米国メキシコ湾岸の複合サイクルプロジェクトを考えてみましょう。建設開始から 9 か月が経過した時点で、ゼネコンは排熱回収ボイラ (HRSG) の建設シーケンスによりスケジュールが 6 週間延期されることに気づきました。問題はタービンの納入や基礎工事ではありません。これは、チューブ束、ケーシング、および相互接続配管に必要な現場溶接の量です。所有者は 2 台目のユニット用にモジュラー HRSG システムに切り替え、現場での組み立て時間は当初の見積もりの約 3 分の 1 に短縮されました。
その結果は例外的なものではありません。モジュラー HRSG システムは、エンジニアリングのニッチ市場から、電力および産業プロジェクト計画における標準的な意思決定ポイントに移行しました。買い手にとって重要なことは、モジュール構造に何が含まれるのか、どこにトレードオフがあるのか、注文書に署名する前にサプライヤーを評価する方法を理解することです。
モジュラー HRSG システムとは何ですか?
熱回収蒸気発生器は、ガス タービンの排気流または工業用煙道ガス流から熱を回収し、蒸気タービン用、プロセス要件、またはその両方用の蒸気を生成します。モジュール式 HRSG システムでは、ユニットは現場で部品ごとに組み立てられるのではなく、モジュールと呼ばれる工場で組み立てられるセクションに分割されます。
通常、各モジュールには次のものが含まれます。
- 工場で溶接および圧力テストされたフィン付きチューブとヘッダーを備えた熱交換ハープ
- 断熱材とライナーメッキを施した壁、床、天井を含むボイラーケーシングセクション
- プラットフォームスチール、はしご、および実用的な計器類の一部
現場では、モジュールが所定の位置に持ち上げられ、位置合わせされ、限られた数の現場溶接で接合されます。このアプローチは、個々の管束が現場に設置される完全現場組立式 HRSG と、工場で組み立てられた小型ユニットで 1 つのブロックとして納品されるパッケージ化された HRSG との間の中間点を占めます。
モジュール式建設により現場の時間とコストがどのように削減されるか
モジュール式 HRSG システムの最も明らかな利点は、スケジュールの圧縮です。モジュールの製造は工場で行われ、基礎工事と土木工事は同時に進行するため、クリティカル パスは縮小します。大型機械の場合、これまで8～12カ月かかっていた現場組立が3～5カ月程度に短縮できる。
コストの改善も同じロジックから導き出されます。
- 現場溶接が減るということは、専門料金で動員しなければならない認定ボイラー溶接工の数も少なくなるということを意味します
- 工場の条件により、より安定した溶接品質が得られ、再加工率が低くなります
- ワークショップの作業は、現場での溶接を停止させたり、進行を遅らせたりする雨、風、寒さにさらされることがありません。
- 現場での設置時間が短縮されるため、クレーンのレンタル、仮設設備、建設管理コストが削減されます。
工場環境では品質管理も強化されます。圧接部の X 線および超音波検査は、足場ではなく反復可能な手順で実行されます。経験豊富なボイラー設置者の人材が限られている地域のオーナーにとって、モジュール式の実行によりプロジェクト実現のリスクが大幅に軽減されます。
| 因子 | モジュラーHRSGシステム | サイトに設置された HRSG |
|---|---|---|
| 因子y content | 80～90パーセント | 20～30パーセント |
| 現場溶接数 | 低い、モジュールジョイントに限定される | チューブとケーシングの溶接部が多く、高い箇所にある |
| 建設スケジュール | 通常 3 ～ 6 か月 | 通常 8 ～ 12 か月 |
| 溶接検査 | ワークショップベースで反復可能 | フィールドベース、天候依存 |
| 輸送要件 | 大型モジュールの物流 | 標準コンポーネントの出荷 |
| 設計の柔軟性 | 輸送範囲内で高い | 最高だが現場作業が増える |
モジュラー HRSG 設計のエンジニアリングと標準に関する考慮事項
モジュラー HRSG は、現場で組み立てられた設計を単に断片に切り取ったものではありません。すべてのモジュールは、最終動作位置での圧力、熱、および構造要件を満たしながら、持ち上げおよび輸送できるように設計されている必要があります。
準拠規則には、蒸気機関および地域の管轄区域に応じて ASME セクション I またはセクション VIII が含まれており、さらに、吊り上げポイントや、多くの場合現用部隊よりも高い輸送荷重に関する追加のチェックも含まれます。製造に便利なモジュール接合部には、加熱時のユニットの動作を変える制約が導入される可能性があるため、熱膨張解析も同様に重要です。
モジュール設計で最も重要な決定は、モジュールの境界をどこに置くかです。ヘッダー、ダウンカマー、および相互接続配管はすべて、作業現場での溶接アクセスを必要とします。適切なモジュール構成では、これらの接続がグループ化され、輸送範囲の制限内に収まりながら組み立て溶接が最小限に抑えられます。
購入者はサプライヤーの評価中に鋭い質問をする必要があります。メーカーは ASME 準拠の手順に従って圧力部品を製造しましたか?自動溶接ラインやリアルタイムのX線検査は稼働していますか? 3次元レイアウト図の作成や熱入力計算の検証は可能ですか?これらの機能により、モジュール構成が机上だけでなく実際に機能するかどうかが決まります。
この点では、総合メーカーの方が業績が良い傾向があります。を生産する会社 発電所の廃熱ボイラー 独自のフィン付きチューブやエコノマイザセクションと並行して、既製のコンポーネントを組み立てる場合よりもモジュール境界を越えた公差の増加をより厳密に管理できます。
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モジュール式 HRSG システムは現場労働者のリスクを軽減しますが、プロジェクト チームが契約段階で対処する必要がある新たなリスクをもたらします。
- 交通・ルート調査。 特大のモジュールには、特別な許可、バージ輸送、または特定のクレーンの選択が必要な場合があります。狭いアクセス道路や頭上制限のあるサイトでは、スケジュールの利点がすぐに失われる可能性があります。
- モジュールインターフェースの許容差。 2 つの大きなモジュールが現場で接触する場合、数ミリメートルのずれでも取り付けが困難になります。仕様では、許容可能な許容誤差と修正作業の責任を定義する必要があります。
- 検査と文書化。 購入者は出荷前に工場検査報告書、溶接マップ、材料証明書、圧力試験記録を要求する必要があります。これらの文書は、主張されている工場品質が存在するかどうかを証明します。
- 配送順序の計画。 モジュールは、組み立てられる順序で到着する必要があります。逆送りにより、敷設エリアの混雑が発生し、クレーンのスケジュールが遅れます。
これらの考慮事項を特定のユニットの選択に変換したいエンジニアは、これを参照してください。 実践的な HRSG 選択ガイド 、主な決定基準とよくある落とし穴について説明します。
さまざまな種類の植物に適用
複合サイクル発電所
モジュール式 HRSG システムの最大の用途は、依然としてコンバインド サイクル プラントです。ガス タービンは 500 ～ 650 ℃の排ガスを生成し、HRSG はその熱を蒸気タービンの過熱蒸気に変換します。モジュラー設計は、プロジェクトの建設期間が限られている場合、または認定溶接工が不足している場合に特に価値があります。圧力部品の工場製造は、作業の大部分をその重要な枠外に移動させます。プラント所有者は、設置されたユニットからの測定結果を確認して、その方法を理解できます。 複合サイクル発電所における HRSG の効率 負荷プロファイルと周囲条件の影響を受けます。
産業廃熱回収
セメント窯、鉄鋼加熱炉、製油所の操業では、蒸気の生成を正当化するのに十分な熱エネルギーを伴う高温の排気が発生します。利用可能な設置面積が小さい場合が多く、プラントはボイラー建設のための長時間の停止に耐えられないため、モジュラーユニットはこれらのサイトに適しています。アン 産業廃熱ボイラー 工場で製造されたモジュールとして納入されるため、1 回のオーバーホール期間中に持ち上げて所定の位置に設置し、既存の蒸気ネットワークに接続することができます。
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排ガスの速度と温度の均一性は、伝熱性能とチューブの寿命の両方に影響します。モジュール式 HRSG には、熱交換面全体に排気ガスを均等に分配する入口ダクト形状が含まれている必要があります。エンジニアは、設計パッケージの一部として計算フロー解析またはフロー分散テスト データを要求する必要があります。このデータは、多くの場合、限界モジュラー設計がその後の運用で失敗する箇所になります。
モジュール式 HRSG 設計とエコノマイザおよびフィン付きチューブの選択を接続する
モジュール式 HRSG 内のすべての熱交換セクションは、プラント全体の効率に貢献します。エコノマイザは煙道ガス経路の最も冷たい部分に設置され、排気が煙突から出る前の最終的な温度上昇を担当します。モジュラーレイアウトでは、エコノマイザーセクションはスペースを節約し、設置作業を軽減しながら、現場で構築された大型の同等品と同じ熱負荷を維持します。
そのパフォーマンスの中核となるのがフィン付きチューブです。フィンは熱伝達面を拡張するため、十分な熱を吸収しながらモジュールをコンパクトに保ちます。フィンのタイプと材質は、燃料の組成、排ガス温度、灰付着のリスクによって異なります。フィン付きチューブを社内で製造するメーカーは、熱接触抵抗と長期的な機械的信頼性に直接影響するフィンとチューブの接合品質を管理しています。アン ボイラーテール排ガス用エコノマイザー これらの社内フィン付きチューブを使用して構築されたチューブは、通常、外注の要素から組み立てられたチューブよりもスタック損失が低く、溶接界面の欠陥が少なくなります。
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その信頼性は、ASME レベルの製造能力、フィン付きチューブと圧力部品の統合サプライ チェーン、レイアウト定義と熱検証をサポートするエンジニアリング能力を備えたサプライヤーを選択することにかかっています。完全なモジュール セット全体にわたって 3 つすべてを実証できるメーカーは、モジュール構造を価値あるものにする、予定通り、予算内の成果を提供する可能性がはるかに高くなります。
