Gázturbina vagy gázmotor helyszíni ipari energiatermeléshez

A gázturbina gyakran jó választás olyan létesítményben, ahol állandó a villamosenergia-igény, és folyamatosan szükség van magas hőmérsékletű technológiai hőre vagy gőzre. A dugattyús gázmotor megfelelőbb lehet ott, ahol fontosabb a villamos hatásfok, a változó terhelés vagy a modulárisan bővíthető kapacitás. A választás nem alapulhat csupán a berendezés névleges teljesítményén: a megfelelő megoldás attól függ, hogyan üzemel a teljes erőmű az év során.

Elsőként az azonos telephelyi feltételek mellett előállított villamos energiát és a hasznosítható hőt hasonlítsa össze. A turbina kipufogógáza értékes energiaforrás lehet, de csak akkor, ha a technológiai folyamat hasznosítani tudja. A motor kedvező villamos teljesítménye kevésbé lehet előnyös, ha a létesítménynek több magas hőmérsékletű hőre van szüksége, mint amennyit a hővisszanyerő rendszere biztosítani képes.

A terhelési profillal kezdjen, ne a csúcsterheléssel

Egyetlen csúcsterhelési adat keveset árul el arról, hogyan teljesít majd az erőmű az üzemideje során. Térképezze fel a létesítmény villamosenergia-terhelését a műszakok, hétvégék, szezonális változások és tervezett leállások függvényében. Határozza meg a tartósan fennálló minimális és a maximális terhelést is, és különítse el a kritikus fogyasztókat azoktól a berendezésektől, amelyek működése megszakítható.

A gázturbinák általában a hosszú, stabil üzemidőszakokhoz illenek. Részterhelésen csökkenhet a villamos hatásfokuk, ezért egy rövid ideig jelentkező csúcsterhelésre méretezett berendezés az év nagy részében a számára optimálistól eltérő tartományban üzemelhet. A környezeti hőmérséklet a turbina teljesítményét és hatásfokát is befolyásolja; a legmelegebb termelési napokon lehet a legnagyobb a hűtési igény és a legalacsonyabb a rendelkezésre álló teljesítmény.

A gázmotorok hasznos rugalmasságot kínálhatnak változó igény esetén. A több motorból álló erőműben az egységek a terheléshez igazodva indíthatók vagy leállíthatók, miközben a működő motorok közelebb maradhatnak a hatékony üzemi tartományukhoz. A modularitás azonban további berendezésekkel, vezérléssel, karbantartási koordinációval és esetleg nagyobb helyigénnyel jár. A teljes rendszert hasonlítsa össze; ne feltételezze, hogy több kisebb egység automatikusan gazdaságosabb.

Mindkét technológiánál kérjen a beszállítóktól teljesítményadatokat a várható terhelési tartományra, beleértve a minimális stabil terhelést, az indítási követelményeket, a teljesítményváltoztatás sebességét és a gyakori indításokra vonatkozó korlátozásokat. Az összehasonlításnál vegye figyelembe a telephely sajátos körülményeit és a segédberendezések fogyasztását, hogy megállapíthassa a létesítmény számára ténylegesen rendelkezésre álló nettó teljesítményt.

Igazítsa a hővisszanyerést a technológiai folyamathoz

A kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés megváltoztathatja a gázturbina és a gázmotor közötti választás eredményét. Nem csupán az a kérdés, hogy mennyi hő távozik a berendezésből, hanem az is, hogy ebből mennyi nyerhető vissza a technológiai folyamat által igényelt hőmérsékleten, nyomáson és időpontban.

A gázturbinából jelentős mennyiségű forró kipufogógáz távozik. Ez hőhasznosító gőzfejlesztőbe vezethető, illetve — ha a technológiai folyamat lehetővé teszi — közvetlen fűtésre vagy szárításra használható. A turbina akkor válik különösen vonzóvá, ha az üzemnek tartós hőigénye van. Ha a termelés gyakran leáll, vagy csökken a gőzigény, miközben a villamosenergia-igény magas marad, a hőhasznosításból származó előny egy része elveszhet.

A gázmotoroknál is lehetséges a hővisszanyerés, de a hő a kipufogógáz, a motor hűtőkörei és más források között oszlik meg. A hűtővíz hője meleg víz előállítására vagy alacsonyabb hőmérsékletű célokra használható, a kipufogógáz hője pedig magasabb hőmérsékletű hővisszanyerést tehet lehetővé. A hasznosítható gőz mennyisége és hőmérséklete a motor és a hővisszanyerő rendszer kialakításától függ; a teljes visszanyerhető hő nem tekinthető a nagynyomású technológiai gőzzel egyenértékűnek.

Ahol lehetséges, óránkénti bontásban hasonlítsa össze a hőigényt. Vegye számításba a hőveszteségeket, a megkerülő üzemet, a kiegészítő tüzelést, a meglévő kazán hatásfokát és a tartalék gőzellátás szükségességét. A magas összhatásfok csak akkor jelent valódi előnyt, ha a visszanyert hő olyan tüzelőanyagot vált ki, amelyet a telephely egyébként felhasználna.

A tüzelőanyag-ellátás módosíthatja, melyik megoldás a kedvezőbb

Mindkét technológiához olyan tüzelőanyag szükséges, amely megfelel a berendezés beszállítója által meghatározott határértékeknek, de a vonatkozó határértékek és az előkészítési követelmények eltérnek. A tüzelőanyag összetétele, fűtőértéke, nyomása, szennyezőanyag-tartalma és időbeli változása befolyásolhatja az égést, a kibocsátást, a karbantartást és az üzemkészséget.

Gázturbinánál előfordulhat, hogy bizonyos üzemi körülmények között a beérkező gáz nyomása nem elegendő, ezért szükség lehet tüzelőgáz-kompresszióra. Ez növeli a villamosenergia-fogyasztást, a beruházási költséget és a karbantartási igényt, továbbá egy újabb berendezéssel bővíti a rendszert, amelynek rendelkezésre állása is fontos. A gázmotoros rendszer nyomás- és tüzelőanyag-minőségi követelményei eltérhetnek, ezért minden ajánlatnál a teljes tüzelőanyag-ellátó rendszert hasonlítsa össze.

Ha a telephely biogázt vagy más, változó összetételű tüzelőanyagot használ, adjon meg reprezentatív tüzelőanyag-elemzéseket a normál üzemre és az előre látható változásokra is. A nedvesség, a korróziót okozó vegyületek vagy más szennyezőanyagok eltávolításához szükség lehet előkezelésre, mielőtt bármelyik gép megbízhatóan üzemeltethető lenne. A tüzelőanyag-rugalmasságot a javasolt berendezés meghatározott határértékei alapján kell értékelni, nem pedig pusztán a technológia típusa alapján feltételezni.

Ha szükség van tüzelőanyag-kompresszióra, a csomagot össze kell hangolni az erőmű nyomástartományával, vezérlésével és üzemmenetével. A SINO-QNP a szélesebb turbógép-portfóliója mellett kulcsrakész megoldásokat kínálkompresszor-egységekhez. Az alkalmazható konfiguráció a tüzelőanyag-ellátástól és a kiválasztott energiatermelő berendezéstől függ.

A megbízhatóság az erőmű kialakításától függ

Egyetlen termelőegység kialakítása egyszerű, de karbantartás vagy nem tervezett leállás esetén a teljes helyszíni energiatermelő kapacitás kieshet. Több gázmotor esetén az egyik egység kiesésekor a részleges energiatermelés folytatódhat. Több turbinából álló rendszer is biztosíthat redundanciát, de ennek megfelelősége a szükséges kapacitástól és a gazdaságosságtól függ.

A redundancia értékelése előtt határozza meg a szükséges üzemmódot. Egy megbízható hálózati csatlakozással rendelkező létesítmény másképp viselheti el a generátor kiesését, mint egy olyan üzem, amelynek kritikus folyamatait önállóan kell fenntartania. A hálózattal párhuzamos üzem önmagában nem biztosít áramellátást hálózati kimaradás esetén: a szigetüzemi képességet, a védelmi rendszereket, a vezérlést és a megfelelő indítási energiaforrást be kell tervezni a rendszerbe.

A karbantartás tervezésénél számoljon az ütemezett szervizzel, a nagyjavításokkal, az alkatrészek elérhetőségével, a szervizreakcióval és az állásidő termelési költségével. A gázmotoroknál általában gyakoribbak a rendszeres karbantartási feladatok, míg a turbináknak saját ellenőrzési és nagyjavítási követelményeik vannak. A karbantartási időközök a berendezéstől, a tüzelőanyagtól, az indítások számától és az üzemi körülményektől függenek, ezért a beszállítók karbantartási ütemterveit azonos éves üzemvitelre vetítve hasonlítsa össze.

A kibocsátást és a telepítést a teljes rendszer részeként értékelje

Az engedélyezési követelmények és a telephelyi határértékek legalább annyira befolyásolhatják a berendezés kiválasztását, mint a hatásfok. Hasonlítsa össze a nitrogén-oxidok, a szén-monoxid és az egyéb vonatkozó kibocsátások értékét azokon az üzemi pontokon, amelyeken az erőmű ténylegesen működni fog, és ahol releváns, az indítási és részterhelési állapotokat is vegye figyelembe. Kérdezze meg, hogy az ajánlatban szereplő értékek égésszabályozástól vagy kipufogógáz-utókezeléstől függenek-e, és számoljon az ezekhez kapcsolódó fogyóanyagokkal, nyomásveszteséggel, helyigénnyel és karbantartással.

A telepítési korlátok projektenként eltérnek. Vizsgálja meg a beszívott levegő szűrését, a kipufogógáz elvezetését, a zajvédelmet, a szellőzést, a hűtést, az alapozást, a tűzvédelmet és a berendezések kiszereléséhez szükséges hozzáférést. Egy kompakt generátorcsomag körül is jelentős infrastruktúrára lehet szükség. Hővisszanyerési projekteknél a gőzfogyasztók és a meglévő kazánok elhelyezkedése számottevően befolyásolhatja a csővezetékek költségét és a hőveszteséget.

Azonos üzemi feltételek mellett végezze el az összehasonlítást

A végleges ajánlatok bekérése előtt állítson össze közös feltételrendszert, amely tartalmazza a villamosenergia- és hőterhelési profilokat, a környezeti feltételeket, a tüzelőanyag jellemzőit és nyomását, az üzemórákat, a hálózati csatlakozást, a kibocsátási határértékeket és az elvárt rendelkezésre állást. Kérje meg az egyes beszállítókat, hogy részletezzék, mit tartalmaz az ajánlatuk, és határozzák meg, milyen feltételezésekre épülnek a garanciáik.

Az életciklus-összehasonlításban vegye figyelembe a ténylegesen rendelkezésre bocsátott nettó villamos energiát, a felhasznált tüzelőanyagot, a ténylegesen hasznosított hőt, a rendszeres karbantartást, a nagyjavításokat, a segédberendezéseket és a várható állásidőt. Számoljon azzal is, hogy a javasolt egység kapacitásának elégtelensége esetén továbbra is szükség lehet hálózati villamos energiára vagy kazánokra.

Ha a telephelynek folyamatosan villamos energiára és magas hőmérsékletű hőre egyaránt szüksége van, érdemes komolyan megfontolni a gázturbinán alapuló kapcsolt hő- és villamosenergia-termelést. Ha a terhelés jelentősen változik, a hőigény korlátozott, vagy nagy értéket képvisel a karbantartás alatti részleges kapacitás fenntartása, alaposan hasonlítsa össze a moduláris gázmotoros erőművet is. Az a megoldás a megfelelő, amely a telephely üzemeltetési követelményeit a legalacsonyabb, megalapozott életciklusköltséggel teljesíti — nem pedig az, amely önmagában a legjobb műszaki adatokat kínálja.