Large scale energy recovery ppt HRSG

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Large Scale Energy Recovery Steve Connor February 27, 2013

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Large Scale Energy Recovery

Steve ConnorFebruary 27, 2013

Lenovo
Nota adhesiva
Cleaver-Brooks: Gran Escala de Recuperación de Energía | febrero 2013
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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.

Lenovo
Nota adhesiva
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

Lenovo
Nota adhesiva
Planta tradicional
Lenovo
Nota adhesiva
agua combustible Vapor o agua caliente de refrigeración / calefacción Edificio o Fondo de cuadrícula
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4

Traditional CHP Plant

Water

Fuel

Steam or Hot Water Cooling/Heating

Building or Facility

Grid

SteamTurbine Generator

Electricity

Lenovo
Nota adhesiva
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

Lenovo
Nota adhesiva
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

Lenovo
Nota adhesiva
CHP Planta w / HRSG agua combustible Vapor o agua caliente de refrigeración / calefacción Edificio o Instalaciones Cuadrícula
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Thermal Oxidizer

Lenovo
Nota adhesiva
Oxidación Térmica
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Gas Turbine

• 500kW – 250 MW

• Simple cycle

• Simple cycle w/ HR

• Simple cycle w/ HRSG

8

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Nota adhesiva
500 kW - 250 MW • Ciclo simple • Ciclo simple w / AR • Ciclo simple w / HRSG
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Typical Industries Generating Power

• Aerospace & Military• Chemical &

Pharmaceutical• Pulp & Paper• Petroleum & Refining• Large Industrials• Large Medical Centers• Large office Complexes• Universities

9

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Industrias típicas de generación de energía
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Nota adhesiva
Aeroespacial y Militar • Química y Farmacéutico • Pulpa y Papel • Refinación del petróleo • Industriales Grandes • Centros Médicos grandes • Los grandes complejos de oficinas • Universidades
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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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Nota adhesiva
¿Cuáles son los principales controladores?
Lenovo
Nota adhesiva
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
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Nota adhesiva
máquina de absorción
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Putting things in Perspective…

• 5 MW load• 150,000#/HR @ 900 degrees F.• 25,000#/HR• 725 HP

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Lenovo
Nota adhesiva
Poniendo las cosas en perspectiva ...
Lenovo
Nota adhesiva
Carga de 5 MW • 150000 # / HR @ 900 grados F. • 25.000 # / HR • 725 HP
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Putting things in Perspective…

$1,170,774.00!! 25,000#/HR

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Lenovo
Nota adhesiva
Poniendo las cosas en perspectiva ...
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What is the cost of steam?

2011 Steam Rate ($15.00/1,000 lb)

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Nota adhesiva
¿Cuál es el costo de vapor?
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Nota adhesiva
2011 Tasa de vapor ($ 15.00 / £ 1,000)
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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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Nota adhesiva
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 ...
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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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Nota adhesiva
Especificación de Requisitos
Lenovo
Nota adhesiva
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
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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

Lenovo
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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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Nota adhesiva
Coeficiente de transferencia de calor
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Vertical Drum over Drum HRSG

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Nota adhesiva
Tambor vertical sobre Drum HRSG
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Drum over Drum Cross Flow

Lenovo
Nota adhesiva
Tambor sobre tambor Flujo Cruz
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CombustionGas Turbine

Inlet

Diverter

DiverterStack

DiverterSilencer

DuctBurner

SlantHRSG

Economizer

Exhaust Stack

SteamOutlet

Feedwater Inlet

Fresh AirFan

Slant HRSG

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Nota adhesiva
Desviador Desviador Pila Desviador Silenciador Conducto quemador sesgo HRSG economizador Pila de escape Steam toma de corriente El agua de alimentación de entrada
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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
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Another option

VC Type HRSGs

Lenovo
Nota adhesiva
Otra opción
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Thermal Oxidizer, CHP

• 10 MW Generator• 50,000# of steam • Superheat• Roof penetration

problems• Supplemental firing• Excellent Thermal

Efficiency

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Nota adhesiva
Oxidante térmica, cogeneración • 10 MW Generador • # 50000 de vapor • recalentamiento • La penetración de la azotea problemas • despido Suplementario • Excelente térmica Eficiencia 23
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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

Lenovo
Nota adhesiva
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

Lenovo
Nota adhesiva
HRSG w / suplementario y economizador
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Full General Arrangement

Page 27: Large scale energy recovery ppt HRSG

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HRSG Type O

Membrane Wall Construction with Top Outlet

Lenovo
Nota adhesiva
HRSG tipo O Membrana de la pared de la construcción con Top Outlet
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Membrane Wall Construction

Lenovo
Nota adhesiva
Construcción pared de la membrana
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Finned and Staggered Tube Pattern

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Fluids• Reynolds Number is ratio between viscous & inertial forces.

Lenovo
Nota adhesiva
Con aletas y tubo patrón escalonado 29 Número Fluidos • Reynolds es relación entre viscosa y inercial
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CombustionGas Turbine Inlet

DuctBurner

MAXFIRE® HRSG

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Nota adhesiva
combustión Entrada de la turbina de gas Conducto quemador
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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

Lenovo
Nota adhesiva
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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Nota adhesiva
Conducto quemador
Lenovo
Nota adhesiva
turbina escape Los deflectores
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Duct Burner

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Lenovo
Nota adhesiva
Conducto quemador
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5 – 15 MW HRSG Packages

Lenovo
Nota adhesiva
5 - 15 Paquetes MW HRSG
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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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Lenovo
Nota adhesiva
Presión Dual Modular HRSG W / DA Integral
Lenovo
Nota adhesiva
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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Nota adhesiva
Modular Serie - HRSG
Lenovo
Nota adhesiva
190.000 libras / hr @ 750 ° F y 760 psig HRSG
Page 36: Large scale energy recovery ppt HRSG

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Modular Design with Superheater,Elevated Drum, & Economizer

Waste Heat Watertube Boilers

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Nota adhesiva
Waste Heat acuotubulares Calderas
Lenovo
Nota adhesiva
Diseño modular con Sobrecalentador, Drum elevada, y economizador
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Page 38: Large scale energy recovery ppt HRSG

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
Lenovo
Nota adhesiva
SCR componentes del sistema
Lenovo
Nota adhesiva
catalizador cama
Lenovo
Nota adhesiva
AIG (amoníaco parrilla de inyección
Lenovo
Nota adhesiva
medición de amoníaco y derrape dilución (anhidro muestra
Page 39: Large scale energy recovery ppt HRSG

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Page 40: Large scale energy recovery ppt HRSG

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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Lenovo
Nota adhesiva
Slant / VC Series Envase HRSG
Lenovo
Nota adhesiva
Outlet Transición Conducto con fluir dispositivo de distribución de asegurar el flujo uniforme a la quemador de conducto.
Lenovo
Nota adhesiva
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
Page 41: Large scale energy recovery ppt HRSG

Taking Advantage of Technology

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Furnace Modeling

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Nota adhesiva
Tomando ventaja de la tecnología
Lenovo
Nota adhesiva
Modelado Horno
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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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Lenovo
Nota adhesiva
Controles
Lenovo
Nota adhesiva
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
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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

Lenovo
Nota adhesiva
HRSG Sistema de Gestión de la hornilla
Lenovo
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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
Page 44: Large scale energy recovery ppt HRSG

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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Lenovo
Nota adhesiva
Controles integrados
Lenovo
Nota adhesiva
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
Page 46: Large scale energy recovery ppt HRSG

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?
Page 47: Large scale energy recovery ppt HRSG

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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Lenovo
Nota adhesiva
sumario
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Nota adhesiva
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.
Page 48: Large scale energy recovery ppt HRSG

Contacts for additional information:

Greg KaupSales Manager, ERI

[email protected](402) 434-2035

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Contactos para información adicional:
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Greg Kaup Gerente de Ventas, ERI [email protected] (402) 434-2035