهرباء، وتستعيد HRSG الحرارة المهدرة من التوربينات الغازية لإنتاج البخار. ثم تُولد التوربينات البخارية الكهرباء الإضافية. من خلال دمج مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية في عملية توليد الطاقة، تُحسّن الكفاءة الإجمالية لمحطة الطاقة، وتُستخدم مصادر الطاقة الكهربائية المتعددة.

• العمليات الصناعية:

  تُولد العديد من الصناعات كمية كبيرة من الحرارة المهدرة أثناء عمليات الإنتاج، والتي يمكن أن تُضيع. يمكن للصناعات مثل تصنيع المواد الكيميائية، والتكرير، وصناعة اللب والورق، وصهر المعادن، وغيرها من الصناعات أن تفكر في تركيب HRSG لزيادة الإنتاجية. على سبيل المثال، يمكن لمولد البخار ذات الاستعادة الحرارية استرداد الحرارة من تفاعل كيميائي في الصناعة الكيميائية أو من احتراق الوقود في الغلاية. يمكن استخدام البخار الذي تُنتجه HRSG كمصدر للحرارة لعمليات الإنتاج الأخرى أو لتوليد الطاقة من خلال توربين بخاري.

• نظم التوليد المشترك والتوليد الثلاثي:

  تهدف أنظمة التوليد المشترك إلى إنتاج الطاقة الحرارية والطاقة الكهربائية في وقت واحد من نفس مصدر الطاقة لتحسين كفاءة النظام. عادةً ما تستعيد أنظمة التوليد المشترك الحرارة المهدرة من العمليات الصناعية أو توليد الطاقة، وغالبًا ما تُستخدم مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية كجهاز استرداد أساسي. يمكن استخدام الطاقة الحرارية والطاقة الكهربائية المُولدة لاحتياجات إنتاج الشركة، أو توريدها إلى الشبكة، أو للتدفئة المركزية.

• تكنولوجيا استرداد حقول النفط والغاز:

  يُعد استخلاص النفط المحسّن (EOR) واستخلاص النفط بالجاذبية المُعزّزة بالبخار (SAGD) طريقتين شائعتين لاستخلاص النفط من حقول النفط والغاز. يُشير EOR إلى حقن البخار أو ثاني أكسيد الكربون في خزان النفط لتحسين سيولته وزيادة كفاءة الاستخلاص. يُعد SAGD تقنية يتم فيها حقن البخار تحت الأرض لتقليل لزوجة النفط. في كلتا الطريقتين، يمكن استخدام مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية لإنتاج البخار المطلوب للعملية.

كيفية اختيار أفضل HRSG

قبل إجراء عملية الشراء، من الضروري مراعاة بعض الأمور لضمان جودة وموثوقية المعدات.

• السعة والحجم:

  تُعد سعة وحجم HRSG عوامل مهمة يجب مراعاتها عند اختيار الأفضل. يجب أن تكون قادرة على توفير كمية البخار المطلوبة لتلبية احتياجات العمليات الصناعية أو توليد الطاقة. يجب أن تتوافق الأبعاد الفيزيائية لـ HRSG مع المرافق الموجودة لضمان التثبيت والتكامل المناسبين. من المهم أيضًا أن تتوافق سعة وحجم HRSG مع إمكانيات النمو المستقبلية، مما يسمح للشركات بالتوسع بسلاسة دون تكبد تكاليف إضافية أو مواجهة القيود.

• الكفاءة الحرارية:

  تُعد الكفاءة الحرارية لـ HRSG عاملاً حاسمًا يُؤثر على استرداد الطاقة وكفاءة النظام الإجمالية. من المهم اختيار مدخّل حرارة، ومبخر، ومُسخّن فوقي يتمتع بأداء حراري ممتاز لزيادة استرداد الحرارة المهدرة من عادم توربينات الغاز. تُترجم الكفاءة الحرارية الأعلى إلى استخدام أفضل لطاقة الحرارة، مما يؤدي إلى زيادة توليد الطاقة وتقليل استهلاك الوقود.

• التصميم والتكوين:

  يُؤثر تصميم وتكوين HRSG على أدائها، ومرونتها، وموثوقيتها. من المهم مراعاة عوامل مثل الترتيب الرأسي أو الأفقي، وعدد مستويات الضغط، ونوع ملف المبخر أو المُسخّن فوقي المستخدم. يجب أن يتطابق التصميم المُختار مع متطلبات التشغيل المحددة وخصائص توربينات الغاز، مما يُضمن نقل الحرارة الأمثل والتكامل داخل النظام.

• جودة المواد:

  تُؤثر جودة المواد المستخدمة في إنشاء HRSG بشكل كبير على متانتها، ومقاومتها للتآكل، وقدرتها على تحمل درجات الحرارة والضغوط العالية. يُضمن اختيار HRSG بمواد عالية الجودة الموثوقية على المدى الطويل ويُقلل من احتياجات الصيانة، مما يُقدم أصلًا موثوقًا به للعمليات الصناعية أو مرافق توليد الطاقة.

• الصيانة والدعم:

  عند اختيار HRSG، من المهم مراعاة متطلبات الصيانة وخدمات الدعم التي يُقدمها المُصنع. قد تؤدي HRSG التي تتطلب صيانة معقدة ومتكررة إلى زيادة تكاليف التشغيل ووقت التوقف عن العمل. يُقلل اختيار وحدة سهلة الصيانة ودعمها من قبل مزود خدمة سريع الاستجابة من جهود الصيانة ويُضمن حلًا سريعًا للمشاكل إذا نشأت.

الأسئلة الشائعة

س1: ما هي الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا HRSG؟

ج1: أحد الاتجاهات البارزة هو التحول نحو مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية المرنة التي يمكنها التكيف مع أحمال توربينات الغاز المتغيرة مع الحفاظ على الكفاءة. بالإضافة إلى ذلك، اكتسب تطوير مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية المعيارية المدمجة شعبية في مشاريع البنية التحتية للطاقة المرنة. هذه مناسبة للمدن التي تتوسع بسرعة مع احتياجات عالية للطاقة. يُعد الاتجاه الآخر هو دمج مصادر الطاقة النظيفة، مثل تعزيز الطاقة الشمسية الحرارية وأنظمة الطاقة المشتركة، لتعزيز أداء مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية.

س2: ما هو مستقبل مُصنعي HRSG؟

ج2: مستقبل مُصنعي HRSG يبدو واعدًا. يُشجّع التحول العالمي نحو توليد الطاقة النظيفة والحاجة إلى أنظمة عالية الكفاءة الطلب على مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية. ستتمتع المُصنعون الذين يُبتكرون ويطورون مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية المتقدمة ذات الكفاءة العالية، وانبعاثات منخفضة، والتشغيل المرن بميزة تنافسية. ستكون مولدات البخار ذات الاستعادة الحرارية التي يمكن دمجها مع مصادر الطاقة المتجددة مثل الكتلة الحيوية، والطاقة الشمسية، والنفايات مهمة بشكل متزايد.

س3: ما هي التحديات التي تواجه مُصنعي HRSG؟

ج3: يواجه مُصنعي HRSG العديد من التحديات. تزيد الحاجة إلى التخصيص لتلبية احتياجات الموقع والمشروع المحددة من تعقيد التصميم والتصنيع. تتطلب اللوائح البيئية الصارمة أنظمة تلبي معايير الكفاءة العالية، وانبعاثات منخفضة. علاوة على ذلك، تُشجّع المنافسة من التقنيات البديلة مثل دورات البخار فوق الحرجة وتحويل الطاقة المتجددة على الحاجة إلى التحسين والتكيف المستمر.