Gasturbin jämfört med gasmotor för lokal industriell kraftförsörjning

En gasturbin är ofta ett starkt alternativ för en anläggning med jämn elförbrukning och ett kontinuerligt behov av processvärme eller ånga vid hög temperatur. En fram- och återgående gasmotor kan passa bättre när elverkningsgrad, varierande belastning eller modulär kapacitet är viktigare. Valet kan inte avgöras enbart utifrån utrustningens märkeffekt: svaret beror på hur hela anläggningen drivs under året.

Börja med att jämföra levererad el och nyttiggjord värme under samma förhållanden på anläggningsplatsen. En turbins avgaser kan vara värdefulla, men bara om processen kan använda dem. En motors goda elprestanda kan förlora en del av sin fördel om anläggningen behöver mer högtemperaturvärme än vad dess värmeåtervinningssystem kan leverera.

Utgå från belastningsprofilen, inte toppeffekten

En enskild uppgift om toppeffekt säger lite om hur ett kraftverk kommer att prestera under sin drifttid. Kartlägg anläggningens elbelastning under olika skift, helger, säsongsvariationer och planerade driftstopp. Fastställ både den lägsta kontinuerliga belastningen och den högsta, och skilj kritiska laster från utrustning som kan kopplas bort.

Gasturbiner lämpar sig i allmänhet för långa perioder av stabil drift. Deras elverkningsgrad kan sjunka vid dellast, så en enhet som dimensionerats för en kortvarig effekttopp kan tillbringa en stor del av året utanför sitt optimala driftområde. Omgivningstemperaturen påverkar också turbinens effekt och verkningsgrad; de varmaste produktionsdagarna kan sammanfalla med det största kylbehovet och den lägsta tillgängliga effekten.

Gasmotorer kan erbjuda användbar flexibilitet när efterfrågan varierar. En anläggning med flera motorer kan starta eller stänga av enheter för att anpassa produktionen till efterfrågan, samtidigt som de motorer som är i drift hålls närmare sitt effektiva driftområde. Denna modularitet innebär extra utrustning, styrsystem, samordning av underhåll och eventuellt större utrymmesbehov. Jämför hela installationen i stället för att anta att flera mindre enheter automatiskt är mer ekonomiska.

För båda teknikerna bör du be leverantörerna redovisa prestanda inom det förväntade belastningsområdet, inklusive lägsta stabila belastning, startkrav, ramphastigheter och begränsningar för frekventa starter. Utgå från förhållandena på den aktuella anläggningsplatsen och inkludera hjälpkraftförbrukningen när du jämför den nettoeffekt som finns tillgänglig för anläggningen.

Anpassa värmeåtervinningen till processen

Kraftvärme kan påverka utfallet av en jämförelse mellan gasturbin och gasmotor. Den relevanta frågan är inte bara hur mycket värme som lämnar utrustningen, utan hur mycket som kan återvinnas vid den temperatur, det tryck och den tidpunkt som processen kräver.

En gasturbin producerar ett betydande flöde av heta avgaser. Dessa kan ledas till en avgaspanna eller, om processen tillåter det, användas för direkt uppvärmning eller torkning. En turbin blir mer attraktiv när anläggningen har ett kontinuerligt behov av denna värme. Om produktionen ofta står stilla eller ångbehovet minskar medan elbehovet är fortsatt högt, kan en del av den potentiella värmevinsten gå förlorad.

Även gasmotorer möjliggör värmeåtervinning, men värmen fördelas mellan avgaser, motorns kylkretsar och andra källor. Värme från kylvattnet kan användas för varmvatten eller behov med lägre temperatur, medan värme från avgaserna kan möjliggöra återvinning vid högre temperaturer. Den användbara ångproduktionen och temperaturen beror på motorn och värmeåtervinningssystemets utformning. Den totala återvinningsbara värmen ska inte likställas med processånga vid högt tryck.

Jämför värmebehovet timme för timme när det är praktiskt möjligt. Ta hänsyn till värmeförluster, förbikoppling, tillsatseldning, befintliga pannors verkningsgrad och behovet av reservånga. En hög totalverkningsgrad är relevant endast när den återvunna värmen ersätter bränsle som anläggningen annars skulle ha förbrukat.

Bränsletillgången kan påverka vilket alternativ som är bäst

Båda teknikerna kräver bränsle som håller sig inom utrustningsleverantörens gränsvärden, men de relevanta gränsvärdena och kraven på bränslekonditionering skiljer sig åt. Bränslets sammansättning, värmevärde, tryck, föroreningar och variation över tid kan påverka förbränning, utsläpp, underhåll och tillgänglighet.

För en turbin kan det inkommande gastrycket vara otillräckligt under vissa driftförhållanden, vilket kan göra komprimering av bränslegasen nödvändig. Det ökar elförbrukningen, investeringskostnaden och underhållsbehovet, och tillför ytterligare en utrustningsdel vars tillgänglighet har betydelse. En motorinstallation kan ha andra krav på tryck och bränslekvalitet, så jämför hela bränslesystemet för varje förslag.

Om anläggningen använder biogas eller ett annat bränsle med varierande sammansättning bör du tillhandahålla representativa bränsleanalyser som omfattar normal drift och förutsebara förändringar. Behandling för att avlägsna fukt, korrosiva ämnen eller andra föroreningar kan behövas innan någon av maskinerna kan drivas tillförlitligt. Bränsleflexibiliteten ska bedömas utifrån den föreslagna enhetens angivna gränsvärden, inte antas utifrån tekniktypen.

När bränslekomprimering krävs måste paketet samordnas med kraftverkets tryckområde, styrsystem och driftschema. SINO-QNP erbjuder nyckelfärdiga lösningar för kompressorenheter som en del av sin bredare verksamhet inom turbomaskiner. Den aktuella konfigurationen beror på bränsletillförseln och den valda produktionsutrustningen.

Tillförlitligheten beror på anläggningens utformning

En enda generatorenhet är enkel att konfigurera, men underhåll eller ett oplanerat driftstopp kan slå ut hela anläggningens produktionskapacitet. Med flera motorer kan en del av elproduktionen fortsätta även när en enhet inte är tillgänglig. Även en installation med flera turbiner kan ge redundans, men lämpligheten beror på kapacitetsbehovet och ekonomin.

Fastställ önskat driftläge innan redundansen värderas. En anläggning som är ansluten till ett tillförlitligt elnät kan hantera ett generatorbortfall annorlunda än en anläggning som måste driva kritiska processer självständigt. Nätparallell drift innebär inte automatiskt att strömförsörjningen fungerar vid ett nätavbrott: ö-drift, skydd, styrsystem och en lämplig startströmkälla måste byggas in i systemet.

Underhållsplaneringen bör omfatta schemalagd service, större översyner, tillgång till reservdelar, servicens inställelsetid och produktionskostnaden för driftstopp. Gasmotorer kräver i allmänhet mer frekventa rutinunderhållsåtgärder, medan turbiner har egna krav på inspektion och översyn. Intervallen beror på utrustningen, bränslet, antalet starter och driftförhållandena. Jämför därför leverantörernas underhållsscheman utifrån samma årliga driftprofil.

Utvärdera utsläpp och installation som kompletta system

Tillståndskrav och gränsvärden på anläggningsplatsen kan påverka valet av utrustning lika mycket som verkningsgraden. Jämför kväveoxider, kolmonoxid och andra relevanta utsläpp vid de driftpunkter som anläggningen faktiskt kommer att använda, inklusive uppstart och dellast där det är relevant. Ta reda på om de angivna värdena förutsätter förbränningsstyrning eller efterbehandling av avgaserna, och inkludera tillhörande förbrukningsmaterial, tryckfall, utrymmesbehov och underhåll.

Installationsbegränsningarna varierar också mellan olika projekt. Gå igenom filtrering av insugningsluft, avgasledning, bullerbegränsning, ventilation, kylning, fundament, brandskydd och åtkomst för borttransport av utrustning. Även ett kompakt generatorpaket kan kräva omfattande kringutrustning. Vid projekt med värmeåtervinning kan placeringen av ångförbrukare och befintliga pannor ha stor inverkan på rörkostnader och värmeförluster.

Gör jämförelsen utifrån samma driftförutsättningar

Ta fram en gemensam uppsättning antaganden innan du begär in slutliga offerter: belastningsprofiler för el och värme, omgivningsförhållanden, bränslets egenskaper och tryck, drifttimmar, nätanslutning, utsläppsgränser och erforderlig tillgänglighet. Be varje leverantör specificera vad som ingår och redogöra för vilka förutsättningar garantierna bygger på.

Gör livscykeljämförelsen utifrån levererad nettoel, bränsleförbrukning, faktiskt använd värme, löpande underhåll, större service, hjälputrustning och förväntad stilleståndstid. Ta med det återstående behovet av nätel eller pannor när den föreslagna enheten inte kan täcka hela efterfrågan.

Om anläggningen har ett jämnt behov av både el och högtemperaturvärme bör en kraftvärmelösning baserad på gasturbin övervägas seriöst. Om efterfrågan varierar kraftigt, värmebehovet är begränsat eller det är särskilt värdefullt att behålla en del av kapaciteten under underhåll, bör en modulär motoranläggning jämföras noggrant. Det bästa alternativet är det som uppfyller anläggningens driftkrav till lägsta trovärdiga livscykelkostnad, inte det som har den starkaste fristående specifikationen.