O turbină cu gaz este adesea o opțiune potrivită pentru o unitate cu o cerere constantă de energie electrică și o nevoie continuă de căldură de proces la temperatură înaltă sau de abur. Un motor cu gaz cu pistoane poate fi o alegere mai bună atunci când contează mai mult eficiența electrică, variațiile sarcinii sau capacitatea modulară. Niciuna dintre opțiuni nu poate fi aleasă doar pe baza puterii nominale a echipamentului: răspunsul depinde de modul în care funcționează întreaga centrală pe parcursul anului.

Începeți prin a compara energia electrică livrată și căldura utilizabilă în aceleași condiții de amplasament. Gazele de evacuare ale unei turbine pot fi valoroase, dar numai dacă procesul le poate utiliza. Performanța electrică atractivă a unui motor poate pierde o parte din avantaj dacă unitatea are nevoie de mai multă căldură la temperatură înaltă decât poate furniza sistemul său de recuperare.

Începeți cu profilul sarcinii, nu cu cererea de vârf

O singură valoare a cererii de vârf spune puține despre performanța unei centrale electrice pe durata de exploatare. Cartografiați sarcina electrică a unității în diferite schimburi, în weekenduri, în funcție de variațiile sezoniere și în timpul opririlor planificate. Identificați atât sarcina minimă susținută, cât și sarcina maximă și diferențiați sarcinile critice de echipamentele care pot fi deconectate.

Turbinele cu gaz sunt, în general, potrivite pentru perioade lungi de funcționare stabilă. Eficiența lor electrică poate scădea la sarcină parțială, astfel încât o unitate dimensionată pentru un vârf de scurtă durată poate funcționa o mare parte din an în afara intervalului său optim. Temperatura ambiantă afectează, de asemenea, puterea și eficiența turbinei; cele mai călduroase zile de producție pot coincide cu cea mai mare cerere de răcire și cu cea mai mică putere disponibilă.

Motoarele cu gaz pot oferi flexibilitate utilă atunci când cererea variază. O centrală cu mai multe motoare poate porni sau opri unități pentru a se adapta cererii, menținându-le pe cele aflate în funcțiune mai aproape de intervalul lor eficient de operare. Această modularitate implică echipamente și sisteme de control suplimentare, coordonarea lucrărilor de întreținere și, posibil, mai mult spațiu. Comparați întreaga instalație, fără a presupune că mai multe unități mici sunt automat mai economice.

Pentru ambele tehnologii, solicitați furnizorilor date de performanță pentru intervalul de sarcină preconizat, inclusiv sarcina minimă stabilă, cerințele de pornire, ratele de creștere a sarcinii și restricțiile privind pornirile frecvente. Folosiți condițiile specifice amplasamentului și includeți consumul auxiliar atunci când comparați puterea netă disponibilă pentru unitate.

Adaptați recuperarea căldurii la proces

Cogenerarea poate schimba rezultatul unei comparații între o turbină cu gaz și un motor cu gaz. Întrebarea utilă nu este pur și simplu câtă căldură părăsește echipamentul, ci câtă poate fi recuperată la temperatura, presiunea și momentul necesare procesului.

O turbină cu gaz produce un flux substanțial de gaze de evacuare fierbinți. Acestea pot fi direcționate către un generator de abur cu recuperare de căldură sau, dacă procesul permite, pot fi folosite pentru încălzire directă ori uscare. Turbina devine o opțiune mai atractivă atunci când unitatea are o cerere susținută pentru această căldură. Dacă producția se întrerupe frecvent sau cererea de abur scade în timp ce cererea de energie electrică rămâne ridicată, o parte din beneficiul potențial al căldurii poate dispărea.

Motoarele cu gaz permit, de asemenea, recuperarea căldurii, însă aceasta este distribuită între gazele de evacuare, circuitele de răcire ale motorului și alte surse. Căldura din apa de răcire poate fi utilă pentru apă caldă sau pentru aplicații la temperaturi mai scăzute, în timp ce căldura gazelor de evacuare poate susține recuperarea la temperaturi mai ridicate. Debitul și temperatura aburului utilizabil depind de proiectarea motorului și a sistemului de recuperare; căldura totală recuperabilă nu trebuie considerată echivalentă cu aburul de proces la presiune înaltă.

Comparați cererea de căldură oră cu oră, acolo unde este practic. Luați în calcul pierderile de căldură, funcționarea în regim de bypass, arderea suplimentară, eficiența cazanului existent și necesitatea unui sistem de rezervă pentru abur. O valoare ridicată a eficienței totale este relevantă numai atunci când căldura recuperată înlocuiește combustibilul pe care unitatea l-ar folosi altfel.

Alimentarea cu combustibil poate schimba opțiunea preferată

Ambele tehnologii necesită combustibil care se încadrează în limitele specificate de furnizorul echipamentului, însă limitele relevante și cerințele de condiționare diferă. Compoziția combustibilului, puterea calorifică, presiunea, contaminanții și variațiile în timp pot afecta arderea, emisiile, întreținerea și disponibilitatea.

În cazul unei turbine, presiunea gazului de alimentare poate fi insuficientă în anumite condiții de funcționare, ceea ce face necesară comprimarea gazului combustibil. Aceasta adaugă consum de energie electrică, costuri de capital, cheltuieli de întreținere și un alt echipament a cărui disponibilitate este importantă. O instalație cu motor poate avea cerințe diferite privind presiunea și calitatea combustibilului, așadar comparați întregul sistem de alimentare cu combustibil pentru fiecare ofertă.

Dacă unitatea utilizează biogaz sau un alt combustibil cu compoziție variabilă, furnizați analize reprezentative ale combustibilului, care să acopere funcționarea normală și schimbările previzibile. Înainte ca oricare dintre cele două echipamente să poată funcționa fiabil, poate fi necesară tratarea pentru eliminarea umidității, a compușilor corozivi sau a altor contaminanți. Flexibilitatea privind combustibilul trebuie evaluată în raport cu limitele specificate pentru unitatea propusă și nu trebuie presupusă doar pe baza categoriei tehnologice.

Atunci când este necesară comprimarea combustibilului, pachetul trebuie coordonat cu intervalul de presiune, sistemele de control și programul de funcționare ale centralei electrice. SINO-QNP oferă soluții la cheie pentru unități decompresie, pe lângă activitatea sa mai amplă în domeniul turbomașinilor. Configurația aplicabilă depinde de alimentarea cu combustibil și de echipamentul de generare ales.

Fiabilitatea depinde de configurația centralei

O singură unitate de generare este simplu de configurat, însă lucrările de întreținere sau o oprire neplanificată pot elimina întreaga capacitate de generare de la fața locului. Mai multe motoare pot permite continuarea generării parțiale atunci când o unitate nu este disponibilă. Și o configurație cu mai multe turbine poate asigura redundanță, deși adecvarea acesteia depinde de capacitatea necesară și de aspectele economice.

Definiți regimul de funcționare necesar înainte de a atribui o valoare redundanței. O unitate conectată la o rețea fiabilă poate tolera întreruperea unui generator într-o măsură diferită față de una care trebuie să mențină independent procesele critice. Funcționarea în paralel cu rețeaua nu asigură automat alimentarea cu energie în cazul unei întreruperi a rețelei: capacitatea de funcționare în regim insularizat, protecțiile, sistemele de control și o sursă adecvată de energie pentru pornire trebuie prevăzute în proiectarea sistemului.

Planificarea întreținerii trebuie să includă lucrările de service programate, reviziile majore, accesul la piese, timpul de răspuns al service-ului și costul întreruperilor pentru producție. Motoarele necesită, în general, lucrări de întreținere de rutină mai frecvente, în timp ce turbinele au propriile cerințe de inspecție și revizie generală. Intervalele depind de echipament, combustibil, porniri și condițiile de funcționare; prin urmare, comparați programele de întreținere ale furnizorilor pentru același regim anual de exploatare.

Evaluați emisiile și instalația ca sisteme complete

Cerințele privind autorizațiile și limitele impuse amplasamentului pot influența alegerea echipamentului la fel de mult ca eficiența. Comparați oxizii de azot, monoxidul de carbon și alte emisii aplicabile în punctele de funcționare pe care centrala le va utiliza efectiv, inclusiv în timpul pornirii și la sarcină parțială, dacă este relevant. Aflați dacă valorile ofertate depind de sistemele de control al arderii sau de tratarea ulterioară a gazelor de evacuare și includeți consumabilele, pierderile de presiune, spațiul și întreținerea asociate.

Constrângerile de instalare diferă, de asemenea, de la un proiect la altul. Analizați filtrarea aerului de admisie, traseul gazelor de evacuare, controlul zgomotului, ventilația, răcirea, fundațiile, protecția împotriva incendiilor și accesul necesar pentru demontarea echipamentelor. Chiar și un pachet generator compact poate necesita o infrastructură însemnată în jurul său. În proiectele de recuperare a căldurii, amplasarea consumatorilor de abur și a cazanelor existente poate influența semnificativ costurile conductelor și pierderile de căldură.

Faceți comparația pe baza acelorași condiții de funcționare

Înainte de a solicita ofertele finale, pregătiți un set comun de ipoteze: profilurile sarcinilor electrice și termice, condițiile ambientale, caracteristicile și presiunea combustibilului, orele de funcționare, interfața cu rețeaua, limitele de emisii și disponibilitatea necesară. Solicitați fiecărui furnizor să precizeze ce este inclus și să identifice condițiile care stau la baza garanțiilor sale.

Construiți comparația pe durata de viață în jurul energiei electrice nete livrate, combustibilului consumat, căldurii utilizate efectiv, întreținerii de rutină, lucrărilor majore de service, echipamentelor auxiliare și timpilor de nefuncționare estimați. Includeți necesarul rezidual de energie electrică din rețea sau de la cazane atunci când unitatea propusă nu poate acoperi întreaga cerere.

Dacă unitatea are o cerere constantă atât de energie electrică, cât și de căldură la temperatură înaltă, analizați serios o configurație de cogenerare bazată pe turbină. Dacă cererea variază substanțial, necesarul de căldură este limitat sau menținerea unei capacități parțiale în timpul lucrărilor de întreținere are o valoare ridicată, comparați cu atenție o centrală modulară cu motoare. Opțiunea preferată este cea care îndeplinește cerințele de funcționare ale unității la cel mai mic cost credibil pe durata de viață, nu cea cu cele mai bune specificații independente.