Αεριοστρόβιλος ή κινητήρας αερίου για επιτόπια βιομηχανική παραγωγή ενέργειας

Ένας αεριοστρόβιλος αποτελεί συχνά ισχυρή επιλογή για μια εγκατάσταση με σταθερή ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας και συνεχή ανάγκη για θερμότητα διεργασίας ή ατμό υψηλής θερμοκρασίας. Ένας παλινδρομικός κινητήρας αερίου μπορεί να είναι καταλληλότερος όταν έχουν μεγαλύτερη σημασία η ηλεκτρική απόδοση, οι μεταβαλλόμενες φορτίσεις ή η αρθρωτή ισχύς. Η επιλογή δεν προκύπτει μόνο από την ονομαστική ισχύ του εξοπλισμού: εξαρτάται από τον τρόπο λειτουργίας ολόκληρης της εγκατάστασης στη διάρκεια του έτους.

Ξεκινήστε συγκρίνοντας την παρεχόμενη ηλεκτρική ενέργεια και την αξιοποιήσιμη θερμότητα υπό τις ίδιες συνθήκες της εγκατάστασης. Τα καυσαέρια ενός αεριοστροβίλου μπορεί να έχουν σημαντική αξία, αλλά μόνο εφόσον η διεργασία μπορεί να τα αξιοποιήσει. Η ελκυστική ηλεκτρική απόδοση ενός κινητήρα μπορεί να χάσει μέρος του πλεονεκτήματός της, αν η εγκατάσταση χρειάζεται περισσότερη θερμότητα υψηλής θερμοκρασίας από όση μπορεί να παρέχει το σύστημα ανάκτησής του.

Ξεκινήστε από το προφίλ φορτίου, όχι από τη μέγιστη ζήτηση

Ένα μόνο στοιχείο μέγιστης ζήτησης λέει ελάχιστα για την απόδοση ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής σε όλη τη διάρκεια λειτουργίας του. Χαρτογραφήστε το ηλεκτρικό φορτίο της εγκατάστασης ανά βάρδια, Σαββατοκύριακο, εποχική μεταβολή και προγραμματισμένη διακοπή λειτουργίας. Προσδιορίστε τόσο το ελάχιστο συνεχές φορτίο όσο και το μέγιστο, και διαχωρίστε τα κρίσιμα φορτία από τον εξοπλισμό που μπορεί να τεθεί εκτός λειτουργίας.

Οι αεριοστρόβιλοι είναι γενικά κατάλληλοι για μεγάλα διαστήματα σταθερής λειτουργίας. Η ηλεκτρική τους απόδοση μπορεί να μειωθεί σε μερικό φορτίο, επομένως μια μονάδα διαστασιολογημένη για μια σύντομη αιχμή μπορεί να λειτουργεί μεγάλο μέρος του έτους εκτός του βέλτιστου εύρους της. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος επηρεάζει επίσης την ισχύ εξόδου και την απόδοση του αεριοστροβίλου· οι θερμότερες ημέρες παραγωγής μπορεί να συμπίπτουν με τη μεγαλύτερη ανάγκη ψύξης και τη χαμηλότερη διαθέσιμη ισχύ εξόδου.

Οι κινητήρες αερίου μπορούν να προσφέρουν χρήσιμη ευελιξία όταν η ζήτηση μεταβάλλεται. Μια εγκατάσταση με πολλούς κινητήρες μπορεί να θέτει μονάδες σε λειτουργία ή εκτός λειτουργίας ανάλογα με τη ζήτηση, διατηρώντας όσες λειτουργούν πιο κοντά στο αποδοτικό εύρος τους. Αυτή η αρθρωτή διάταξη συνεπάγεται πρόσθετο εξοπλισμό, συστήματα ελέγχου, συντονισμό συντήρησης και ενδεχομένως περισσότερο χώρο. Συγκρίνετε την πλήρη εγκατάσταση αντί να θεωρείτε δεδομένο ότι πολλές μικρότερες μονάδες είναι αυτομάτως πιο οικονομικές.

Και για τις δύο τεχνολογίες, ζητήστε από τους προμηθευτές στοιχεία απόδοσης για το αναμενόμενο εύρος φορτίου, συμπεριλαμβανομένων του ελάχιστου σταθερού φορτίου, των απαιτήσεων εκκίνησης, των ρυθμών μεταβολής ισχύος και των περιορισμών στις συχνές εκκινήσεις. Χρησιμοποιήστε συνθήκες που αφορούν ειδικά την εγκατάσταση και συμπεριλάβετε την κατανάλωση των βοηθητικών συστημάτων όταν συγκρίνετε την καθαρή ισχύ που διατίθεται στην εγκατάσταση.

Προσαρμόστε την ανάκτηση θερμότητας στις ανάγκες της διεργασίας

Η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας μπορεί να αλλάξει το αποτέλεσμα μιας σύγκρισης αεριοστροβίλου και κινητήρα αερίου. Το ερώτημα δεν είναι απλώς πόση θερμότητα εξέρχεται από τον εξοπλισμό, αλλά πόση μπορεί να ανακτηθεί στη θερμοκρασία, πίεση και χρονική στιγμή που απαιτεί η διεργασία.

Ένας αεριοστρόβιλος παράγει σημαντική ροή θερμών καυσαερίων. Αυτή μπορεί να διοχετευθεί σε λέβητα ανάκτησης θερμότητας για παραγωγή ατμού ή, όπου το επιτρέπει η διεργασία, να χρησιμοποιηθεί για άμεση θέρμανση ή ξήρανση. Ο αεριοστρόβιλος αποτελεί πιο ελκυστική επιλογή όταν η εγκατάσταση έχει σταθερή ανάγκη για αυτή τη θερμότητα. Αν η παραγωγή διακόπτεται συχνά ή η ζήτηση ατμού μειώνεται ενώ η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας παραμένει υψηλή, μέρος του πιθανού οφέλους από τη θερμότητα μπορεί να χαθεί.

Οι κινητήρες αερίου υποστηρίζουν επίσης την ανάκτηση θερμότητας, η οποία όμως κατανέμεται στα καυσαέρια, στα κυκλώματα ψύξης του κινητήρα και σε άλλες πηγές. Η θερμότητα από το νερό ψύξης μπορεί να είναι χρήσιμη για ζεστό νερό ή εφαρμογές χαμηλότερης θερμοκρασίας, ενώ η θερμότητα των καυσαερίων μπορεί να υποστηρίξει ανάκτηση υψηλότερης θερμοκρασίας. Η αξιοποιήσιμη παραγωγή ατμού και η θερμοκρασία εξαρτώνται από τον κινητήρα και τον σχεδιασμό του συστήματος ανάκτησης· η συνολική ανακτήσιμη θερμότητα δεν πρέπει να θεωρείται ισοδύναμη με ατμό διεργασίας υψηλής πίεσης.

Όπου είναι πρακτικά εφικτό, συγκρίνετε τη ζήτηση θερμότητας ανά ώρα. Συνυπολογίστε τις απώλειες θερμότητας, τη λειτουργία παράκαμψης, τη συμπληρωματική καύση, τον βαθμό απόδοσης των υφιστάμενων λεβήτων και την ανάγκη για εφεδρική παροχή ατμού. Ένας υψηλός δείκτης συνολικής απόδοσης έχει σημασία μόνο όταν η ανακτηθείσα θερμότητα υποκαθιστά καύσιμο που διαφορετικά θα κατανάλωνε η εγκατάσταση.

Η τροφοδοσία καυσίμου μπορεί να αλλάξει την προτιμώμενη επιλογή

Και οι δύο τεχνολογίες απαιτούν καύσιμο εντός των ορίων που ορίζει ο προμηθευτής του εξοπλισμού, όμως τα σχετικά όρια και οι απαιτήσεις προεπεξεργασίας διαφέρουν. Η σύσταση του καυσίμου, η θερμογόνος δύναμη, η πίεση, οι προσμείξεις και οι διακυμάνσεις με την πάροδο του χρόνου μπορούν να επηρεάσουν την καύση, τις εκπομπές, τη συντήρηση και τη διαθεσιμότητα.

Σε έναν αεριοστρόβιλο, η πίεση του εισερχόμενου αερίου μπορεί να είναι ανεπαρκής σε ορισμένες συνθήκες λειτουργίας, καθιστώντας αναγκαία τη συμπίεση του αερίου καυσίμου. Αυτό αυξάνει την ηλεκτρική κατανάλωση, το κεφαλαιουχικό κόστος και τις ανάγκες συντήρησης, ενώ προσθέτει ένα ακόμη στοιχείο εξοπλισμού του οποίου η διαθεσιμότητα έχει σημασία. Μια εγκατάσταση κινητήρα μπορεί να έχει διαφορετικές απαιτήσεις πίεσης και ποιότητας καυσίμου, επομένως συγκρίνετε ολόκληρη τη γραμμή τροφοδοσίας καυσίμου για κάθε πρόταση.

Αν η εγκατάσταση χρησιμοποιεί βιοαέριο ή άλλο καύσιμο μεταβλητής σύστασης, παρέχετε αντιπροσωπευτικές αναλύσεις καυσίμου που καλύπτουν την κανονική λειτουργία και τις προβλέψιμες μεταβολές. Ενδέχεται να απαιτείται επεξεργασία για την απομάκρυνση υγρασίας, διαβρωτικών ενώσεων ή άλλων προσμείξεων, προτού οποιαδήποτε από τις δύο μηχανές μπορέσει να λειτουργήσει αξιόπιστα. Η ευελιξία ως προς το καύσιμο πρέπει να αξιολογείται με βάση τα καθορισμένα όρια της προτεινόμενης μονάδας και όχι να θεωρείται δεδομένη βάσει της κατηγορίας της τεχνολογίας.

Όταν απαιτείται συμπίεση καυσίμου, το συγκρότημα πρέπει να συντονίζεται με το εύρος πίεσης, τα συστήματα ελέγχου και το πρόγραμμα λειτουργίας του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής. Η SINO-QNP προσφέρει ολοκληρωμένες λύσεις με το κλειδί στο χέρι για μονάδες Συμπιεστών στο πλαίσιο της ευρύτερης δραστηριότητάς της στον τομέα των στροβιλομηχανών. Η κατάλληλη διαμόρφωση εξαρτάται από την τροφοδοσία καυσίμου και τον επιλεγμένο εξοπλισμό παραγωγής ενέργειας.

Η αξιοπιστία εξαρτάται από τη διάταξη της εγκατάστασης

Μια μονάδα παραγωγής είναι απλή στη διαμόρφωση, αλλά η συντήρηση ή μια μη προγραμματισμένη διακοπή λειτουργίας της μπορεί να μηδενίσει ολόκληρη την επιτόπια ικανότητα παραγωγής. Με πολλούς κινητήρες, η μερική παραγωγή μπορεί να συνεχιστεί όταν μία μονάδα δεν είναι διαθέσιμη. Μια διάταξη με πολλούς αεριοστροβίλους μπορεί επίσης να παρέχει εφεδρεία, αν και η καταλληλότητά της εξαρτάται από την απαιτούμενη ισχύ και την οικονομική βιωσιμότητα.

Καθορίστε τον απαιτούμενο τρόπο λειτουργίας προτού αποδώσετε αξία στην εφεδρεία. Μια εγκατάσταση συνδεδεμένη σε αξιόπιστο δίκτυο μπορεί να αντιμετωπίσει τη διακοπή λειτουργίας μιας γεννήτριας διαφορετικά από μια εγκατάσταση που πρέπει να διατηρεί ανεξάρτητα κρίσιμες διεργασίες. Η παράλληλη λειτουργία με το δίκτυο δεν εξασφαλίζει αυτομάτως παροχή ρεύματος σε περίπτωση διακοπής του δικτύου: η δυνατότητα λειτουργίας σε νησίδα, τα συστήματα προστασίας και ελέγχου, καθώς και κατάλληλη πηγή ισχύος για την εκκίνηση, πρέπει να ενσωματωθούν στον σχεδιασμό του συστήματος.

Ο σχεδιασμός συντήρησης πρέπει να περιλαμβάνει προγραμματισμένες εργασίες, γενικές επισκευές, πρόσβαση σε ανταλλακτικά, χρόνο απόκρισης για τεχνική υποστήριξη και το κόστος διακοπής παραγωγής. Οι κινητήρες απαιτούν γενικά συχνότερες εργασίες τακτικής συντήρησης, ενώ οι αεριοστρόβιλοι έχουν τις δικές τους απαιτήσεις επιθεώρησης και γενικής επισκευής. Τα διαστήματα εξαρτώνται από τον εξοπλισμό, το καύσιμο, τις εκκινήσεις και τις συνθήκες λειτουργίας, επομένως συγκρίνετε τα προγράμματα συντήρησης των προμηθευτών με βάση το ίδιο ετήσιο πρόγραμμα λειτουργίας.

Αξιολογήστε τις εκπομπές και την εγκατάσταση ως ολοκληρωμένα συστήματα

Οι απαιτήσεις αδειοδότησης και τα όρια της εγκατάστασης μπορούν να επηρεάσουν την επιλογή εξοπλισμού όσο και η απόδοση. Συγκρίνετε τα οξείδια του αζώτου, το μονοξείδιο του άνθρακα και άλλες σχετικές εκπομπές στα σημεία λειτουργίας που θα χρησιμοποιεί πράγματι η εγκατάσταση, συμπεριλαμβανομένης της εκκίνησης και της λειτουργίας σε μερικό φορτίο, όπου αυτό είναι σχετικό. Ρωτήστε αν οι δηλωμένες τιμές εξαρτώνται από συστήματα ελέγχου καύσης ή από επεξεργασία καυσαερίων και συνυπολογίστε τα σχετικά αναλώσιμα, τις απώλειες πίεσης, τον απαιτούμενο χώρο και τη συντήρηση.

Οι περιορισμοί εγκατάστασης διαφέρουν επίσης ανά έργο. Εξετάστε τη διήθηση του αέρα εισαγωγής, τη δρομολόγηση των καυσαερίων, τον έλεγχο θορύβου, τον εξαερισμό, την ψύξη, τα θεμέλια, την πυροπροστασία και την πρόσβαση για την απομάκρυνση του εξοπλισμού. Ακόμη και ένα συμπαγές συγκρότημα γεννήτριας μπορεί να απαιτεί σημαντικές υποδομές γύρω του. Σε έργα ανάκτησης θερμότητας, η θέση των καταναλωτών ατμού και των υφιστάμενων λεβήτων μπορεί να επηρεάσει σημαντικά το κόστος σωληνώσεων και τις απώλειες θερμότητας.

Κάντε τη σύγκριση με βάση τις ίδιες συνθήκες λειτουργίας

Πριν ζητήσετε τις τελικές προτάσεις, προετοιμάστε ένα κοινό σύνολο παραδοχών: προφίλ ηλεκτρικού και θερμικού φορτίου, συνθήκες περιβάλλοντος, χαρακτηριστικά και πίεση καυσίμου, ώρες λειτουργίας, σύνδεση με το δίκτυο, όρια εκπομπών και απαιτούμενη διαθεσιμότητα. Ζητήστε από κάθε προμηθευτή να αναφέρει τι περιλαμβάνεται και να προσδιορίσει τις συνθήκες στις οποίες βασίζονται οι εγγυήσεις του.

Βασίστε τη σύγκριση κύκλου ζωής στην καθαρή ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται, την κατανάλωση καυσίμου, τη θερμότητα που πράγματι αξιοποιείται, την τακτική συντήρηση, τις μεγάλες εργασίες συντήρησης, τον βοηθητικό εξοπλισμό και τον αναμενόμενο χρόνο διακοπής λειτουργίας. Συμπεριλάβετε την υπολειπόμενη ανάγκη για ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο ή για λειτουργία λεβήτων, όταν η προτεινόμενη μονάδα δεν μπορεί να καλύψει ολόκληρη τη ζήτηση.

Αν η εγκατάσταση έχει σταθερή ζήτηση τόσο για ηλεκτρική ενέργεια όσο και για θερμότητα υψηλής θερμοκρασίας, εξετάστε σοβαρά μια διάταξη συμπαραγωγής με βάση αεριοστρόβιλο. Αν η ζήτηση μεταβάλλεται σημαντικά, οι θερμικές ανάγκες είναι περιορισμένες ή έχει μεγάλη αξία η διατήρηση μέρους της ισχύος κατά τη συντήρηση, συγκρίνετε προσεκτικά μια αρθρωτή εγκατάσταση κινητήρων. Η προτιμώμενη επιλογή είναι εκείνη που καλύπτει τις λειτουργικές απαιτήσεις της εγκατάστασης με το χαμηλότερο αξιόπιστο κόστος κύκλου ζωής, όχι εκείνη που διαθέτει τις καλύτερες επιμέρους προδιαγραφές.