Gasturbine eller gasmotor til lokal industriel strømforsyning

En gasturbine er ofte et oplagt valg for et anlæg med et stabilt elforbrug og et kontinuerligt behov for procesvarme eller damp ved høj temperatur. En stempelmotor på gas kan være et bedre valg, når elektrisk virkningsgrad, varierende belastning eller modulær kapacitet er vigtigere. Valget kan ikke træffes alene på grundlag af udstyrets mærkedata: Det afhænger af, hvordan hele anlægget drives året rundt.

Begynd med at sammenligne leveret elektricitet og nyttiggjort varme under de samme forhold på stedet. En turbines udstødning kan være værdifuld, men kun hvis processen kan udnytte den. En motors attraktive elektriske ydeevne kan miste noget af sin fordel, hvis anlægget har brug for mere højtemperaturvarme, end dens varmegenvindingssystem kan levere.

Tag udgangspunkt i belastningsprofilen, ikke spidsbelastningen

Et enkelt tal for spidsbelastningen siger ikke meget om, hvordan et kraftværk vil præstere i løbet af sin driftslevetid. Kortlæg anlæggets elforbrug på tværs af skift, weekender, sæsonudsving og planlagte driftsstop. Identificér både den laveste vedvarende belastning og den højeste, og skeln mellem kritiske belastninger og udstyr, der kan afbrydes.

Gasturbiner egner sig generelt til lange perioder med stabil drift. Deres elektriske virkningsgrad kan falde ved dellast, så en enhed, der er dimensioneret til en kortvarig spidsbelastning, kan komme til at køre uden for sit foretrukne driftsområde en stor del af året. Omgivelsestemperaturen påvirker også turbinens ydelse og virkningsgrad; de varmeste produktionsdage kan falde sammen med det største kølebehov og den laveste tilgængelige effekt.

Gasmotorer kan give nyttig fleksibilitet, når efterspørgslen varierer. Et anlæg med flere motorer kan starte eller stoppe enheder, så produktionen tilpasses behovet, samtidig med at de enheder, der er i drift, holdes tættere på deres effektive driftsområde. Denne modularitet medfører ekstra udstyr, styring, koordinering af vedligeholdelse og potentielt et større pladsbehov. Sammenlign den samlede installation i stedet for at antage, at flere mindre enheder automatisk er mere økonomiske.

For begge teknologier bør I bede leverandørerne om ydeevnedata for hele det forventede belastningsområde, herunder minimumsstabil belastning, startkrav, belastningsændringshastigheder og begrænsninger for hyppige starter. Brug forholdene på det konkrete anlæg, og medregn hjælpeforbruget, når I sammenligner den nettoeffekt, der er til rådighed for anlægget.

Tilpas varmegenvindingen til processen

Kombineret kraftvarmeproduktion kan ændre resultatet af en sammenligning mellem gasturbine og gasmotor. Det relevante spørgsmål er ikke blot, hvor meget varme der forlader udstyret, men hvor meget der kan genvindes ved den temperatur, det tryk og det tidspunkt, processen kræver.

En gasturbine producerer en betydelig mængde varm udstødningsgas. Den kan ledes til en varmegenvindingsdampgenerator eller, hvor processen tillader det, bruges til direkte opvarmning eller tørring. En turbine bliver mere attraktiv, når anlægget har et vedvarende behov for denne varme. Hvis produktionen ofte stopper, eller dampbehovet falder, mens elbehovet forbliver højt, kan en del af den potentielle varmegevinst gå tabt.

Gasmotorer understøtter også varmegenvinding, men varmen fordeler sig mellem udstødningsgas, motorens kølekredsløb og andre kilder. Varme fra kølevand kan bruges til varmt vand eller opgaver ved lavere temperaturer, mens udstødningsvarme kan understøtte varmegenvinding ved højere temperaturer. Den nyttige dampproduktion og -temperatur afhænger af motoren og varmegenvindingssystemets konstruktion; den samlede genvindelige varme må ikke betragtes som udskiftelig med procesdamp ved højt tryk.

Sammenlign om muligt varmebehovet time for time. Medregn varmetab, bypassdrift, supplerende fyring, eksisterende kedlers virkningsgrad og behovet for reserve­damp. En høj samlet virkningsgrad er kun meningsfuld, når den genvundne varme erstatter brændsel, som anlægget ellers ville have brugt.

Brændstofforsyningen kan ændre, hvilken løsning der foretrækkes

Begge teknologier kræver brændsel, der ligger inden for udstyrsleverandørens grænseværdier, men de relevante grænser og krav til konditionering er forskellige. Brændslets sammensætning, brændværdi, tryk, forurenende stoffer og variation over tid kan påvirke forbrænding, emissioner, vedligeholdelse og tilgængelighed.

For en turbine kan indløbstrykket på gassen være utilstrækkeligt under visse driftsforhold, så komprimering af brændgassen bliver nødvendig. Det medfører et højere elforbrug, kapitalomkostninger, vedligeholdelse og endnu et udstyrselement, hvis tilgængelighed har betydning. En motorinstallation kan have andre krav til tryk og brændselskvalitet, så sammenlign det komplette brændstofsystem for hvert tilbud.

Hvis anlægget bruger biogas eller et andet brændsel med varierende sammensætning, skal I fremlægge repræsentative brændselsanalyser, der dækker normal drift og forventelige ændringer. Det kan være nødvendigt at fjerne fugt, ætsende forbindelser eller andre forurenende stoffer, før nogen af maskinerne kan køre pålideligt. Brændselsfleksibilitet skal vurderes i forhold til den foreslåede enheds specificerede grænser, ikke antages ud fra teknologikategorien.

Hvor brændstofkomprimering er nødvendig, skal pakken koordineres med kraftværkets trykområde, styring og driftsplan. SINO-QNP tilbyder turnkey-løsninger tilKompressor-enheder som en del af virksomhedens bredere turbomaskineforretning. Den relevante konfiguration afhænger af brændstofforsyningen og det valgte produktionsudstyr.

Pålideligheden afhænger af anlæggets opbygning

En enkelt produktionsenhed er enkel at konfigurere, men vedligeholdelse eller et uplanlagt driftsstop kan fjerne hele anlæggets egen produktionskapacitet. Flere motorer kan gøre det muligt at fortsætte produktionen delvist, når en enhed ikke er tilgængelig. Et anlæg med flere turbiner kan også give redundans, men om det er egnet, afhænger af den nødvendige kapacitet og økonomien.

Fastlæg den krævede driftsform, før I tillægger redundans værdi. Et anlæg, der er tilsluttet et pålideligt elnet, kan håndtere udfald af en generator anderledes end et anlæg, der skal opretholde kritiske processer uafhængigt. Netparallel drift sikrer ikke automatisk strøm under et netudfald: Ø-drift, beskyttelse, styring og en egnet startstrømkilde skal indgå i systemdesignet.

Vedligeholdelsesplanlægningen bør omfatte planlagt service, større eftersyn, adgang til reservedele, servicereaktionstid og produktionsomkostningerne ved driftsstop. Motorer kræver generelt hyppigere rutinemæssig vedligeholdelse, mens turbiner har deres egne krav til inspektion og hovedeftersyn. Intervallerne afhænger af udstyret, brændslet, antallet af starter og driftsforholdene, så sammenlign leverandørernes vedligeholdelsesplaner ved samme årlige driftsprofil.

Vurder emissioner og installation som komplette systemer

Tilladelseskrav og grænser for anlægget kan påvirke valget af udstyr lige så meget som virkningsgraden. Sammenlign kvælstofoxider, kulilte og andre relevante emissioner ved de driftspunkter, anlægget faktisk vil bruge, herunder opstart og dellast, hvor det er relevant. Spørg, om de oplyste værdier afhænger af forbrændingsstyring eller efterbehandling af udstødningen, og medregn de tilhørende forbrugsvarer, tryktab, pladsbehov og vedligeholdelse.

Installationsbegrænsninger varierer også fra projekt til projekt. Gennemgå indsugningsluftfiltrering, føring af udstødning, støjkontrol, ventilation, køling, fundamenter, brandbeskyttelse og adgang til at fjerne udstyr. Selv en kompakt generatorpakke kan kræve omfattende infrastruktur omkring sig. I projekter med varmegenvinding kan placeringen af dampforbrugere og eksisterende kedler have væsentlig indflydelse på rørføringsomkostninger og varmetab.

Foretag sammenligningen på samme driftsgrundlag

Inden I beder om endelige tilbud, skal I udarbejde et fælles sæt forudsætninger: belastningsprofiler for elektricitet og varme, omgivelsesforhold, brændslets egenskaber og tryk, driftstimer, nettilslutning, emissionsgrænser og den krævede tilgængelighed. Bed hver leverandør angive, hvad der er inkluderet, og beskrive de forudsætninger, som deres garantier bygger på.

Opbyg livscyklusvurderingen omkring nettoleveret elektricitet, brændselsforbrug, faktisk udnyttet varme, rutinemæssig vedligeholdelse, større serviceeftersyn, hjælpeudstyr og forventet nedetid. Medregn det resterende behov for elektricitet fra nettet eller kedler, når den foreslåede enhed ikke kan dække hele behovet.

Hvis anlægget har et stabilt behov for både elektricitet og højtemperaturvarme, bør en kraftvarmeløsning baseret på en turbine overvejes grundigt. Hvis behovet varierer betydeligt, varmebehovet er begrænset, eller delvis kapacitet under vedligeholdelse har stor værdi, bør et modulopbygget motoranlæg sammenlignes nøje. Den foretrukne løsning er den, der opfylder anlæggets driftskrav til de laveste troværdige livscyklusomkostninger – ikke den, der har de stærkeste specifikationer isoleret set.