500m3 / H-Sauerstoff zerteilt kälteerzeugenden Turbo-Expander 1 Mpa-Zusatzausgangsdruck

500m3 / h Sauerstoff Teile kryogener Turbo Expander 1 MPa Booster Ausgangsdruck

1.Beschreibung

Ein Turboexpander, auch als Turboexpander oder Expansionsturbine bezeichnet, ist eine Zentrifugal- oder Axialturbine , durch die ein Hochdruck entsteht Gas wird expandiert, um Arbeit zu erzeugen, die häufig zum Antrieb eines Kompressors oder Generators verwendet wird .

Da dem expandierenden Hochdruckgas Arbeit entzogen wird, wird die Expansion durch einen isentropischen Prozess (dh einen konstanten Entropieprozess ) angenähert , und das Niederdruckabgas aus der Turbine hat eine sehr niedrige Temperatur von –150 ° C oder weniger, abhängig vom Betriebsdruck und den Gaseigenschaften. Eine teilweise Verflüssigung des expandierten Gases ist nicht ungewöhnlich.

Turboexpander werden sehr häufig als Kühlmittel in industriellen Prozessen eingesetzt, wie der Gewinnung von Ethan und Erdgasflüssigkeiten (NGL) aus Erdgas , der Verflüssigung von Gasen (wie Sauerstoff , Stickstoff , Helium , Argon und Krypton ). und andere Niedertemperaturprozesse.

Die derzeit in Betrieb befindlichen Turboexpander haben eine Größe von etwa 750 W bis etwa 7,5 MW (1 PS bis etwa 10.000 PS).

2.Kühlung

Ein Kühlsystem verwendet einen Kompressor, einen Turboexpander und einen Elektromotor.

Abhängig von den Betriebsbedingungen reduziert der Turboexpander die Belastung des Elektromotors um 6–15% im Vergleich zu einem herkömmlichen Dampfkompressionskühlsystem , das ein Drosselexpansionsventil anstelle eines Turboexpansionssystems verwendet. Grundsätzlich kann dies als eine Art Turbo-Compoundierung gesehen werden .

Das System verwendet ein Hochdruckkältemittel (dh eines mit einem niedrigen normalen Siedepunkt ) wie:

• Chlordifluormethan (CHClF ₂ ), bekannt als R-22, mit einem normalen Siedepunkt von –47 ° C;
• 1,1,1,2-Tetrafluorethan (C ₂ H ₂ F ₄ ), bekannt als R-134a, mit einem normalen Siedepunkt von –26 ° C.

Wie in der Abbildung gezeigt, wird der Kältemitteldampf auf einen höheren Druck komprimiert, was ebenfalls zu einer höheren Temperatur führt. Der heiße komprimierte Dampf wird dann zu einer Flüssigkeit kondensiert . Im Kondensator wird Wärme aus dem zirkulierenden Kältemittel abgegeben und von dem im Kondensator verwendeten Kühlmedium (Luft, Wasser usw.) abgeführt.

Die Kältemittelflüssigkeit strömt durch den Turboexpander, wo er verdampft wird, und der Dampf erfährt eine isentropische Ausdehnung, was zu einem Niedertemperaturgemisch aus Dampf und Flüssigkeit führt. Das Dampf-Flüssigkeits-Gemisch wird dann durch den Verdampfer geleitet, wo es durch die aus dem zu kühlenden Raum aufgenommene Wärme verdampft wird. Das verdampfte Kältemittel strömt zum Verdichtereinlass, um den Zyklus abzuschließen.