สภาวะไอน้ำจากหม้อไอน้ำกำหนดขนาดกังหัน WTE ที่เหมาะสมได้อย่างไร

ขนาดกังหัน WTE ที่เหมาะสมพิจารณาจากปริมาณไอน้ำที่หม้อไอน้ำสามารถจ่ายได้อย่างสม่ำเสมอ ณ ทางเข้าไอน้ำของกังหัน ประกอบกับสภาวะไอเสียที่ต้องการ ไม่ใช่พิจารณาจากกำลังไฟฟ้าเป้าหมายเพียงอย่างเดียว อัตราการไหลเชิงมวลของไอน้ำเป็นตัวกำหนดปริมาณการผลิต ขณะที่ความดัน อุณหภูมิขาเข้า และความดันไอเสียเป็นตัวกำหนดพลังงานที่พร้อมสำหรับการแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า การเลือกขนาดต้องครอบคลุมการทำงานปกติ อัตราการไหลสูงสุดต่อเนื่อง และสภาวะโหลดต่ำที่โรงงานจะพบจริง

ข้อเสนอที่อิงเฉพาะปริมาณการผลิตไอน้ำตามพิกัดของหม้อไอน้ำอาจดูเหมาะสม ณ จุดออกแบบ แต่ทำงานได้ไม่ดีเมื่อค่าความร้อนของขยะเปลี่ยนแปลง มีการแบ่งไอน้ำไปใช้ในระบบต่าง ๆ ของโรงงาน หรือความดันในคอนเดนเซอร์สูงขึ้น จุดเริ่มต้นในทางปฏิบัติคือสมดุลไอน้ำและขอบเขตการทำงานที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว ข้อมูลเหล่านี้ใช้กำหนดความสามารถในการรองรับอัตราการไหล รูปแบบกังหัน กำลังผลิตที่ทำได้ และเงื่อนไขที่ควรใช้กับการรับประกันสมรรถนะ

กำหนดสภาวะไอน้ำที่ขอบเขตของกังหัน

ข้อมูลทางออกของหม้อไอน้ำกับข้อมูลทางเข้าของกังหันไม่สามารถใช้แทนกันได้ การสูญเสียความดันในท่อ วาล์ว และตัวกรองตะแกรงทำให้ความดันไอน้ำขาเข้าลดลง การสูญเสียความร้อนและการลดอุณหภูมิไอน้ำส่งผลต่ออุณหภูมิ ขณะที่การจ่ายไอน้ำไปยังเครื่องกำจัดออกซิเจน การเป่าเขม่า ผู้ใช้ไอน้ำในกระบวนการ และผู้ใช้ไอน้ำรายอื่น ๆ ทำให้ปริมาณไอน้ำที่เหลือสำหรับผลิตไฟฟ้าลดลง

ใช้ค่าที่วัดได้หรือการคำนวณการออกแบบ ณ ขอบเขตทางเข้ากังหันที่ระบุไว้อย่างชัดเจน สำหรับโรงงานที่เดินเครื่องอยู่ บันทึกข้อมูลที่เก็บพร้อมกันมีประโยชน์มากกว่าค่าสูงสุดที่บันทึกแยกกัน เนื่องจากอัตราการไหล ความดัน และอุณหภูมิสูงสุดอาจไม่ได้เกิดขึ้นพร้อมกัน สำหรับโรงงานใหม่ ให้ขอกรณีการทำงานของหม้อไอน้ำที่มีข้อมูลสอดคล้องกัน แทนการใช้ข้อมูลจำเพาะตามพิกัดเพียงชุดเดียว

แปลงปริมาณไอน้ำจากหม้อไอน้ำเป็นพิกัดกำลังไฟฟ้าที่มีหลักฐานรองรับ

สำหรับกังหันแบบง่ายที่ไม่มีการสกัดไอน้ำ การประเมินเบื้องต้นทำได้ดังนี้:

กำลังไฟฟ้ารวม ≈ อัตราการไหลเชิงมวลของไอน้ำ × เอนทัลปีที่ลดลงแบบไอเซนโทรปิก × ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหัน × ประสิทธิภาพเชิงกล × ประสิทธิภาพเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เมื่อใช้อัตราการไหลเชิงมวลเป็น kg/s และค่าเอนทัลปีที่ลดลงเป็น kJ/kg ผลลัพธ์จะมีหน่วยเป็น kW คำนวณเอนทัลปีไอเสียแบบไอเซนโทรปิกจากคุณสมบัติของไอน้ำ โดยใช้เอนโทรปีขาเข้าและความดันไอเสีย การประเมินนี้ใช้คัดกรองข้อเสนอเบื้องต้น แต่ไม่สามารถใช้แทนการคำนวณแต่ละขั้นของผู้จัดหาหรือแผนที่สมรรถนะที่รับประกันได้

โดยทั่วไป อุณหภูมิขาเข้าที่สูงขึ้นจะเพิ่มพลังงานที่พร้อมสำหรับการขยายตัว และอาจปรับปรุงคุณภาพไอน้ำไอเสียได้ การเปลี่ยนแปลงความดันส่งผลทั้งต่อการขยายตัวทางอุณหพลศาสตร์และความหนาแน่นของไอน้ำขาเข้า จึงไม่สามารถประเมินผลกระทบแยกจากอุณหภูมิ อัตราการไหล และสภาวะไอเสียได้ ดังนั้นกังหันสองเครื่องที่รับไอน้ำด้วยอัตราการไหลเชิงมวลเท่ากันอาจผลิตกำลังไฟฟ้าได้ต่างกัน และต้องใช้รูปทรงทางเดินไอน้ำขาเข้าต่างกัน

สำหรับรูปแบบที่มีการสกัดไอน้ำหรือมีทางเข้าไอน้ำหลายจุด ให้ใช้สมดุลความร้อนแยกตามแต่ละส่วน ไอน้ำที่ถูกนำออก ณ จุดสกัดจะไม่ไหลผ่านขั้นถัดไป นอกจากนี้ ให้แยกความแตกต่างระหว่างกำลังไฟฟ้าที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับกำลังไฟฟ้าสุทธิที่ส่งออกจากโรงงาน เนื่องจากปั๊ม พัดลม อุปกรณ์ระบายความร้อน และอุปกรณ์ประกอบอื่น ๆ ใช้ไฟฟ้า จึงไม่ควรนำพิกัดกำลังรวมไปเปรียบเทียบโดยตรงกับตัวเลขกำลังไฟฟ้าสุทธิที่ส่งออกของข้อเสนออื่น

เลือกรูปแบบไอเสียก่อนกำหนดขนาด

หม้อไอน้ำเพียงอย่างเดียวไม่สามารถใช้กำหนดพิกัดกำลังไฟฟ้าที่เหมาะสมได้ สภาวะไอเสียของกังหันเป็นตัวกำหนดว่าพลังงานไอน้ำที่มีอยู่จะเปลี่ยนเป็นงานเพลาขับได้มากเพียงใด

การทำงานแบบควบแน่นเพื่อผลิตไฟฟ้า

กังหันแบบควบแน่นจะขยายไอน้ำจนถึงความดันที่กำหนดโดยคอนเดนเซอร์และระบบระบายความร้อน โดยทั่วไป ความดันไอเสียที่ต่ำลงจะเพิ่มกำลังผลิต แต่ยังเพิ่มอัตราการไหลเชิงปริมาตรของไอเสีย และอาจส่งผลต่อสภาวะความชื้นด้วย ให้ประเมินพื้นที่หน้าตัดช่องไอเสีย ใบพัดขั้นสุดท้าย และคอนเดนเซอร์ในฐานะระบบที่ต้องทำงานร่วมกัน

พิกัดที่คำนวณจากสภาวะการระบายความร้อนที่เอื้ออำนวยอาจประเมินกำลังผลิตสูงเกินจริงในช่วงที่อากาศอุ่นขึ้น ขอข้อมูลสมรรถนะที่ความดันคอนเดนเซอร์ตามฤดูกาลที่ระบุ รวมถึงข้อจำกัดเกี่ยวกับอัตราการไหลไอเสียหรือการทำงานที่โหลดต่ำ

การทำงานแบบแรงดันย้อนกลับหรือสกัดไอน้ำเพื่อใช้ประโยชน์จากความร้อน

กังหันแบบแรงดันย้อนกลับจะปล่อยไอน้ำออกที่ความดันซึ่งผู้ใช้ความร้อนปลายทางต้องการ กำลังไฟฟ้าของกังหันถูกจำกัดด้วยความดันดังกล่าวและความสามารถของผู้ใช้ในการรับไอน้ำ การเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่ขึ้นไม่ได้เพิ่มพลังงานจากการขยายตัวหรือแก้ปัญหาความต้องการความร้อนที่ไม่เพียงพอ

เมื่อความต้องการความร้อนเปลี่ยนแปลงโดยไม่สัมพันธ์กับการผลิตของหม้อไอน้ำ การใช้รูปแบบกังหันที่สกัดไอน้ำและควบแน่นอาจเพิ่มความยืดหยุ่นในการเดินเครื่อง การประเมินต้องรวมกรณีที่เน้นความร้อนและกรณีที่เน้นกำลังไฟฟ้า ลักษณะการควบคุมการสกัดไอน้ำ และอัตราการไหลขั้นต่ำผ่านส่วนความดันต่ำ ไม่ควรตั้งสมมติฐานว่าจะมีอัตราการไหลสกัดไอน้ำสูงสุดและกำลังไฟฟ้าสูงสุดพร้อมกัน

กำหนดขนาดให้ครอบคลุมขอบเขตการทำงาน ไม่ใช่ค่าสูงสุดที่เกิดขึ้นแยกกันทุกกรณี

กำลังผลิตของหม้อไอน้ำในโรงงานแปรรูปขยะเป็นพลังงานเปลี่ยนแปลงตามคุณสมบัติของเชื้อเพลิง การควบคุมการเผาไหม้ การเกิดคราบสกปรก และข้อจำกัดในการเดินเครื่อง การกำหนดขนาดกังหันควรแยกสภาวะที่เกิดขึ้นเป็นประจำออกจากช่วงสูงสุดระยะสั้นที่สามารถจัดการได้ด้วยวิธีอื่นในระบบไอน้ำ

1. กำหนดกรณีการทำงานปกติ: ใช้ปริมาณไอน้ำจ่ายต่อเนื่องที่คาดการณ์ ความต้องการความร้อนโดยทั่วไป และสภาวะการระบายความร้อนที่เป็นตัวแทน
2. ตรวจสอบการทำงานที่กำลังผลิตสูงสุดต่อเนื่อง: ยืนยันความสามารถในการรับไอน้ำ ตำแหน่งวาล์ว ความสามารถของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และอัตราการไหลไอเสีย โดยใช้สภาวะไอน้ำที่สามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้
3. ประเมินการทำงานที่โหลดต่ำสุดอย่างเสถียร: ตรวจสอบประสิทธิภาพ เสถียรภาพของระบบควบคุมความเร็ว การควบคุมความดันไอน้ำสกัด และขีดจำกัดอัตราการไหลขั้นต่ำที่ผู้ผลิตกำหนด
4. ทบทวนสภาวะเปลี่ยนผ่านที่มีโอกาสเกิดขึ้น: กำหนดการตอบสนองต่อความผันผวนของหม้อไอน้ำ การปลดโหลด การหยุดรับไอน้ำจากผู้ใช้ความร้อน และการทริปของกังหัน

ทางเดินไอน้ำที่มีขนาดใหญ่เกินไปอาจทำงานเป็นส่วนใหญ่ของอายุการใช้งานภายใต้สภาวะอัตราการไหลที่ห่างจากค่าที่ออกแบบไว้ กังหันที่กำหนดขนาดเผื่อไว้น้อยเกินไปอาจจำกัดการรับไอน้ำเมื่อการผลิตสูงต่อเนื่อง ทำให้ต้องระบายไอน้ำผ่านบายพาสหรือจำกัดการเดินเครื่องของหม้อไอน้ำ ให้เปรียบเทียบปริมาณการผลิตไฟฟ้ารายปีที่คาดการณ์โดยใช้โปรไฟล์ระยะเวลาการทำงานในแต่ละระดับโหลด แทนการเลือกข้อเสนอที่มีพิกัดกำลังไฟฟ้าตามป้ายสูงที่สุด

การจัดตารางจ่ายไฟฟ้าเข้าสู่โครงข่ายเป็นการตัดสินใจอีกประการหนึ่ง ในกรณีที่โรงงานต้องเลื่อนการจ่ายไฟฟ้าระหว่างช่วงเวลาการกักเก็บพลังงานด้วยอากาศจะใช้ไฟฟ้าส่วนเกินจากโครงข่ายเพื่ออัดอากาศ กักเก็บความร้อนจากการอัดไว้ในตัวกลางกักเก็บความร้อน เช่น เกลือหลอมเหลว และนำความร้อนไปให้แก่อากาศที่ปล่อยออกมาก่อนขยายตัวเพื่อผลิตไฟฟ้า ระบบกักเก็บดังกล่าวช่วยจัดการช่วงเวลาการใช้ไฟฟ้า แต่ไม่ได้เพิ่มปริมาณไอน้ำที่หม้อไอน้ำจ่ายได้หรือใช้แทนการกำหนดขนาดกังหันอย่างเหมาะสม

ระบุที่มาของค่ากำลังเผื่อแต่ละรายการให้ตรวจสอบได้

การกำหนดเผื่อความสามารถโดยรวมไว้ก้อนเดียวอาจบดบังสมมติฐานหลายประการ ขอให้ผู้จัดหาระบุว่าค่ากำลังเผื่อแต่ละรายการครอบคลุมความไม่แน่นอนของอัตราการไหลจากหม้อไอน้ำ การผลิตไอน้ำในอนาคต การสูญเสียความดันขาเข้า ความสามารถของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือสภาวะอื่นที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน ค่ากำลังเผื่อเหล่านี้ไม่ควรนำมาสะสมกันโดยไม่มีกรณีการทำงานรองรับ

• กำลังเผื่อด้านอัตราการไหล: ตรวจสอบความสามารถในการรับไอน้ำที่ใช้งานได้ ณ ความดันและอุณหภูมิที่สัมพันธ์กับอัตราการไหลส่วนเพิ่ม
• กำลังเผื่อของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า: ประเมินความสามารถที่ตัวประกอบกำลัง สภาวะแวดล้อม และข้อจำกัดด้านการระบายความร้อนตามที่กำหนด ไม่ใช่พิจารณาเฉพาะกำลังเพลาของกังหัน
• ความสามารถในการรองรับไอเสีย: ตรวจสอบอัตราการไหลเชิงปริมาตรที่อัตราการไหลเชิงมวลและความดันคอนเดนเซอร์ที่เกี่ยวข้อง
• ข้อจำกัดในการเดินเครื่อง: ขอช่วงค่าขาเข้าที่อนุญาต ขีดจำกัดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ เกณฑ์ความชื้น และโหลดต่อเนื่องขั้นต่ำ

คุณภาพไอน้ำควรได้รับการทบทวนแยกต่างหาก การปนเปื้อนจากน้ำที่ไหลติดไปกับไอน้ำและการควบคุมเคมีของน้ำที่ไม่เพียงพออาจทำให้เกิดคราบ การสึกกร่อน หรือการกัดกร่อน การเพิ่มความสามารถของกังหันไม่ได้ช่วยลดความเสี่ยงเหล่านี้ ก่อนถือว่าการคำนวณสมรรถนะเป็นหลักฐานเพียงพอว่ากังหันเหมาะสม ให้ยืนยันข้อกำหนดความบริสุทธิ์ของไอน้ำจากหม้อไอน้ำและขีดจำกัดการยอมรับของผู้จัดหากังหัน

เปรียบเทียบข้อเสนอโดยใช้กรณีการทำงานเดียวกัน

ส่งตารางกรณีการทำงานมาตรฐานชุดเดียวกันให้ผู้เสนอราคาทุกราย โดยควรมีการทำงานตามพิกัด โหลดบางส่วนที่เป็นตัวแทน ความดันคอนเดนเซอร์สูง และรูปแบบการสกัดไอน้ำที่ต้องการ ขอข้อมูลกำลังผลิตที่รับประกัน ปริมาณการใช้ไอน้ำหรืออัตราความร้อน ข้อจำกัดในการเดินเครื่อง และหลักเกณฑ์การปรับแก้สมรรถนะสำหรับแต่ละกรณีที่เกี่ยวข้อง

แก้ไขความแตกต่างของขอบเขตการวัดก่อนเปรียบเทียบตัวเลข ตำแหน่งวัดทางเข้า กำลังไฟฟ้าที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทียบกับกำลังไฟฟ้าสุทธิ ปริมาณการใช้ไฟฟ้าของอุปกรณ์ประกอบ สภาวะการระบายความร้อน และสมมติฐานเกี่ยวกับการแบ่งไอน้ำ ล้วนส่งผลต่ออันดับที่เห็นได้ ขอให้ประเมินความสามารถของบายพาสและการตอบสนองเมื่อเกิดการทริปควบคู่กับการกำหนดขนาดกังหัน เนื่องจากต้องมีทางระบายไอน้ำจากหม้อไอน้ำอย่างปลอดภัยเมื่อกังหันไม่สามารถรับไอน้ำได้

การเลือกที่เหมาะสมในทางเทคนิคควรแสดงให้เห็นว่ารองรับปริมาณไอน้ำสูงสุดต่อเนื่องได้ ทำงานในสภาวะโหลดบางส่วนที่เกิดขึ้นบ่อยได้อย่างเหมาะสม และสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านไอเสียและการจ่ายความร้อนของโรงงาน ความผันผวนของหม้อไอน้ำที่ยังไม่ได้ข้อยุติควรคงไว้เป็นปัจจัยความไวที่ระบุไว้อย่างชัดเจนในการประเมิน ไม่ใช่ถูกกลบไว้ในค่ากำลังเผื่อขนาดกังหันที่ไม่มีคำอธิบาย