Калина переделка системы охлаждения

В этой статье рассматриваются возможности извлечения полезной энергии из различных источников низкосортного тепла в контексте преимуществ, предлагаемых технологией Kalina Cycle®. В цикле Калины бинарная жидкость используется для извлечения полезной работы из источника тепла. Типичными низкокачественными источниками тепла являются те, которые связаны с отходящим теплом от промышленных процессов, таких как производство стали и производство цемента, которые являются энергоемкими и где регенерация отходящего тепла может оказать существенное влияние на энергоэффективность.

Кратко описаны различные системы Калина цикла, которые в настоящее время работают во всем мире, и критические рабочие параметры рассматриваются в контексте основных принципов, лежащих в основе технологии, связанной с использованием пара аммиака в качестве рабочей жидкости. Оценивается эффективность материалов, используемых при изготовлении различных компонентов в системе Kalina Cycle, и кратко описывается актуальность потенциальных механизмов деградации. Будет показано, что технология в настоящее время продвинулась до стадии, когда высокая доступность может быть достигнута регулярно в различных типах операционной среды.Намечается возможность расширить применение технологии Kalina Cycle для утилизации отработанного тепла в цементной промышленности.

Многие основные производственные процессы являются высокоэнергоемкими, и возможность рекуперации отработанного тепла для выработки электроэнергии может дать значительное преимущество с точки зрения снижения потребления энергии. Кроме того, эффективные системы рекуперации энергии поддерживают общее стремление к устойчивости и повышению энергоэффективности.

Извлечение полезной работы из низкосортного тепла требует инновационных технологий.Калина Циклы были разработаны для эффективного извлечения тепловой энергии из таких источников, как отработанное тепло и геотермальные скважины. Конкурирующие системы, такие как органический цикл Ренкина, оказались менее эффективными в этих областях. Одним из последствий этого является то, что Национальная организация развития энергетики (NEDO) в Японии определила цикл Калины как одну из наиболее подходящих технологий для дальнейшего повышения энергоэффективности японской сталелитейной промышленности. ¹

Калина Cycle системы в настоящее время работают в области утилизации отработанного тепла и геотермальной энергии во всем мире.По мере того, как возрастает потребность в более высокой эффективности использования энергии для борьбы с вредным воздействием парниковых газов, ожидается, что спрос на этот тип технологий увеличится.

В этой статье будут рассмотрены характеристики действующих в Калининском цикле электростанций для получения тепловой энергии при различных видах применения, а также будет дана подробная информация о характеристиках системы. Цель состоит в том, чтобы предоставить обзор текущего состояния технологии в ключевых приложениях по всему миру.Более ранняя публикация предоставила общее введение. ²

Цикл Калина: Технический обзор

В технологическом цикле Калины используется бинарная рабочая жидкость из аммиака и воды с запатентованными и запатентованными процессами для изменения концентрации аммиака во всей системе и для рекуперативных ступеней для повышения эффективности. Использование аммиака позволяет эффективно использовать потоки отработанного тепла, что позволяет начать кипение при более низких температурах.

Бинарная жидкость позволяет изменять состав рабочей жидкости путем перегонки, обеспечивая более высокую концентрацию благодаря генератору пара с рекуперацией тепла (HRVG) и более жидкую композицию в конденсаторе низкого давления.Поскольку молекулярная масса аммиака близка к молекулярной массе воды, можно использовать стандартную турбину с противодавлением.

Типичная схема технологического процесса для электростанции с рекуперацией тепла промышленного цикла Калины показана на рисунке 1, где цвета представляют различные концентрации аммиака, а цифры указывают уникальные условия потока. В HRVG кипятится и перегревается богатая смесь воды и аммиака, а перегретый пар расширяется через турбину с противодавлением. Выхлоп турбины слишком богат (высокая концентрация аммиака) для конденсации, поэтому он затем охлаждается и разбавляется остатками из сепаратора / демистера пара, а затем полностью конденсируется.

На этой стадии часть рабочей жидкости направляется в паросепаратор / демистер через рекуперативные теплообменники, а часть рабочей жидкости смешивается с потоком пара высокой концентрации аммиака из пароотделителя / демистера. Этот процесс восстанавливает рабочую жидкость до оптимальной концентрации аммиака и воды для этапа получения тепла цикла. Затем рабочая жидкость конденсируется и возвращается в HRVG.

Подсистема дистилляции и конденсации (DCSS) состоит из демистера / сепаратора, рекуперативных теплообменников, конденсатора и системы управления.Это обеспечивает жизненно важную функцию установления высокой концентрации аммиака и воды на этапе сбора тепла и низкой концентрации аммиака и воды на стадии конденсации.

Отличительной особенностью цикла Калины является то, что рабочая жидкость состоит как минимум из двух разных компонентов с разными точками кипения. Поскольку двухкомпонентная смесь будет кипеть в диапазоне температур, а соотношение двух компонентов может варьироваться в разных частях системы, общий эффект заключается в повышении термодинамической эффективности процесса.

В отличие от цикла Ренкина неизотермическое кипение, возникающее в результате использования бинарной жидкости с переменным составом, дает хорошее совпадение с тепловыми характеристиками HRVG, так что больше тепла можно извлечь из источника энергии для повышения эффективность процесса. Аналогичные соображения применимы к концу конденсации силового цикла. Выбирая подходящее соотношение двух компонентов, которые образуют рабочую жидкость, температуру кипения можно регулировать в соответствии с температурой источника тепла и извлекать максимальное количество тепла.Благодаря этой характеристике, способной в полной мере использовать разницу температур между источником тепла и теплоотводом, этот процесс идеально подходит для извлечения полезной работы из низкосортных источников тепла, таких как тепло промышленных отходов. Повышение эффективности до 50% заявлено для этого типа применения.

Данные о производительности ранних демонстрационных блоков предоставили информацию, необходимую для проверки термодинамического моделирования доктора Александра

Калина и его сотрудники в Exergy Inc.Их результаты также позволили установить методы управления и эксплуатации, особенно во время запуска и для циклических нагрузок. Кроме того, было проведено длительное воздействие на материалы-кандидаты аммиачно-паровой среды. Это позволило характеризовать материалы в реальных условиях эксплуатации, дополняя аналогичные данные, полученные в лаборатории.

В совокупности эта информация послужила основой для более широкого внедрения технологии Kalina Cycle в различных коммерческих приложениях.В результате несколько заводов в настоящее время успешно работают по всему миру, используя различные источники тепла. Все это демонстрирует прирост эффективности по сравнению с обычным циклом Ранкина, как и предсказывалось программным обеспечением термодинамического моделирования. Краткие сведения о различных единицах приведены в таблице 1.

Таблица 1: тематических исследований цикла Калины со всего мира.

Опыт работы

Canoga Park: Canoga Park была первой крупной электростанцией, введенной в эксплуатацию с использованием цикла Калины, и была построена при поддержке Министерства энергетики США (DoE) для демонстрации этой технологии.

В первоначальной конфигурации источником энергии было отработанное тепло от испытательной установки ядерного парогенератора.Когда это стало недоступным, в качестве альтернативы использовалось тепло отработавших газов газовой турбины. Агрегат работал в общей сложности более пяти лет (1992-1997) с хорошей надежностью и накопил около 10 000 часов работы. Единственная серьезная проблема с материалами была с лабиринтными уплотнениями для паровой турбины, которые были изготовлены из чистого никеля по совету производителя.

Рабочие характеристики паровой турбины были удовлетворительными, хотя конструкционные материалы, как правило, представляли собой сплавы на основе никеля из-за ограниченных данных, имеющихся в то время об использовании материалов в аммиачно-водной среде при высоких температурах и давлениях этого устройства.

Условия работы дроссельной жидкости турбины составляли 515 ° C, давление - 110 бар, а генерирующая мощность цикла дна составляла около 3 МВт, а избыточная мощность продавалась местной коммунальной службе. В качестве электростанции с комбинированным циклом демонстрация Canoga Park была оценена в 6,5 МВт.

Паровая турбина представляла собой обычную 15-ступенчатую осевую машину, основанную на турбинной технологии, обычно используемой для механического привода. Относительно низкий объемный расход при давлении дросселя 110 бар был необходим для скорости турбины около 14000 об / мин.Для соединения турбины с индукционным генератором 1800 об / мин использовался редуктор.

Фукуока: Строительство этого агрегата, которое также рассматривалось как демонстратор, было субсидировано Министерством международной торговли и промышленности Японии (MITI) и было первым мусоросжигательным заводом, использовавшим цикл Калины. В результате он достиг на 20% большей эффективности, чем другие аналогичные установки этого типа.

Устройство получило выгоду от интегрированной технологии сжигания, которая разрабатывалась японской корпорацией Ebara на протяжении многих лет.Завод мощностью 4,5 МВт сжигал 200 т / день муниципальных отходов, производя дымовой газ при температуре около 900 ° C для утилизации отработанного тепла.

Условия дроссельной заслонки турбины были 293 ° C и 43 бар. Обширные испытания проводились в течение примерно двух лет успешной работы, и все целевые требования, указанные пользователем, были выполнены. Завод был остановлен в конце испытательного периода, достигнув всех своих целей.

Kashima Works (Sumitomo Metals): Калининская электростанция, установленная на заводе Kashima Sumitomo, была первым коммерческим применением цикла Kalina и вырабатывала 3.5 МВт электроэнергии за более чем десятилетнюю успешную работу. В этом случае источником энергии было отработанное тепло от процесса выплавки стали, а параметры дроссельной заслонки турбины составляли 236 ° C и 31 бар.

Агрегат успешно завершил испытания производительности установки осенью 1999 года и с тех пор работает с высокой готовностью. Подтвержденные годовые показатели годности завода находятся в диапазоне 97% -99%.

Husavik: Геотермальный завод Husavik в Исландии начал свою работу в 2000 году с использованием рассола при 121 ° C, чтобы обеспечить 80% потребности в электроэнергии этого небольшого города.Рабочая жидкость состояла из 82% аммиачной воды при давлении 34 бара. В испарителе аммиачная вода частично испарялась до 75% пара и 25% жидкости, и паровой компонент отделялся от жидкого компонента в сепараторе.

Подробная информация о процессе, пусковых процедурах и ранних данных о производительности приведена в литературе3, а блок-схема, показывающая схему установки, показана на рисунке 2.

После 15 месяцев эксплуатации эксплуатационные испытания были проведены в ноябре 2001 года.Результаты суммированы в Таблице 2. Даже при температуре рассола, которая была на 3 ° C ниже проектной температуры (что является очень значительным, учитывая термодинамику системы), установка все еще развивала мощность ~ 1,7 МВт, успешно завершая работу установки. требование к испытаниям

Несколько лет спустя возникли эксплуатационные трудности с этим устройством, и произошел ряд простоев оборудования. Хотя было несколько причин относительно низкой надежности, было два основных фактора, определенных Recurrent Engineering и другими, которые внесли значительный вклад в неудовлетворительные показатели.Это были:

• Контроль качества воды был плохим и не соответствовал инструкциям по эксплуатации, предоставленным OEM,
• Устройство не подвергалось кислотной очистке перед вводом в эксплуатацию в соответствии с рекомендациями поставщика. Это означает, что детрит от процессов изготовления и изготовления не был удален.

Взятые вместе, эти факторы, вероятно, объясняли трудности, которые впоследствии возникли при эксплуатации этого завода. Отказы лопастей турбодетандера (см. Рис. 3), в частности, проявились как характерные для эрозии / коррозии частиц или капель воды. ⁴

В настоящее время завод, который в настоящее время принадлежит Recurrent Engineering, реконструируется с запланированной датой перезапуска в конце 2012 года.

Таблица 2: Результаты эксплуатационных испытаний на геотермальном заводе в Хусавике.

Fuji Oil: Введенная в эксплуатацию в 2005 году, тепловая электростанция Fuji Oil мощностью 4 МВт использует тепло от двух источников: легкий углеводородный пар и пар низкого давления в рамках проекта по утилизации тепла-электричества на нефтеперерабатывающем заводе Fuji в Чибе. Япония Этот проект стал первой успешной интеграцией технологии производства отработанного тепла с процессом Eureka для переработки углеводородов. Температура отработанного тепла составляет 118 ° C, и с момента запуска установка работает непрерывно с готовностью почти на 100% между запланированными отключениями.

Было подсчитано, что вместе взятые агрегаты на заводе Kashima и на месторождении Fuji Oil ежегодно дают 60 ГВтч, которые в противном случае пришлось бы получать из энергосети.

SSNE, Quingshui: Эта бинарная геотермальная демонстрационная установка была расположена на геотермальном месторождении на севере Тайваня и принадлежит Shanghai Shenghe New Energy Resources Science and Technology Ltd (SSNE).

Устройство было построено для демонстрации цикла Калины в этом приложении для Национального института науки и местного самоуправления.Источником тепла является низкотемпературная термальная скважина с температурой геотермальной жидкости 110 ° C. Завод был введен в эксплуатацию и испытан в первые месяцы 2011 года.

Шанхай Экспо: Эксклюзивная лицензия Kalina Cycle для Китая, Shanghai Shenghe New Energy Resources Science and Technology Co Ltd (SSNE), построила первую в мире солнечную тепловую электростанцию ​​Kalina Cycle на 2010 World Expo в Шанхае.

SSNE установил традиционные солнечные водонагреватели на крыше 3000 м ² Корпоративного павильона Экспо.Установка использовала 90-95 ° C воды и вырабатывала приблизительно 50 кВт, пока она не была разобрана в конце мероприятия.

Применение на цементных заводах

Опыт, полученный при успешной эксплуатации этих эталонных установок, послужил мощным стимулом для расширения сферы применения цикла Калины в других промышленных процессах, где возможно повышение энергоэффективности.

В частности, возможность извлечения полезной энергии из отработанного тепла на цементных заводах рассматривается как привлекательная возможность.FLSmidth, лицензиат Kalina Cycle, в настоящее время строит первый из этих заводов для цементной компании DG Khan в Хайпур, Пакистан. Основная цель - повысить энергоэффективность цементного завода в Хайпуре, и блок будет вырабатывать 8,6 МВт при температуре жидкости 340 ° C. Электростанция будет восстанавливать отходящее тепло от подогревателя и от клинкерного охладителя, используя цикл Калины, специально разработанный для цементной промышленности.

Второй проект в настоящее время выполняется для компании Star Cement в Объединенных Арабских Эмиратах и ​​предназначен для использования отработанного тепла от клинкерного охладителя для выработки 4.75 МВт мощности.

Выбор материала

В дополнение к проверке основополагающих термодинамических принципов, успешное внедрение технологии Kalina Cycle с различными источниками тепла также подтвердило долговременную работу материалов, используемых для критических компонентов в этих приложениях.

Сплавы, отобранные для теплообменников, сепараторов и связанных с ними компонентов, а также для трубопроводов, работающих в умеренных условиях температуры и давления для применений цикла Калины, показаны в таблице 3 вместе с номинальными составами в массовых процентах.

Турбинные материалы, используемые в системах Kalina Cycle, по большей части те, которые будут использоваться в типичных паровых турбинах с осевым потоком или турбодетандерах с радиальным потоком, работающих при температурах и давлениях, характерных для применения на электростанции. Сплавы, указанные в Таблице 4 ниже, используются в системах Kalina Cycle.

Таблица 3: Сплавы, используемые для компонентов теплообменника в системах Kalina Cycle.

Таблица 4: Сплавы, используемые в типичных турбинах Калины. Баланс - Fe, за исключением сплава Колеса Расширителя, где баланс - Ti.

Контроль качества воды

Как и в случае со всеми типами электростанций, важно обеспечить хорошее качество воды для надежной работы системы цикла Kalina.Водоподготовка важна для предотвращения коррозии, образования накипи и загрязнения рабочей жидкости, а качество воды, которое требуется, в значительной степени зависит от температуры эксплуатации. Это, в свою очередь, влияет на реакционную способность химических процессов и процессов разложения.

В обычном коммунальном котле, работающем с паром при 565 ° C, добавляется гидразин (H ₂ N ₂ ), чтобы снизить содержание кислорода до примерно 5 частей на миллиард и создать щелочные условия с pH ~ 9. В этих условиях магнетит является стабильным оксидом.Таким образом, цель обработки питательной воды в бытовом котле состоит в том, чтобы: защитить поверхности теплопередачи от коррозии (деоксигенация и регулирование pH), минимизировать ионную проводимость воды, избежать потенциального воздействия на окружающую среду и избежать отложений коррозии. товары.

В системах Kalina Cycle температура жидкости значительно ниже, поэтому контроль качества воды несколько проще. Ключевые процессы для поддержания хорошего качества воды: смягчение для уменьшения сульфатных, хлоридных и нитридных ионов; деаэрация для уменьшения количества газа; и хороший контроль pH.

Эти процессы важны для обеспечения качества небольшого количества подпиточной воды, используемой на электростанции Калинского цикла. Однако в этом случае pH контролируется содержанием аммиака в жидкости, которое обычно дает pH около 10. Деминерализация проводится с использованием синтетических анионных и катионообменных смол. Растворенные газы, такие как кислород и в некоторых случаях CO ₂ , могут быть удалены с помощью коммерчески доступной деаэрационной установки.

Механизмы разрушения материала в контексте Калинского цикла

При хорошем контроле качества воды, как указано выше, и с учетом высоких уровней pH, связанных с паровой средой с аммиаком, ожидается, что система цикла Калины будет менее подвержена коррозии и эрозии, чем в системе цикла Ранкина.С другой стороны, хорошо известно, что нитридные слои могут образовываться на сталях, подвергающихся воздействию аммиачной среды при высоких температурах. Некоторые из этих факторов будут рассмотрены далее в этом разделе в контексте относительно благоприятной среды цикла Калины.

Общая коррозия

Чтобы снизить риск общей коррозии в паровых котлах, методы очистки воды используются для установления условий высоких значений pH и низкого уровня кислорода, чтобы стимулировать рост защитных слоев магнетита (Fe ₃ O ₄ ) на поверхности трубы.

В средах Kalina Cycle присутствие аммиака (NH ₃ ) обеспечивает сильнощелочные условия и, следовательно, следует ожидать значения pH около 10. Это означает, что стальные поверхности будут пассивированы и рост слоев магнетита будет стимулироваться. Ограничение в этом отношении состоит в том, что из-за относительно низких температур флюида во многих случаях в диапазоне 100-350 ° C кинетика роста оксидов будет медленной. Тем не менее, как показано на рисунке 4, скорость потери металла из-за эрозионной коррозии в чистой воде при высоких значениях pH и температуре 75 ° C очень низкая. ⁵ Также в блоке Husavik были обнаружены образования слоя черного оксида, предположительно магнетита, на входе в корпус турбины4, где температура жидкости составляла 121 ° C (см. Рисунок 5).

Локализованная коррозия

Когда в водоснабжении присутствуют такие примеси, как хлорид-ионы, всегда существует риск локальной коррозии в расщелинах или в ямах. Коррозия происходит даже в том случае, если содержание примесей относительно низкое, потому что в яме или щели может возникнуть концентрация, и это будет способствовать процессу коррозии.

Точно так же, когда отложения происходят на металлической поверхности, под отложением может развиваться микроклимат, возможно, в результате взаимодействия с примесями в отложении. Это позволяет коррозийной атаке происходить локально. Именно по этой причине важна деминерализация для удаления примесей, таких как хлориды. Точно так же хороший контроль химического состава воды сведет к минимуму осаждение посторонних материалов.

Азотирование

Когда сталь подвергается воздействию аммиачной среды при высокой температуре, может произойти азотирование поверхности в результате разложения аммиака с образованием зарождающегося азота.Это диффундирует в сталь с образованием нитридного слоя. Важным моментом является то, что сталь действует как катализатор, без которого не произошло бы разложение.

Если каталитическая поверхность «отравлена» какой-либо примесью, скорость азотирования значительно снижается. Когда присутствуют сильные нитридные образующие, такие как Cr, Al или V, эти элементы будут предпочтительно азотироваться и будут образовывать твердый износостойкий слой. Критическое различие между образованием нитридов в аммиачном паре и коммерческим процессом заключается в том, что последний осуществляется в восстановительной среде и предотвращается образование окисной окалины, что обеспечивает образование износостойкой поверхности.

В лабораторных экспериментах ⁶ , в которых ферритные стали подвергались воздействию паровой среды аммиака 70:30 в интервале температур 450-650 ° С, было мало влияния давления в интервале 20-180 бар на кинетику азотирования и профили твердости были очень похожи (см. рисунок 6).

Известно, что скорости образования нитридов увеличиваются при атмосферном давлении, и это согласуется с термодинамикой разложения аммиака. Таким образом, увеличение давления от окружающего до 20 бар снижает скорость атаки, но при более высоких давлениях дальнейшее снижение незначительно.

Поскольку азотирование является процессом, контролируемым диффузией, кинетика образования нитридов будет сильно зависеть от температуры. Было показано, что это имеет место в той же аммиачно-паровой среде, что и упомянутая выше. Типичные результаты для относительно кратковременных воздействий показаны в Таблице 5, и следует отметить, что при 450 ° C в этих условиях образование нитридов не наблюдалось после 350 часов в T22.

Экстраполяция данных, полученных при температуре 565 ° C для выдержек до 2000 ч, дала глубину атаки ~ 2 мм при 50 000 ч для низколегированной стали (T22) при этой температуре.

Изучение материалов, использованных в демонстрационном блоке в Canoga Park, где относительно длительные периоды эксплуатации приводили к более длительным воздействиям, дало возможность оценить характеристики материалов в условиях, более близких к тем, которые ожидаются при нормальной эксплуатации.

На рисунке 7 показан разрез трубы перегревателя Tp 316, снятой после 3000 ч работы с температурой жидкости около 515 ° C, и в этом случае тонкий оксидный слой является видимым, и никакого воздействия нитрида не произошло.Впоследствии образцы различных материалов экспонировались в течение около 1600 ч при ~ 515 ° C в рабочей жидкости, а затем срезы были исследованы металлографически на наличие признаков азотирования. Результаты для четырех материалов, которые показали наличие нитридного воздействия, приведены в таблице 6. Для технических сплавов степень воздействия была очень незначительной и в целом соответствовала лабораторным данным.

Таблица 5 (а): Глубина нитридов, Nd, для Т22 при 100 бар.

Таблица 5 (b): Глубина нитридов, Nd, для T91 при 100 бар.

Таблица 6: Глубина нитридов в материалах, выдерживаемых в течение 1600 часов при 515 ° C в блоке Canoga Park.

сняты с демонстрационного блока Canoga Park после 3000-часовой выдержки при 515 ° C, показывая оксидный слой на поверхности.

Коррозия из-за карбамата аммония

В условиях, когда аммиак (NH ₃ ) и диоксид углерода (CO ₂ ) могут реагировать при высоких температурах и давлениях, карбамат аммония может образовываться в соответствии со следующей реакцией:

2 NH ₃ + CO ₂ -> NH ₂ COONH ₄

Эта реакция происходит во время производства мочевины ^7,8 , где температура составляет около 185 ° С, а давление составляет около 140 бар.Если происходит конденсация карбамата аммония, капли карбамата могут быть очень коррозийными, а это означает, что при выборе стали следует соблюдать особую осторожность, чтобы противостоять этому типу разложения. Дуплекс сплавы являются предпочтительным выбором.

Очевидно, что если уровни CO ₂ достаточно высоки, этот тип атаки может потенциально произойти в средах Калинского цикла в зависимости от точных условий температуры и давления. Кроме того, присутствие хлоридов в виде примесей в воде усугубляет процесс коррозии.

Существует некоторая неопределенность в отношении стабильности карбамата аммония, и неофициальные данные свидетельствуют о том, что соединение нестабильно при температурах <200 ° C и давлениях <100 бар. Тем не менее, поскольку коррозионное воздействие может быть настолько сильным, было бы разумно в контексте систем Cycle Cycle обеспечить, чтобы риск образования карбамата был снижен до

возможно. В этом отношении очевидно, что деаэрация подпиточной воды для удаления CO ₂ и деминерализация для удаления хлорид-ионов позволят избежать любых потенциальных трудностей.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Трещины из-за коррозии под напряжением (SCC), как сообщается, происходят в ферритных сталях, используемых при изготовлении резервуаров для хранения безводного аммиака. Обширные исследования были проведены в течение ряда лет, чтобы определить ключевые факторы, которые влияют на этот тип отказа. Было выявлено несколько критических параметров, которые могут оказать существенное влияние на возникновение растрескивания под напряжением. ^9,10

SCC будет происходить в ферритных сталях при определенных сочетаниях напряжений и в определенных коррозионных средах, когда коррозионные условия приводят к локальному разрушению защитного оксидного слоя, достаточного для возникновения трещины.Наличие точечной или оксидной включений может быть достаточным для инициирования образования трещин.

Как правило, риски SCC в резервуарах для хранения жидкого аммиака возрастают с повышением предела текучести материалов, а также в сварных швах, которые после сварки подвергались недостаточной термообработке. Более того, утверждается, что присутствие кислорода в качестве примеси в аммиаке будет стимулировать SCC.

Следует отметить, что напряжения, необходимые для возникновения трещины, как правило, выше, чем напряжения, возникающие при нормальной работе, и могут быть отнесены к наличию остаточных напряжений, возникающих в процессе изготовления, или сварных швов с более высокой прочностью, которые в сочетании с приложенным напряжением может быть достаточным для инициирования крекинга, особенно в присутствии кислорода.

Важным моментом является то, что было отмечено, что присутствие небольших количеств воды (0,2 ч / млн) в качестве примеси в аммиаке оказывает ингибирующее влияние на процесс SCC.

С точки зрения системы Калинского цикла, очень маловероятно, что SCC будет проблемой, которая будет возникать на практике, и никаких признаков SCC не наблюдалось ни на одной из действующих установок Калинского цикла. Обычно используемые стали не являются высокопрочными, и SCC более распространен в сталях с высоким пределом текучести.Кроме того, среда состоит из паров аммиака, и присутствие воды будет оказывать ингибирующее действие. Поскольку SCC обычно ассоциируется с «смачиваемыми» поверхностями, риск будет применяться только в тех областях, где происходит конденсация из паровой фазы. Утверждается, что содержание воды 0,2% обеспечит ингибирование SCC до содержания кислорода 1000 частей на миллион.

Выводы

1. В последнее десятилетие или около того несколько электростанций Калинского цикла были введены в эксплуатацию для выработки электроэнергии из различных типов низкокачественных источников тепла, включая тепло промышленных отходов, сжигание отходов и геотермальные источники.

2. В цементной промышленности реализуются дополнительные возможности применения цикла Калины для извлечения полезной энергии из промышленных отходов тепла.

3. Общая производительность была весьма удовлетворительной, и устройства работали надежно и достигли или превысили целевые показатели производительности.

4. Уровень эффективности, достигаемый с помощью цикла Калины, не может быть достигнут ни с какой другой системой для извлечения полезной энергии из низкосортного тепла.

5. Накопленный на сегодняшний день опыт показывает, что, как и в случае с любым другим циклом электростанции, хороший контроль химического состава воды является существенным требованием для обеспечения надежной работы и высокой доступности.

6. Высокие значения pH, согласующиеся с окружающей средой Kalina Cycle, должны ограничивать риск общей коррозии.

7. Любой риск коррозии из-за образования карбаматов аммония можно избежать путем удаления CO2 из водоснабжения.

8. Азотирование стальных поверхностей может происходить при температуре выше примерно 450 ° C, но маловероятно, что ухудшение этого типа серьезно ухудшит рабочие характеристики.

9. Во время работы систем Калина Цикл не наблюдалось признаков коррозионного растрескивания под напряжением, которое может происходить в резервуарах для хранения безводного аммиака.

Рекомендации

1. Сайт Программы инновационных энергетических технологий Cool-Earth, www.meti.go.jp.

2. Mlcak, H. A. «Введение в цикл Калины», ASME Совместная конференция по выработке электроэнергии, Хьюстон, Техас, 1996.

3. Миролли, М .; Hjartarson, H .; Mlcak, H. A .; & Ralph, M. "Опыт испытаний и эксплуатации геотермальной электростанции Калина с циклом 2 МВт в Хусавике, Исландия", Совет по геотермальным ресурсам, октябрь 2002 г.

4. Уиттакер, П. "Коррозия в цикле Калины", магистерская работа, Школа наук о возобновляемых источниках энергии, Акурейри, Исландия, 2009.

5. Хайтманн, Х. Г. и Костнер, У. "Эрозия-коррозия в причинах циклов вода-пар и контрмеры", VGB Kraft Works Technik 62, № 3, March 1982.

6. Goodstine, S.L. & O'Neill, J.K., неопубликованные работы в ABB, 1997.

7. Терсмеден, К. & Кангас, П. "Успешное использование специализированных нержавеющих сталей на азотных заводах по производству удобрений", Азия Азот, Сингапур, 1996.

8. Ноттен, Г. "Применение дуплексной нержавеющей стали в химической промышленности", "Нержавеющая сталь", 1997, с. 9-16.

9. Пирсон А. Коррозионное растрескивание под напряжением в холодильных системах. Int. J. Refrig., 31, 2008, стр. 742-747.

10. Логинов, А. В. «Коррозионное растрескивание стали под напряжением в службе сжиженного аммиака - перепросмотр», Материалы материалов 25, (12) Национальная ассоциация инженеров по коррозии, Хьюстон, Техас, 1986.

Калина - Электричество от тепла

Power Solutions

Kalina Power предлагает решения для энергетических проектов Build, Own Operate (BOO) и EPC для различных применений в сфере энергоэффективности в промышленности и возобновляемых источников энергии. С особым акцентом на нашу основную технологию, Kalina Cycle®, мы можем адаптировать высокоэффективное и экономически эффективное энергетическое решение для вашей работы или возобновляемого источника.

Интегрируя наши решения в области энергоснабжения, хост-операции могут получить выгоду, направив свой капитал на основной бизнес, снизив затраты на электроэнергию и уменьшив свой углеродный след.Наша специальная команда инженеров может проанализировать ваш промышленный энергоэффективный или возобновляемый проект, загрузив лист данных, который лучше всего описывает ваш проект, заполнив его вашими данными и отправив нам.

Kalina Cycle®

Калина Cycle® является наиболее значительным улучшением в цикле мощности пара с момента появления цикла Ранкина в середине 1800-х годов. На типичной электростанции Ренкин-цикла чистая рабочая жидкость, вода или, в случае органического Рэнкина, низкомолекулярные органические соединения, нагреваются в котле и превращаются в высокотемпературный пар высокого давления, который затем расширяется через турбину. генерировать электричество в замкнутой системе.

Kalina Cycle® использует смесь аммиака и воды в качестве рабочей жидкости для улучшения термодинамической эффективности системы и обеспечения большей гибкости в различных условиях эксплуатации. Калина Cycle® может повысить эффективность электростанции на 10-50% по сравнению с циклом Ренкина в зависимости от применения. При снижении рабочих температур установки относительное усиление цикла Калины® увеличивается по сравнению с циклом Ранкина.

Kalina Cycle® Applications

Эффективность использования энергии в промышленности

• Цемент
• Стекло
• Нефтехимическая
• Сталь
• Тепловые электростанции

Возобновляемая энергия

• Геотермальная
• Океан термальный
• Солнечная тепловая

Калина Cycle® Преимущества

• Генерирует на 10-50% больше энергии, чем обычные технологии производства пара
• Снижение первоначальных капитальных затрат благодаря меньшим теплообменам и отсутствию масляного контура теплопередачи (по сравнению с системами ORC)
• Беспилотные или минимально контролируемые и имеют меньшие вспомогательные нагрузки завода
• Используйте стандартные, легкодоступные и широко проверенные компоненты силовой установки
• Превосходный теплообмен означает более низкую потребность в охлаждающей воде и охлаждающей инфраструктуре
• Минимальное время простоя для обслуживания

Unterhaching видео

Виртуальный тур по 3.4MWe Геотермальная электростанция Kalina Cycle в Унтерхахинге, Германия

Видео Пошаговое руководство по заводу и трехмерная анимация ключевых элементов системы замкнутого цикла Kalina Cycle.

Цена акций

Пожалуйста, нажмите на ссылку ниже, чтобы увидеть Калину на Австралийской фондовой бирже

Подробнее

FAQ

Доступ к списку часто задаваемых вопросов, связанных с нашими энергетическими проектами

Подробнее

Список рассылки

Чтобы подписаться на нашу рассылку, пожалуйста, нажмите на кнопку ниже

Следуйте за нами

отказ от ответственности
© Copyright 2015.
Все права защищены.

Смотрите также

• 
  Кран управления тормозами прицепа маз
• 
  Можно ли утилизированную машину восстановить
• 
  Какие административные штрафы можно оплатить со скидкой 50
• 
  Дорогие города россии
• 
  Ротатион на шинах что означает
• 
  Проверка реле регулятора напряжения генератора
• 
  Авто с двигателями миллионниками
• 
  Налог для пенсионеров на автотранспорт
• 
  Когда выйдет тойота ленд крузер 300
• 
  Что такое ремень грм
• 
  Марки машин популярные

• Автозапчасти для иномарок
• Автоаксессуары
• Краски для автомобилей
• Рынок автозапчастей