Быстрое развитие энергетических циклов со сверхкритическим диоксидом углерода (sCO₂), технологий хранения углерода CCUS и технологий сверхкритической экстракции стимулирует растущий спрос на высокопроизводительные бустерные насосы для CO₂.
Являясь одним из основных компонентов оборудования системы sCO₂, подкачивающий насос работает в сложных условиях, когда свойства жидкости могут значительно меняться вблизи критической точки. Поэтому стабильная подача давления, надежная герметизация и устойчивость к нестабильности потока являются ключевыми техническими задачами.
Ведущие производители во всем мире накопили значительный опыт в области насосных систем высокой-мощности и длительного-срока службы, а китайские научно-исследовательские институты и производители оборудования ускоряют отечественные разработки в области производства мегаваттной-энергии с использованием sCO₂, проектов CCUS и промышленных приложений высокого-давления.
Почему бустерные насосы для сверхкритического CO₂ технически сложны
Сверхкритический CO₂ имеет физические свойства, сильно отличающиеся от обычных жидкостей.
Вблизи критической точки небольшие изменения давления и температуры могут вызвать большие изменения плотности и сжимаемости. Это предъявляет более высокие требования к конструкции насоса, системам уплотнений, стабильности потока и управлению системой.
К основным техническим проблемам относятся:
- Уплотнение под высоким-давлением в сверхкритических условиях
- Стабильная подача жидкости вблизи критической точки
- Предотвращение газовых пробок и кавитации,-подобной нестабильности
- Долгосрочная-надежность при непрерывной работе
- Контроль пульсации потока
- Совместимость материалов
- Координация насоса и системы
- Мониторинг состояния-в режиме реального времени
Эти факторы сделали бустерные насосы sCO₂ важнейшей технологией в системах производства электроэнергии, улавливания углерода, химической обработки и экстракции.
Крупнейшие международные производители
Несколько международных производителей насосов разработали продукцию и технологии для применения CO₂ в сверхкритической или плотной-фазе.
Барбер-Николсв США участвовал в исследовательских программах силового-цикла sCO₂ и сосредоточился на разработке компактных,-высокоскоростных центробежных бустерных насосов для экспериментальных и демонстрационных платформ.
ЛЕВАв Германии известна-поступательно-плунжерными насосами высокого давления, а также технологиями точного дозирования, регулирования расхода и уплотнений. Ее продукция используется в сверхкритической экстракции, химической обработке и исследовательских системах высокого-давления.
ЗульцериФлоусервесосредоточьтесь больше на решениях центробежных насосов с большим-потоком для транспортировки плотной-фазы CO₂ и трубопроводов CCUS, где важны длительная-непрерывная работа и высокая эффективность.
УРАКАспециализируется на технологии поршневых насосов высокого-давления и предлагает решения для плунжерных насосов для технологических процессов с высоким-давлением, включая сверхкритическую экстракцию и испытательные-контурные системы.
ГЕРМЕТИЧНЫЙизвестна технологией герметичных-моторных насосов, предлагающей преимущества в тех случаях, когда предотвращение утечек является серьезной проблемой.
Разработка сверхкритических насосов CO₂ в Китае
Китай добился быстрого прогресса в разработке оборудования для перекачки CO₂ в сверхкритической и плотной-фазе.
В настоящее время насосы малого- и среднего-расхода для лабораторного и пилотного-масштабного применения достигли относительно высокого уровня локализации. В то же время отечественные производители работают над усовершенствованием больших-насосных систем высокого-напора для проектов CCUS, повышения нефтеотдачи пластов и проектов по производству-мощности sCO₂- в мегаваттах-.
Представительные китайские производители сосредоточивают свое внимание на нескольких технических направлениях, в том числе:
- Поршневые насосы высокого-поршневого давления
- Большие-насосы для-плотной фазы CO₂
- Газовые-системы повышения давления
- Интегрированные насосные агрегаты, монтируемые на раме-
- Многоступенчатые центробежные насосы-
- Интеллектуальные системы контроля давления и расхода
Нанкин Ялун: Плунжерные насосы высокого-давления для сверхкритических применений CO₂
Компания Nanjing Yalong Petrochemical Equipment Technology Co., Ltd. специализируется на разработке и производствепоршневые и плунжерные насосы высокого-давлениядля требовательных нефтяных, нефтехимических, энергетических и исследовательских приложений.
Для сверхкритических применений CO₂ компания Nanjing Yalong разработалаПлунжерные насосы высокого-давления серий 3CQ и 5CQ, охватывающий широкий диапазон давлений для различных экспериментальных и промышленных требований.
Технический подход компании направлен на:
- Конструкция поршневого насоса высокого-давления
- Стабильная доставка жидкости
- Снижение пульсации потока
- Надежное уплотнение
- Износостойкая-конструкция плунжера
- Адаптация к сверхкритическим условиям и условиям высокого-давления CO₂
Керамические плунжеры используются в выбранных конфигурациях для повышения износостойкости и увеличения срока службы в тяжелых условиях эксплуатации.
Решения Nanjing Yalong для сверхкритических насосов CO₂ могут применяться в:
- платформы для испытаний силового-цикла sCO₂
- Лаборатории университетов и научно-исследовательских институтов
- Системы сверхкритической экстракции
- Химическая обработка и обработка новых-материалов
- Системы циркуляции CO₂ высокого-давления
- Пилотные-проекты энергетических исследований
Компания также поставляла насосное оборудование для отечественных университетов и исследовательских институтов, поддерживая разработку сверхкритического энергетического-цикла CO₂ и платформ для испытаний жидкостей под высоким-давлением.
Ключевые тенденции на мировом рынке насосов sCO₂
Общее направление развития сверхкритического оборудования для перекачки CO₂ становится все более ясным.
Более высокий расход и мощность
По мере того как технология sCO₂ переходит от лабораторных исследований к демонстрационным и-проектам коммерческого масштаба, спрос смещается в сторону более высоких скоростей потока, более высокой мощности и более длительных периодов непрерывной работы.
Повышенная надежность уплотнения
Герметизация под высоким-давлением остается одной из важнейших технических задач. В будущих разработках насосов основное внимание будет по-прежнему уделяться использованию современных уплотнительных материалов, снижению уровня утечек и увеличению интервалов технического обслуживания.
Лучшая стабильность вблизи критической точки
Плавные-изменения свойств вблизи критической точки могут привести к нестабильности работы. Поэтому производители насосов совершенствуют гидравлическую конструкцию, конфигурацию-концевой части жидкости и стратегии управления для поддержания стабильного давления и расхода.
Интеграция на салазках-Монтаж
Системы, монтируемые на раме-, становятся все более популярными, поскольку они упрощают установку, ввод в эксплуатацию, транспортировку и обслуживание-на месте эксплуатации.
Интеллектуальный мониторинг и контроль
Все больше проектов включают в себя-мониторинг давления, температуры, вибрации и расхода в режиме реального времени для повышения эксплуатационной безопасности и возможностей прогнозируемого технического обслуживания.
От исследовательского оборудования к промышленному применению
Международные производители по-прежнему имеют преимущества в крупномасштабных,-мощных и долговечных-насосных системах, особенно в крупных трубопроводах CCUS и проектах по производству электроэнергии-.
Однако китайские производители быстро сокращают этот разрыв посредством исследовательских программ, демонстрационных проектов и локализованной разработки оборудования.
Для исследовательских задач с малым- и средним-расходом бытовые насосы уже широко доступны. Следующий этап разработки будет сосредоточен на:
- Насосные системы с большим-потоком и высоким-давлением
- Долгосрочная-надежность
- Технология сверхкритического уплотнения
- Операция с переменным-условием
- Интегрированное управление насосной-системой
- Проверка проекта промышленного-масштаба
Перспективы
Ожидается, что по мере продвижения вперед новых демонстрационных платформ для производства энергии-sCO₂ и проектов CCUS спрос на надежные бустерные насосы для сверхкритического CO₂ будет продолжать расти.
Отрасль переходит от лабораторного-оборудования к более крупным, интегрированным и интеллектуальным насосным системам.
Для китайских производителей, таких какНанкинская компания Yalong Petrochemical Equipment Technology Co., Ltd., текущий рынок представляет собой важную возможность ускорить индустриализацию технологии насосов для сверхкритического CO₂ высокого-давления и предоставить более локализованные решения по оборудованию для энергетики, улавливания углерода, химической обработки и исследовательских приложений.
