Transcript of Large scale energy recovery ppt HRSG
Large Scale Energy Recovery
Steve ConnorFebruary 27, 2013
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Cleaver-Brooks: Gran Escala de Recuperación de Energía | febrero 2013
Definitions
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kWhA kilowatt hour is equal to 1000 watts
MWA Megawatt is equal to 1,000,000 watts or 102 boiler horsepower
HRSGHeat Recovery Steam Generator
CHPCombined Heat & Power for either direct or indirect energy recovery and application of the thermal energy to the process. This might also be termed cogeneration.
Combined CycleA form of CHP which in most cases captures thermal energy through a HRSG to produce steam for driving a steam turbine which in turn drives another electrical generator in addition to the one driven directly by the gas turbine.
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Un kilovatio hora es igual a 1000 vatios MW Un megavatio es igual a 1.000.000 vatios o 102 caballos de fuerza de la caldera HRSG El calor del generador de vapor de recuperación CHP Combinada de calor y energía, ya sea para la recuperación de energía, directa o indirecta, y aplicación de la energía térmica para el proceso. Esto también podría ser cogeneración denomina. Ciclo combinado Una forma de CHP que en la mayoría de los casos capta la energía térmica a través de una HRSG para producir vapor para la conducción de una turbina de vapor, que a su vez en unidades de otro generador eléctrico además de la accionado directamente por el turbina de gas.
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Traditional PlantWater
Fuel
Steam or Hot Water Cooling/Heating
Building or FacilityGrid
Electricity
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Planta tradicional
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agua combustible Vapor o agua caliente de refrigeración / calefacción Edificio o Fondo de cuadrícula
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Traditional CHP Plant
Water
Fuel
Steam or Hot Water Cooling/Heating
Building or Facility
Grid
SteamTurbine Generator
Electricity
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Planta de cogeneración Tradicional agua combustible Vapor o agua caliente de refrigeración / calefacción Edificio o Instalaciones Cuadrícula
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CHP Plant w/ HRSG
Water
Fuel
Steam or Hot Water Cooling/Heating
Building or Facility
Grid
ElectricityHot Exhaust
Gases
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CHP Planta w / HRSG agua combustible Vapor o agua caliente de refrigeración / calefacción Edificio o Instalaciones Cuadrícula
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CHP Plant w/ HRSG
Water
Fuel
Steam or Hot Water Cooling/Heating
Building or Facility
Grid
ElectricityHot Exhaust
Gases
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CHP Planta w / HRSG agua combustible Vapor o agua caliente de refrigeración / calefacción Edificio o Instalaciones Cuadrícula
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Thermal Oxidizer
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Oxidación Térmica
Gas Turbine
• 500kW – 250 MW
• Simple cycle
• Simple cycle w/ HR
• Simple cycle w/ HRSG
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500 kW - 250 MW • Ciclo simple • Ciclo simple w / AR • Ciclo simple w / HRSG
Typical Industries Generating Power
• Aerospace & Military• Chemical &
Pharmaceutical• Pulp & Paper• Petroleum & Refining• Large Industrials• Large Medical Centers• Large office Complexes• Universities
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Industrias típicas de generación de energía
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Aeroespacial y Militar • Química y Farmacéutico • Pulpa y Papel • Refinación del petróleo • Industriales Grandes • Centros Médicos grandes • Los grandes complejos de oficinas • Universidades
What are the Main Drivers?
• Energy cost reduction• Peak Demand avoidance
• Electrical reliability (power outages)
• Supplement existing steam capacity
• Backup reliability (critical load)
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Absorption chiller
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¿Cuáles son los principales controladores?
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Reducción de coste de energía • Pico evitar demanda • Confiabilidad Eléctrica (cortes de energía) • Suplemento existente capacidad de vapor • Fiabilidad de copia de seguridad (carga crítica
Carga de 5 MW • 150000 # / HR @ 900 grados F. • 25.000 # / HR • 725 HP
Putting things in Perspective…
$1,170,774.00!! 25,000#/HR
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Poniendo las cosas en perspectiva ...
What is the cost of steam?
2011 Steam Rate ($15.00/1,000 lb)
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¿Cuál es el costo de vapor?
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2011 Tasa de vapor ($ 15.00 / £ 1,000)
Environmental Sustainability & Emission Reduction
• 400,000 commercial/industrial boilers• 60% over 20 years old (75% efficient)• Consume 33 Quads/Yr.• 25% of world’s energy• 21 MM Brl’s/day • Waste 400,000,000 brls @ 10%• BP Gulf Oil Spill = 172,000,000 gallons• We burn less, we pollute less. • Conservation is key…
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Sostenibilidad ambiental y Reducción de Emisiones
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400.000 calderas comerciales / industriales • 60% más de 20 años (75% de eficiencia) • Consumir 33 Quads / Año. • 25% de la energía del mundo • / día de 21 MM Brl • Residuos 400.000.000 BRLS @ 10% • BP Oil Spill Golfo = 172,000,000 galones • Nos quemamos menos, contaminamos menos. • La conservación es clave ...
Specification Requirements
• Turbine driving a 5 MW generator• 25,000#/HR• High and low pressure steam
• Pumps• Compressors• Hot water (Hx)
• Small space requirement• Optimum efficiency• Ease of maintenance
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Especificación de Requisitos
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Turbina de la conducción de un generador de 5 MW • 25.000 # / HR • vapor de alta y baja presión • Bombas • Compresores • Agua caliente (Hx) • necesidad de espacio pequeño • Eficiencia óptima • Facilidad de mantenimiento
Slant HRSG
GasTurbine
Inlet
Water (Lower)Drum
Water ColumnLevel Gauge
Main Steam Outlet
External Downcomer
Bare & FinnedTube Heating
Surfaces Inlet Flange
Flue Gas Outlet
Base Frame
Steam (Upper) Drum
Outer Casing
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agua (Baja) tambor Columna de agua Indicador de nivel Outlet de vapor principal externo bajante Bare y aletas tubo Calefacción Las superficies de entrada Brida Flue Gas Outlet Bastidor de base Vapor (Alta) tambor
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Slant Design HRSG
Heat transfer coefficient
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Coeficiente de transferencia de calor
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Vertical Drum over Drum HRSG
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Tambor vertical sobre Drum HRSG
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Drum over Drum Cross Flow
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Tambor sobre tambor Flujo Cruz
CombustionGas Turbine
Inlet
Diverter
DiverterStack
DiverterSilencer
DuctBurner
SlantHRSG
Economizer
Exhaust Stack
SteamOutlet
Feedwater Inlet
Fresh AirFan
Slant HRSG
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Desviador Desviador Pila Desviador Silenciador Conducto quemador sesgo HRSG economizador Pila de escape Steam toma de corriente El agua de alimentación de entrada
Slant Design HRSG
• Maintenance• . No baffles• . Manways• . Access doors
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Slant Diseño HRSG • Mantenimiento •. No hay deflectores •. pozos de acceso •. Las puertas de acceso
Oxidante térmica, cogeneración • 10 MW Generador • # 50000 de vapor • recalentamiento • La penetración de la azotea problemas • despido Suplementario • Excelente térmica Eficiencia 23
GasTurbine
Inlet
Water (Lower)Drum
Safety & VentValve Connections
Main Steam Outlet
IntegralFurnace
w/ Viewports
Superheater
Flue GasOutlet
Base BeamSupports
Steam (Upper)Drum
OuterCasing
O Design HRSG
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Vent Conexiones de válvulas vapor principal toma de corriente entero Horno w / Ventanas sobrecalentador Gas de combustion toma de corriente Base Beam apoyos Steam (Alto) tambor exterior Carcasa
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HRSG w/ Supplemental & Economizer
O Type HRSG
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HRSG w / suplementario y economizador
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Full General Arrangement
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HRSG Type O
Membrane Wall Construction with Top Outlet
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HRSG tipo O Membrana de la pared de la construcción con Top Outlet
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Membrane Wall Construction
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Construcción pared de la membrana
Finned and Staggered Tube Pattern
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Fluids• Reynolds Number is ratio between viscous & inertial forces.
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Con aletas y tubo patrón escalonado 29 Número Fluidos • Reynolds es relación entre viscosa y inercial
CombustionGas Turbine Inlet
DuctBurner
MAXFIRE® HRSG
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combustión Entrada de la turbina de gas Conducto quemador
Flame Scanners
(One per Dist.Runner)
DuctworkFlange
IgnitionTransformer Fuel Gas
Injection Manifold
Fuel GasDistribution
(Runner)Gas Fuel
Inlet
Ignitors(One per Dist.
Runner)
PneumaticActuator
For Fuel Valve)(off skid typical)
TurbineExhaustBaffles
Duct Burner
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Quizás quisiste decir: Flame Scanners (One per Dist. Runner) Ductwork Flange Ignition Transformer Fuel Gas Injection Manifold Fuel Gas Distribution (Runner) Gas Fuel Inlet Igniters (One per Dist. Runner) Pneumatic Actuator For Fuel Valve) (off skid typical) Llama Escáneres (Una por Dist. Runner) conductos brida ignición Transformador combustible Gas inyección Múltiple Gas combustible Distribución (Runner) combustible Gas Inlet Ignitores (Una por Dist. Runner) neumática actuador Para válvula de combustible) (fuera de la corredera típica)
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Conducto quemador
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turbina escape Los deflectores
Duct Burner
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Conducto quemador
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5 – 15 MW HRSG Packages
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5 - 15 Paquetes MW HRSG
Dual Pressure Modular HRSG W/ Integral DA
• Fired HP Steam Flow
• 120,000#/HR @ 800°F & 700 psig
• LP Steam Flow• 20,000#/HR @ 80 psi• Integral DA • SS Condensate Htr
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Presión Dual Modular HRSG W / DA Integral
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Quizás quisiste decir: Fired Steam PH Flujo • 120000 # / HR @ 800 ° F y 700 psig • Flujo de vapor LP • 20.000 # / HR @ 80 psi • DA Integral • SS condensado Htr HP vapor Despedido Flujo • 120000 # / HR @ 800 ° F y 700 psig • Flujo de vapor de LP • 20.000 # / HR @ 80 psi • DA Integral • SS Condensado Htr
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190,000 lb/hr @ 750°F & 760 psig HRSG
Modular Series - HRSG
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Modular Serie - HRSG
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190.000 libras / hr @ 750 ° F y 760 psig HRSG
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Modular Design with Superheater,Elevated Drum, & Economizer
Waste Heat Watertube Boilers
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Waste Heat acuotubulares Calderas
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Diseño modular con Sobrecalentador, Drum elevada, y economizador
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SCR System Components
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NO
O
NO
O
N O
N O
N O
NO
O
NH
HH N O
NH
HH
OHH
OHH
OHH
N N
N N
Ammonia metering and dilution skid (anhydrous shown)
AIG (ammonia injection grid)
Catalyst Bed
Anhydrous
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anˈhīdrəs anhidro
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SCR componentes del sistema
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catalizador cama
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AIG (amoníaco parrilla de inyección
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medición de amoníaco y derrape dilución (anhidro muestra
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Slant / VC Series Package HRSGs
Outlet Transition Duct withflow distribution device to ensure uniform flow to the duct burner.
In-house CFD capabilitiesexample from a Solar Mercury 50 with top outlet and axially flow through HRSG.
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Slant / VC Series Envase HRSG
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Outlet Transición Conducto con fluir dispositivo de distribución de asegurar el flujo uniforme a la quemador de conducto.
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Dentro de la casa CFD capacidades ejemplo de un Mercury Solar 50 con la parte superior de salida y axialmente fluir a través de HRSG
Taking Advantage of Technology
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Furnace Modeling
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Tomando ventaja de la tecnología
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Modelado Horno
Controls
• BMS (Burner Management)
• Combustion Control & Monitoring• Three Element FW• VFD (FW pumps)• Stack damper position• Diverter operation• Superheat • SCR• Economizer• Condensate heater• Pressure s & Temperatures• NOx & CO readings
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Controles
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BMS (Quemador Administración) • Control de la combustión y Monitoreo • Tres Elemento FW • VFD (bombas FW) • Posición amortiguador Pila • La operación de desvío • recalentamiento • SCR • economizador • Calentador de condensado • s de presión y temperaturas • Las lecturas de NOx y CO
HRSG Burner Management System
Provides safe interlock w/ Turbine• Initial purge by Turbine• Gas turbine enabled• Diverter closed/Damper open• Control/safety limits on
HRSG closed• Turbine gas flow proven• Duct burner enabled for 2nd
purge • Pilot igniter energized• Pilot proven• Main gas valve(s) energized • Main flame proven• Monitor and manage
operating & safety limits 43
CCS & BMS
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HRSG Sistema de Gestión de la hornilla
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Proporciona enclavamiento de seguridad w / turbina • purga inicial por turbina • Turbina de gas habilitado • Desviador cerrada / abierta Damper • Límites de control / seguridad en HRSG cerrada • El flujo de gas de la turbina probado • quemador de conducto habilitado segundo purga • Piloto de encendido activado • Piloto probado • válvula de gas (s) energizado • la llama principal probada • Monitorear y administrar límites de funcionamiento y de seguridad
Integrated Controls
Combustion Control & Monitoring• Three Element FW• VFD (FW pumps)• Stack damper position• Diverter position• Fresh air fan operation• Superheat • SCR• Economizer• Condensate heater
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Controles integrados
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Control de combustión y Monitoreo • Tres Elemento FW • VFD (bombas FW) • Posición amortiguador Pila • Posición del desviador • El funcionamiento del ventilador de aire fresco • recalentamiento • SCR • economizador
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Hawk 5000 Plant Master
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Hawk 5000 Planta Maestro
Returning WEALTH to the Business
Energy $ SpendEnergy Consumption• Committed• At Risk
• Buy & waste?• Pay to avoid?
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Volviendo RIQUEZA al Negocio
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Consumo de Energía Energía $ Spend • Comprometidos • En riesgo • Compre y residuos? • Pago de evitar?
Summary
• On-site power generation is more efficient than power from the Utility
• Over 90% of the thermal energy coming from a heat source is recoverable.
• CHP systems are highly engineered to include Energy source, HR, Ducting, Emission control, Stack/Recovery, and Controls
• Supplemental firing can be over 100%• The HRSG design choice and configuration varies by
specific application• The Fuel and Emission saving potential is substantial• Needs to be justified using sound financial metrics.• Critical factor is choosing the correct partner to engineer
and provide the system.
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sumario
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En las instalaciones de generación de energía es más eficiente que el poder de la utilidad • Más del 90% de la energía térmica procedente de una fuente de calor es recuperable. • Los sistemas de cogeneración son de alta ingeniería para incluir Energía fuente, HR, Conductos, control de emisiones, Montón / Recuperación, y Controles • despido Suplementario puede ser superior al 100% • La opción de diseño HRSG y configuración varía según el aplicación específica • El combustible y la emisión potencial de ahorro es sustancial • Es necesario que haya justificado el uso de métricas financieras sólidas. • Factor crítico es la elección de la pareja correcta para diseñar y proporcionar el sistema.