Gázerőművek: autonóm energiaforrás széles energiatartományban

A cikk tartalma

• A gázerőművek működésének elve
• Gázturbinás erőművek (GTE)
• Gázüzemű erőművek (GGE)
• A gázdugattyús erőművek használatának előnye az egyes gazdaságokban
• Kis teljesítményű gázgenerátorok
• Közepes teljesítményű moduláris típusú erőművek
• Energiakomplexek és mini-CHP
• Kis méretű kapcsolt energiatermelés
• A GGE generátor helyiségének berendezése
• Csatlakozás és működés
• Karbantartás és felvétel
• Következtetés

A gázdugattyús hordozható erőművek kiváló analógjává váltak a dízelüzemanyaggal és benzinnel működő egységek számára. Mennyire jövedelmező az ilyen villamos energiaforrások használata, hogyan lehet otthonuk felszerelni velük, és milyen árnyalatokat kell figyelembe vennie ezek használatakor, ez a cikk megmondja.

A villamosenergia-árak emelkedése új javaslatokhoz vezet az autonóm energiaellátási források piacán. Új szó ezen a területen a földgázüzemű hőerőművek. Az elmúlt 15 évben az ilyen jellegű létesítmények előállítása majdnem megkétszereződött, és maga a helyi energiatermelés technológiája annyira kifinomult lett, hogy egy kilovatt villamosenergia-költség költsége olcsóbb, mint amikor a városi hálózatokon fogyasztják. További információ a gáztüzelésű erőművek előnyeiről:

1. Az elhelyezés sokoldalúsága. A gázerőművek telepítéséhez nincs szükség különleges geológiai vagy éghajlati viszonyokra. Viszonylag kicsi mérete és súlya miatt csak egy előkészített beton alap szükséges az autonóm állomás felszereléséhez. A számukra nagy vízellátás hiánya szintén nem kritikus..
2. Tartósság. Különböző gyártók garantálják a különböző élettartamot. Az állomások általában nagy javítás nélkül működnek 30 évig, és számos végrehajtó egység cseréjével – akár 100 évig is.
3. Teljesen automatikus üzemmód. A beépített elektronikus vezérlőegység, amely szinte minden létesítményben megtalálható, automatikusan szabályozza az üzemanyag-ellátást és valós időben figyeli az egység állapotát. A szervizszemélyzet szerepe az operatív kapcsolásra, a paraméterek figyelésére és ellenőrzésére korlátozódik.
4. Széles teljesítménytartomány. A gázzal működő mini-erőművek villamos energiát szolgáltathatnak mind energiaigényes vállalkozásoknak, mind pedig egy kis vidéki háznak. A verziótól függően garantálják az elektromos áram termelését 5 kW-tól több megawatt-ig..
5. Biztonsági forrásként való felhasználás lehetősége. Szinte minden erőmű felszerelhető ATS-vel és automatikus indítóegységgel. Sok gyártó szabványos modulokat állít elő a korábban telepített generátorok frissítésére.
6. Az előállított villamos energia alacsony költsége. A városi hálózatokból elfogyasztott villamos energia költsége magában foglalja az áramvezetéken történő szállítás és az alállomások karbantartásának költségeit. A gázenergia-hordozó szállítása sokkal olcsóbb, tehát a gázerőművek által termelt villamos energia költsége kevesebb, mint két rubel / kWh.
7. Az üzemanyagválasztás szabadsága. Az erőművek bármilyen gáznemű tüzelőanyaggal működnek, beleértve a biogázt is. Ez az állattenyésztő gazdaságokra releváns: a metánreaktor, a dúsító üzem és az erőmű összekapcsolása egy energiakomplexumba az energiaellátástól függetlenvé teszi a termelést.

A gázerőművek működésének elve

A készülék elve szerint az erőműveket két típusra osztják: gázturbina és gázdugattyú. Ez utóbbiak egyszerűbb kialakításúak, működésük során nem igényelnek drága karbantartást, és gázberendezésnél a leggazdaságosabb lehetőség. Sőt, szinte nincs korlátozásuk a maximális teljesítményre. A gázturbinás erőművek technológiai és bonyolultabb kialakításúak, de kevésbé gazdaságosak: felhasználásukat csak az ipari termelés mértéke indokolja. Fő előnye az egységek nagy kopásállósága és a teljes szerényelem az üzemanyag típusához képest: bizonyos esetekben akár szénpor is használható, de szükség van egy speciális modulra az üzemanyagkeverék elkészítéséhez.

Gázturbinás erőművek (GTE)

A GTE alapja a sugárhajtású repülőgép-motor elve szerint elrendezett gázturbina. Ez egy hengeres égéskamra, amelyben található a fő gázturbina járókerék. A magas nyomású levegő és üzemanyag gőzök belépnek a kamrába, ahol meggyulladnak. A tüzelőanyag égése során forró gázok áramlik fel, amely a turbina forogását okozza. Ez viszont továbbítja a forgást a kompresszorra és a generátorra, ezáltal biztosítva az energiatermelést..

Jellemző, hogy a turbinás erőművek csaknem kétszer annyi hőenergiát termelnek, mint az elektromosság. Ezért ezeket gyakran alkalmazzák a CHP-létesítmény alkotóelemeként egy hulladékhűtő kazán beépítésével a kipufogórendszerbe, ezáltal biztosítva nemcsak az áramtermelést, hanem a nagy hőmennyiségű és minimális költségű hőellátást is..

Gázüzemű erőművek (GGE)

A dugattyús erőművekben a kinetikus energia forrása egy belső égésű motor elvén működő gép. Az üzemanyag-ellátást injektor végzi, és egy elektronikus vezérlőegység vezérli, melynek eredményeként a dugattyús erőművek kellően nagy hatékonyságúak. A gázdugattyú-rendszer jelentős hátránya a működés közben fellépő magas zaj és rezgés nagy számú mozgó alkatrész jelenléte miatt. Ezen motorok előnye, hogy nagymértékben alkalmazkodnak a különféle üzemmódokhoz és terhelési szintekhez, ami nem érhető el szinte állandó teljesítményű gázturbinás üzemekben..

A gázdugattyús erőművek használatának előnye az egyes gazdaságokban

Az autonóm gázgenerátorok mind az egyéni vállalkozók, mind a magánszektor, a nyaralók és a kis agglomerációk lakosainak nagy érdeklődést mutatnak. A gyakorlatban a gáztüzelésű erőművek teljes mértékben igazolják használatát, és megtérülésük nagyon előre látható idő alatt elérhető. Az egyetlen hátrány a komoly beruházások szükségessége, emellett vannak a következő árnyalatok:

1. Gázdugattyú egységeket főleg használnak.
2. Minél rövidebb a megtérülési idő, annál nagyobb az üzem tényleges kapacitása.
3. A telepítéshez külön telek szükséges.
4. Közös használat esetén fejlett infrastruktúrára van szükség.
5. A létesítmények üzemeltetése kvalifikált karbantartás nélkül lehetetlen.

Az autonóm gázerőművek és a CHP-erőművek három csoportra oszthatók.

Kis teljesítményű gázgenerátorok

Külsőleg hasonlóak a benzinhez, hasonló működési elvük és a legnagyobb előállított villamos energia költsége. Minden időjárási körülmények között védhetők, vagy külön helyiség szükséges. Nagyon kevés kivétellel nem használják őket fő áramforrásként. Az ilyen generátorokat a háztartások és a termelési műhelyek választják, amelyeknek szükségük van tartalék villamosenergia-forrásra, és földgázellátással kell rendelkezniük a létesítményben. Palackozott üzemanyaghoz tervezték, de ezt a funkciót ritkán használják. A nagyobb teljesítményű telepítésektől eltérően, ezek jelentősen korlátozzák a folyamatos működést (6-10 óra). Ugyancsak hátrányos lehet a generált villamos energia alacsony minőségében.

Főbb jellemzők:

1. Motor típusa: Egyhengeres négyütemű porlasztó kényszerhűtéssel.
2. Generátor típusa: általában aszinkron egy- vagy háromfázisú öngerjesztő generátor.
3. Kimeneti teljesítmény: 20 kW-ig.
4. Üzemanyag: földgáz, propán-bután.
5. Vezérlés: analóg vezérlőegység, relévédelem, automatikus átkapcsoló a legtöbb modellben.
6. Üzembe helyezés: kevesebb, mint egy perc.
7. Költség: 2000 és 10000 dollár között.

Ez az egyetlen típusú gázgenerátor, amelyet könnyedén lehet mozgatni. Gyakran használják azokon az építkezéseken, ahol nincs áramellátás, vagy terepi események során. A mobilhasználat a hordozható erőmű magas árának rovására történik, ami ebben az esetben hatékonyabbá teszi a benzinüzemanyag-felhasználást..

Közepes teljesítményű moduláris típusú erőművek

Nagy méretű gömbtömbök, nyithatók vagy korlátozhatók egy zajszűrő védő burkolattal. Ezeket főként vagy elővárosi villamosenergia-forrásként használják külvárosi lakásszövetkezetek, irodai, kis ipari és bevásárlóközpontok, raktárak számára. Az ilyen erőművek termelékenysége meglehetősen magas, és az előállított villamos energia költsége összehasonlítható a városi hálózatból származó villamos energiával..

Főbb jellemzők:

1. Motor típus: V-típusú porlasztó vagy befecskendező motor 6-16 hengerrel, felső szelepekkel és vízhűtéssel.
2. Generátor típusa: aszinkron háromfázisú, kefe nélküli generátor öngerjesztéssel.
3. Kimeneti teljesítmény: legfeljebb 1 MW.
4. Üzemanyag: földgáz, biometán, propán-bután.
5. Vezérlés: digitális vezérlő, kombinált többszintű védelem, automatikus átkapcsoló, öndiagnosztika. A munka teljesen automatizált.
6. Kimenő névleges teljesítmény: legfeljebb egy óra.
7. Költség: 10 000 és 250 000 dollár között.

Az ebbe az osztályba tartozó gázdugattyús egységek a lakások és az energiaigényes vállalkozások számára a villamosenergia-ellátás legésszerűbb módszere. A motorórákra megállapított határérték lehetővé teszi azok folyamatos használatát, évente kétszer egy napig megállva karbantartás céljából. Az erőművek külön egységekkel vannak felszerelve a gáznemű üzemanyag előállításához és beltéri kapcsolóberendezések az elsődleges kapcsoláshoz.

Ez a berendezés teljesen helyhez kötött, és telepítéséhez speciálisan felszerelt helyiségekre vagy épületekre van szükség, amelyek előkészített betonaljzattal vannak felszerelve a rezgés, az üzemanyag-tartályok, a gázeltávolító és a szellőztető rendszerek kompenzálására. Az üzemanyag-ellátás automatikus szabályozásának köszönhetően a generált villamos energia költségei jelentősen alacsonyabbak, mint a hálózaté.

Energiakomplexek és mini-CHP

Bár a gáztüzelésű erőművek magában foglalják a kapcsolt energiatermelő üzemmódban történő működés lehetőségét 100 kW villamos energiától kezdve, a legnagyobb hatékonyságot a több megawatt potenciállal rendelkező energiakomplexektől kell elvárni. Ezek az egységek miniatűr kombinált hő- és erőművek, amelyek forróvíz- vagy gőzkazánokkal vagy hőszivattyúkkal vannak felszerelve. Az erőforrás-takarékos munkára összpontosító legfejlettebb energiarendszerek egyidejűleg többféle hőelvonást használnak: hulladékhő kazán, takarékos és alacsony potenciálú hőelvezető kör.

Főbb jellemzők:

1. Motor típus: 12 és több henger, kényszerlevegő-befecskendezéssel, kétszintű hűtőkörrel és hőcserélővel a kipufogócsonkon.
2. Generátor típusa: aszinkron háromfázisú kefe nélküli generátor.
3. Teljesítmény: 1 MW felett.
4. Üzemanyag: földgáz, bioüzemanyag, propán-bután, kapcsolódó kőolajgáz.
5. Menedzsment: teljesen automatizált működési posta.
6. Teljes teljesítmény: 4-5 óra.

Az energiakomplexumok tervezése, gyártása és telepítése külön-külön történik. Az egyes projektek feladata a létesítmény hő- és elektromos terhelésének a legnagyobb összehangolása a komplexum termelési kapacitásával. Az erőművek építését általában kulcsrakész alapon végzik. A fő fogyasztók a lakóparkok, az energiaigényes vállalkozások, az adatközpontok és a műszak táborok. Az 1 kW generált energia ára – legfeljebb másfél rubel.

Kis méretű kapcsolt energiatermelés

A gáznemű tüzelőanyaggal működő mini-CHP erőművek viszonylag nemrégiben kezdtek megjelenni Oroszországban, ám ennek ellenére kiváló hatékonyságot mutattak. Manapság több mint 200 létesítmény működik az Orosz Föderáció területén, amelyek nagy része távoli régiókban található. A mini-CHP létesítménybe történő telepítésének fő érve a teljes autonómia követelménye vagy a fő tápvezetékekhez való csatlakozás lehetetlensége. Ebben az esetben a gazdasági megvalósíthatóság kérdése kerül a háttérbe..

A mini-CHP előnye, hogy az állomás villamos energiát termel, ami majdnem a hálózat költségének fele. A hőenergia termelése teljesen ingyenes, ezért fogyasztói értéke kizárólag a berendezések karbantartásának és rövid távolságra történő szállításának költségeiből áll..

Az a lehetőség, hogy a mini-CHP erőműveket mindenütt használják, csak idő kérdése. Tehát az új generációs lakossági komplexumok építésekor a centralizált hő- és villamosenergia-forrásokhoz való csatlakozás kérdése egyáltalán nem éri meg. Mivel ezeknek az erőforrásoknak a minősége és az ellátás módja nagyon kívánatos, az új épületek saját energiarendszerükkel vannak felszerelve, amelyből mind az ingatlantulajdonosok, mind a felhasználók részesülnek..

A közművezetékek rekonstrukciója a mini-CHP használatához számos nehézséggel jár. Mindenekelőtt a mennyiségi tőkebefektetések kérdése. A 2 MW hő- és villamosenergia-terheléssel rendelkező kisvállalkozások energiaellátó iparának átszervezése 20 millió rubelt fog az adminisztrációra. Az alacsony eloszlás második oka a saját mérnöki kommunikációs hálózatának hiánya: ha elhagyják a központi hő- és energiaellátást, a vállalkozásnak vagy ki kell vásárolnia a teljes meglévő infrastruktúrát, vagy saját magát kell létrehoznia. Csak akkor jövedelmező, ha az energiaforrásokat harmadik fél fogyasztóinak adják el..

A GGE generátor helyiségének berendezése

A szerelési és üzembe helyezési munkákat önmagában, minden kívánság nélkül nem lehet elvégezni, kivéve ha alacsony fogyasztású generátorokról beszélünk. De teljesen elő lehet készíteni egy helyiséget vagy helyet egy erőmű telepítéséhez: ez elősegíti a telepítő szervezetek költséges szolgáltatásai részleges megtakarítását..

Nyitott elhelyezés. Ha 500 kW-nál nagyobb elektromos teljesítményű telepítést telepít, akkor passzív rezgéscsillapító eszközökkel felszerelt betonplatformot kell telepíteni. A tápegység nyitott helyének fő előnye a hatékony hőelvonás és a füst elszívó rendszerek szükségességének hiánya. A szervizszemélyzet kényelme érdekében a kezelõpanelek és a mechanikus blokk fölé fedelét építünk.

Beltéri telepítés. Az erőmű teljes szigetelésének szükségessége a berendezés éghajlati kialakításától függ. A helyiségnek fejlett ellátó- és elszívó szellőztető és tűzoltó rendszerrel kell rendelkeznie. A füstelvezető rendszert közös fejlécgel párosított füst elszívók képviselik. Fel kell szerelni egy kéményt, amelynek áteresztőképességét és magasságát a berendezés gyártója ajánlásainak megfelelően választják meg. A hőerőművek épületeire vonatkozó követelményeket az SNiP II-58-75 szabályozza.

Csatlakozás és működés

Az erőművet hengerből hajtják végre egy speciális reduktoron keresztül vagy főgáz segítségével, amelynek nyomása megfelel a szükséges paramétereknek. A hálózathoz történő csatlakozáshoz az erőművet további gázkészülékként kell regisztrálni, amelyet a szokásos eljárásnak megfelelően hajtanak végre, a háztartási gázellátás projektjének változásainak bevezetésével..

A gázgenerátort kétállású kapcsolón keresztül csatlakoztatják az elektromos hálózathoz, ha a telepítés önmagában nem kapcsolja be az ATS egységet, vagy egy energiakorlátozón, megszakítón vagy egy RZAiT komplexummal ellátott vezeték-leválasztón keresztül. Nagyon hasznos egy belső mérőegység megszervezése közvetlen csatlakoztatáshoz vagy áramfejlesztőkhöz a generátorvezetéken – ez elősegíti a generált villamos energia költségének ellenőrzését és az üzemanyag-fogyasztás gyors nyomon követését..

Üzem közben fontos betartani az előírt üzemmódot, a napi motoróra számában kifejezve. A 100 kW feletti erőművek folyamatos üzemmódban működnek évente 361 napig, a kevésbé nagy teljesítményű erőművek napi 6-20 órát üzemelhetnek. Működés közben szinte az összes paramétert automatikusan figyeljük, hibás működés esetén a motor leáll, vagy a generátor kikapcsolja a feszültséget. A további diagnosztikát a használati utasításnak megfelelően végezzük.

Karbantartás és felvétel

A legtöbb, legfeljebb 5 MW kapacitású gázdugattyú-üzemnek nincs szüksége a kezelőszemélyzet állandó jelenlétére. A paraméterek figyelését és ellenőrzését a vezeték nélküli kapcsolaton keresztül lehet létrehozni, de az időszakos ellenőrzést személyesen kell elvégezni. Az állomás karbantartása a szervizvállalatok szakemberei által tervezett javítások elvégzését és a motor normál olajszintjének fenntartását foglalja magában. Az állomás tervezésében való független beavatkozást a garanciavállalási feltételek nem engedélyezik. A tulajdonosnak csak annyit kell tennie, hogy leállítsa a generátor működését egy tervezett javítás során, vagy ha szükséges, kis fogyasztású állomást szállítson egy szervizközpontba..

Következtetés

A helyi villamosenergia- és hőtermelés iparát fejlesztési potenciálnak tekintik globális szinten. Az ilyen módon történő energiatermelés jelentősen hozzájárul a világ fosszilis tüzelőanyag-tartalékának megtakarításához, és elegendő időt biztosít a megújuló energiaforrásokból történő villamosenergia és hőtermelés teljes átmenetéhez..

Az erőművek helyi használatának fő problémája a környezeti biztonság fenntartása a városi térségben. De ezt a hátrányt is nagyon könnyű kiküszöbölni, ha olyan létesítményeket alkalmaznak, amelyek a földgáz égéstermékeit abszorbeálják.

A hétköznapi polgárok számára a gázerőművek kiváló lehetőséget kínálnak a villamos energia árának közel felére történő csökkentésére, és szükség esetén szinte ingyenes központi fűtésre..