연소 후 포집 기능을 갖춘 250MW 석탄 연소 장치는 흡수 장치를 통해 매년 120만~160만 톤의 배가스를 보낼 수 있습니다. 흡수체 자체는 일반적으로 제한 항목이 아닙니다. 더 어려운 문제는 열 문제입니다. 연도 가스를 140°C에서 대략 45°C로 냉각하고, 시간당 100~150톤의 저압 증기를 리보일러에 공급하고, 20년 동안 열 교환 표면을 깨끗하고 부식 방지되도록 유지하는 것입니다.
그렇기 때문에 탄소 포집 장치는 독립형 컬럼과 용매 패키지가 아닌 통합 열 회수 시스템으로 지정되어야 합니다. 연도가스 냉각, 응축수 가열 및 리보일러 증기 생성을 처리하는 장비는 포집 플랜트가 에너지 페널티 목표를 충족하는지 아니면 약속된 설계 사례보다 조용히 더 많은 증기를 소비하는지 여부를 결정합니다. 이 문서에서는 이러한 열 부하가 발생하는 위치, 이를 수행하는 구성 요소, 구매 주문을 발행하기 전에 확인해야 할 사항에 대해 설명합니다.
탄소 포집 장치가 열 시스템 우선인 이유
대부분의 작동 탄소 포집 장치는 수용성 아민 용매를 사용합니다. 재생 단계는 가장 큰 연속 열 부하입니다. 용매 제제, CO2 로딩 및 스트리퍼 압력에 따라 리보일러는 포집된 CO2 1톤당 대략 2.8~3.6GJ를 소비합니다. 연간 100만 톤의 포집 플랜트의 경우 이는 시간당 100~150톤의 포화 증기(보통 0.3~0.5MPa)에 해당합니다. 증기가 기존 터빈 사이클에서 나오는 경우 순 출력이 감소합니다. 보조 보일러에서 나오는 경우 연료 비용과 배출량이 추가됩니다.
세 가지 열 역할이 플랜트의 균형을 좌우합니다.
- 흡수기 전 연도가스 냉각 및 수분 제거, 일반적으로 120~160°C에서 40~50°C까지.
- 안정적인 압력과 온도에서 리보일러 증기를 공급하며 이월 위험이 낮습니다.
- 린/풍부 솔벤트 열교환 및 CO2 제품 냉각은 솔벤트 분해 및 압축 에너지에 영향을 미칩니다.
각 임무마다 장비 답변이 다릅니다. 공통점은 표면 확장형 열 교환기와 폐열 회수 보일러가 냉각수나 스택으로 거부될 에너지를 회수할 수 있다는 것입니다. 이러한 회복은 포집 플랜트의 증기 수요를 직접적으로 상쇄합니다.
연도가스 냉각 및 열 회수
보일러 테일 연소가스용 이코노마이저 입구 연도 가스 온도 | 120-200°C | | 출구 연도 가스 온도 | 100-150°C | | 입구 급수 온도 | 80-120°C | | 출구 급수 온도 | 150-20... 제품보기 → 포집 장치 입구의 연도 가스는 대부분의 아민 흡수제에 비해 너무 뜨겁고 너무 습합니다. 물로 직접 담금질하는 것은 간단하지만 처리된 물을 소비하고 회수된 열을 대기로 보냅니다. 간접 열교환기는 가스를 흡수창으로 냉각시키면서 현열을 회수합니다. 회수된 열은 보일러 급수, 지역난방 회수수 또는 연소 공기를 예열할 수 있습니다.
석탄 및 바이오매스 연소 장치의 경우 연도 가스 냉각 섹션은 종종 저온 이코노마이저처럼 보입니다. 설계 과제는 열 전달 계수가 아닙니다. 그것은 산성 이슬점이다. 튜브 벽이 황산 이슬점 아래로 떨어지면 응축이 형성되고 부식이 시작됩니다. 실용적인 해결책은 정상 작동 중에 금속 온도를 이슬점 이상으로 유지하거나 임무상 응결을 피할 수 없는 ND 강철, 코르텐 또는 스테인리스강과 같은 부식 방지 재료를 지정하는 것입니다.
후미 연도 가스 이코노마이저는 기존 공기 예열기의 하류에 통합되어 포획된 열을 사용하여 급수 온도를 높이거나 저압 증기를 생성할 수 있기 때문에 일반적인 선택입니다. 동일한 장치는 직접 접촉 냉각기의 냉각 부하를 줄여 물 소비량과 화학 물질 투여량을 낮출 수 있습니다. 포획 개조에서 이는 에너지 패널티의 일부를 회수할 수 있는 가장 저렴한 방법인 경우가 많습니다.
재생을 위한 증기 공급: HRSG 및 폐열 보일러 역할
산업 폐열 보일러 연소가스량 |320,000 Nm³/h| | 입구 연소가스 온도 |450°C| | 출구 연소가스 온도 |100°C| | 증기 증발율 |3.8-54.5 t/h| | 증기압 |0.... 제품보기 → 탄소 포집 장치에는 증기가 필요하며 리보일러에서 안정적으로 증기가 필요합니다. 복합화력 발전소에서 열회수 증기 발생기(HRSG)는 중간 압력 단계에서 추출 증기를 공급할 수 있습니다. 산업 현장에서 폐열 보일러는 가마 배기가스, 부생가스 처리 또는 가스 터빈 배기가스에서 열을 회수하여 필요한 증기를 생산할 수 있습니다. 주요 선택 질문은 증기원이 호스트 공정을 혼란시키지 않고 포집 플랜트의 부하 프로필을 따를 수 있는지 여부입니다.
포집 서비스용으로 설계된 폐열 보일러는 일반 포집 작동과 포집 바이패스라는 두 가지 작동 모드를 처리해야 합니다. 바이패스 중에 보일러의 배기가스 온도가 높아지거나 유속이 달라질 수 있습니다. 제어 시스템, 드럼 크기, 과열기 또는 증발기 표면은 두 가지 모두를 허용해야 합니다. 리보일러에 포화 증기가 필요한 경우, 용제를 오염시키고 스트리퍼를 손상시킬 수 있는 캐리오버를 방지하기 위해 보일러에 적절한 증기 공간과 분리기 효율성을 지정해야 합니다.
호스트 플랜트에 이미 HRSG가 있는 경우 포집 장치는 저압 드럼 또는 추출에서 나오는 저압 증기를 사용할 수 있습니다. 이는 대개 새 보일러보다 저렴하지만 무료는 아닙니다. 증기는 이미 터빈 단계를 통과했기 때문에 이를 재생에 사용하면 전기 출력이 줄어듭니다. 전용 폐열 보일러는 때때로 배출되는 흐름에서 열을 회수하여 폐 흐름을 리보일러 역할로 전환할 수 있습니다.
부품 선택: 핀 튜브, 재료 및 청소
H형 핀 튜브 튜브 OD 25-65mm 튜브 벽 두께 ≥3mm 핀 치수 70mm×70mm, 75mm×75mm, 95mm×89mm 등 핀 두께 0.3-0.4mm 핀 피치 3-10mm 재질: 탄소강, 스테인레스... 제품보기 → 포집 장치의 연도 가스 냉각기, 이코노마이저 및 리보일러 급수 예열기 내부에서 튜브 표면이 작업을 수행합니다. 확장된 표면은 압력 포락선을 증가시키지 않고 가스측 면적을 증가시킵니다. H형 핀 튜브, 나선형 핀 튜브, 평활 튜브 중에서 선택하는 것은 열 전달, 오염 및 세척 전략에 영향을 미칩니다.
| 매개변수 | H형 핀 튜브 | 나선형 지느러미 튜브 | 부드러운 튜브 |
|---|---|---|---|
| 단위 길이당 열 전달 면적 | 보통에서 높음 | 높음 | 낮음 |
| 재가 함유된 가스의 내오염성 | 좋아요; 열린 채널은 브리징에 저항합니다. | 보통; 핀 간격이 막힐 수 있음 | 좋지만 설치 공간이 넓습니다. |
| 청소방법 | 그을음 송풍기, 물 세척 | 그을음 송풍기, 조심스럽게 물 세척 | 그을음 송풍기, 기계 청소 |
| 캡처 장치에 일반적으로 적합 | 연소가스 냉각기, 이코노마이저 | 청정 가스 또는 저파울링 의무 | 높음-temperature or abrasive duty |
재료 선택은 동일한 논리를 따릅니다. 탄소강은 산성 이슬점 이상에서는 허용됩니다. 금속 온도가 더 낮은 경우에는 부식 방지 등급이나 보호 코팅을 고려하십시오. 튜브-헤더 접합은 중요한 용접입니다. 작은 누출이라도 용매 루프를 오염시키거나 부식을 가속화하는 냉점을 생성할 수 있으므로 열 순환 시 누출이 방지되어야 합니다.
오염 및 청소 접근은 배치 단계에서 결정되어야 합니다. 열 및 물질 균형 측면에서 효율적으로 보이는 포집 장치는 그을음 송풍 경로가 막히거나 튜브 피치가 예상되는 재 적재에 비해 너무 빡빡한 경우 몇 달 내에 열 전달 성능의 10~15%를 잃을 수 있습니다. H형 핀 튜브는 직선형 채널이 조밀한 나선형 핀보다 청소하기 쉽기 때문에 석탄 유래 연도 가스용으로 자주 선택됩니다.
조달 및 엔지니어링 위험 점검
탄소 포집 장치의 열 교환기와 폐열 보일러는 압력 부품입니다. 승인된 코드에 따라 설계, 용접, 검사 및 문서화되어야 합니다. 대부분의 국제 프로젝트에서는 부품 및 관할권에 따라 ASME 보일러 및 압력 용기 코드 섹션 I 또는 섹션 VIII이 적용됩니다. ISO 9001 및 ISO 3834-2는 품질 관리 및 용접 제작 프레임워크를 제공합니다. 압력 부품 규정 준수에 대한 실제 체크리스트는 다음을 참조하세요. 엔지니어를 위한 ASME 압력 부품 규정 준수 가이드 .
계약을 체결하기 전에 세 가지 질문을 해보세요.
- 공급업체가 열 등급과 기계 설계를 함께 수행할 수 있습니까? 아니면 데이터시트를 제작업체에 전달할 수 있습니까? 포집 장치는 플롯 공간이 좁고 연도 가스 조건이 가변적인 경우가 많습니다. 열 입력 검사를 실행하고 프로젝트 도면을 제작 도면으로 변환할 수 있는 공급업체는 인터페이스 위험을 줄입니다.
- 용접 및 검사 계획은 무엇입니까? 자동 용접 라인과 방사선 사진 또는 X선 실시간 영상은 마케팅 세부정보가 아닙니다. 튜브-헤더 용접이 헬륨 누출 테스트를 통과하고 열 순환을 견뎌내는지 여부를 결정합니다.
- 배송 및 용량 증거는 무엇입니까? 대규모 EPC 프로젝트에는 톤수 가시성이 필요합니다. 연간 생산량이 20,000톤 이상이고 전력, 석유화학, 중공업 분야에 경험이 있는 제작자는 일반적으로 소규모 작업장보다 일정 변경을 더 잘 흡수할 수 있습니다.
또한 기술적인 입찰을 확정하기 전에 제조업체의 엔지니어링 배경과 수출 경험을 검토하는 데 도움이 됩니다. 여러 관할 지역의 프로젝트의 경우 문서 패키지, 자재 추적성 및 제3자 검사 조정이 열 설계만큼 중요합니다. 50개 이상의 국가에 제품을 납품한 공급업체는 이러한 요구 사항에 대한 절차를 이미 갖추고 있을 가능성이 높습니다. 검토할 수 있습니다. 제조업체의 엔지니어링 및 제조 배경 사전 자격 과정의 일부로.
탄소 포집 장치는 열 통합에 성공하거나 실패합니다. 흡수 장치와 용제가 가장 많은 관심을 받지만, 연소 가스 냉각기, 이코노마이저, 폐열 보일러 및 핀 튜브 표면은 리보일러에 실제로 필요한 증기의 양과 플랜트의 에너지 손실을 얼마나 회수할 수 있는지를 결정합니다. 열 사양을 조기에 시작하고, 산성 이슬점과 오염 여유를 레이아웃에 표시하고, 규정 준수, 용접 품질, 대규모 EPC 납품 역량을 입증할 수 있는 압력 부품 공급업체를 선택하세요. 잘 수행되면 열 회수 장비는 포집 장치에 추가되는 것이 아닙니다. 포집 장치를 경제적으로 지속 가능하게 만드는 부분입니다.
