Газогенераторная электростанция: Газовые электростанции от 11 до 1000 кВт. Газогенераторные электростанции

Содержание

Выгодны ли газовые электростанции — ООО ПКФ «Энергодизельцентр»

Газовые электростанции (ГЭС, АГП, ГПУ) предназначены для выработки электроэнергии и обеспечения электричеством различных объектов. В зависимости от типа устройства, мощности и других особенностей они используются в промышленной, строительной отрасли или бытовых условиях. Многие считают, что газовая электростанция менее выгодна, чем дизельная или бензиновая. Разберемся, насколько оправдано данное мнение.

Преимущества использования газовых станций

В отличие от аналогов генератор на природном газе в процессе работы производит существенно меньше шума, что позволяет размещать устройства вблизи жилых кварталов. Отсюда вытекает важный плюс газогенератора — экономия на транспортировке электроэнергии и снижение потерь при передаче по ЛЭП (линиям электропередач).

Дополнительное преимущество — незначительное загрязнение окружающей среды, чем не могут похвастаться дизельные и бензиновые установки. Уровень загрязнения не превышает допустимые нормы по мировым и отечественным стандартам.

При эксплуатации не возникает затруднений, поскольку большинство российских газопроводов выдают подходящее давление и качественный газ. Если устройство имеет высокую автоматизацию, можно сократить расходы на рабочий персонал.

Основными достоинствами газовых электростанций являются:

  • бесперебойное снабжение электричеством подключенных объектов;
  • возможность работать в автономном режиме;
  • существенная экономия эксплуатационных затрат;
  • широкая вариативность мощностей, степени автоматизации и других характеристик;
  • быстрая сборка конструкции и простота использования;
  • экологически чистое и безопасное топливо — природный газ (при этом в качестве топлива может использоваться не только чистый природный газ, но и другие виды газа, такие как попутный нефтяной газ, пиролизный газ и др.
    ).

Газогенераторы могут использоваться в качестве основного или резервного источника электроэнергии. В загородном коттедже они будут уместны, если электроприборы нуждаются в качественном электричестве.

Установленные в блок-контейнеры, электростанции позволяют постепенно увеличивать мощность при необходимости, не расходуя средства на капитальное строительство. В качестве дополнительных плюсов выделяются:

  • экономия топлива;
  • возможность использовать 100% вырабатываемой энергии.

Поскольку газогенераторы, расположенные в контейнерных сооружениях, находятся вблизи предприятия, протяженность электросети минимальна. Они практически не подвергаются внешнему воздействию. Это увеличивает эксплуатационный срок, надежность и позволяет сэкономить на реализации подобного проекта.

Благодаря экономической целесообразности, удобству и практичности такой вариант часто используется в местах, где добывается нефть. Реже — в газодобывающей отрасли.

Конструкционные особенности

Стандартный генератор, работающий на газу, состоит из нескольких основных элементов:

  1. Двигатель, приводящий в движение генератор. Включает смазочные материалы, систему подачи топлива, охлаждения, выхлопа и подавления шума.
  2. Электрический генератор, производящий переменный ток. Бывает однофазным или трехфазным.
  3. Защитный корпус (или рама) предназначен для обеспечения безопасного эксплуатирования устройства и сохранности важных конструкционных элементов. Представляет собой крупную, плоскую конструкцию из металла, соединяющую все части устройства в единую установку.
  4. Измерительные приборы и автоматика необходимы для контроля и регулирования рабочего процесса. Отвечают за резервный запуск устройства, если основной источник электроэнергии перестал подавать ток. Базово контрольно-измерительные приспособления и автоматика устанавливаются не во все устройства. Некоторые газогенераторы приходится укомплектовывать опционально или использовать без автоматики.

Если использование газовой станции планируется на улице или отсутствует специально оборудованное помещение, устройство помещается в блок-контейнер. Он предотвращает вредоносное воздействие агрессивной окружающей среды и позволяет создать оптимальный температурно-влажностный режим даже в холодное время года.

Как рассчитать выгоду использования газогенератора

Себестоимость электроэнергии зависит от расхода топлива, производительности станции и других параметров. Газ значительно дешевле и гораздо экологичнее дизельного топлива. Существенный плюс таких станций заключается в возможности утилизировать попутный нефтяной газ, решая важную проблему нефтедобывающей отрасли.

Очевидна выгода применения автономных электростанций в сравнении с подключением к государственным централизованным электросетям. Поэтому газовые электростанции позволяют частным домовладельцам или бизнесменам экономить на электричестве и не зависеть от текущих тарифов, установленных государством.

Обслуживание газовых станций

Как и любое другое техническое устройство, газогенераторы нуждаются в постоянном обслуживании. Регулярная проверка работоспособности всех составляющих элементов, чистка, настройка параметров и контроль целостности помогают вовремя выявить или предотвратить возникновение неполадки.

Важно, чтобы техобслуживание производилось регулярно, своевременно и в соответствии с требованиями и правилами, описанными в инструкции по эксплуатации. Производители газовых электростанций проводят многочисленные эксперименты и тесты, чтобы выявить оптимальные условия использования устройства и периодичность технического обслуживания. В инструкции отражаются процедуры, которые необходимо проводить во время осмотра, а также другие рекомендации, направленные на продление эксплуатационного срока.

Автономные электростанции в среднем в год непрерывно работают около 8 тысяч моточасов. В зависимости от нагрузки износ оборудования происходит быстрее или медленнее.

Проводить технический осмотр и обслуживание нужно в соответствии с регламентом. Осуществить процедуру в состоянии опытные специалисты. Уточнить перечень необходимых действий для техобслуживания и регламентацию можно у производителя изделия или официального дилера.

Если мощности устройства стало не хватать, ее можно увеличить, добавив необходимые модули. Монтаж осуществляется без особых затруднений, поэтому справятся даже люди, не имеющие большого опыта или специфических знаний и навыков.

Некоторые станции способны функционировать даже при нагрузке всего 5% от нормы. При этом сохраняется довольно высокий КПД. Возможна установка дополнительного модуля, генерирующего энергию. Он необходим для разгрузки в моменты, когда потребление электричества находится на максимуме.

ООО ПКФ «Энергодизельцентр» специализируется на производстве газовых, дизельных электростанций и их комплексном обслуживании. У нас вы найдете:

  • газопоршневые и дизельные станции;
  • силовые установки;
  • блок-контейнеры и другие дополнительные элементы.

Мы успешно работаем в РФ и странах СНГ с 2002 года.

Наши менеджеры помогут подобрать оптимальный генератор с учетом пожеланий клиента и условий использования устройства. На бесплатной консультации эксперты ответят на интересующие вопросы, помогут оформить предварительный заказ, доставка которого осуществляется по всей стране. Чтобы связаться со специалистом, звоните по телефону 8 800 550-76-40.

Технология, оборудование, опыт использования на примере Индии и перспективы применения в России

Бояров О.Д., к.т.н. Региональный менеджер Flex Technologies, Inc. (США), г. Москва

Шишкарев П.П., Руководитель направления мини-ТЭЦ ЗАО «ЭСТ», г. Москва

1. Введение

Реформирование РАО “ЕЭС”, переложившее бремя модернизации энергетической отрасли во многом на плечи рядовых пользователей электроэнергии, повсеместно привело к непрерывному и значительному росту энерготарифов.

Параллельный рост стоимости традиционных (ископаемых) видов топлива (угля, мазута, дизельного топлива), ужесточение контроля за утилизацией отходов, стремление перерабатывающих предприятий снизить свои издержки – все эти факторы заметно увеличили в последние годы интерес к малым и средним автономным источникам электрической энергии. Дополнительный интерес вызывает тот факт, что в качестве топлива данные источники энергии чаще всего используют отходы биомассы, так называемые возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Использование ВИЭ позволяет сокращать количество выбрасываемых в атмосферу парниковых газов, создает предпосылки для торговли квотами на выбросы СО
2
в рамках механизма реализации Киотского протокола.

Все это вызывает растущий интерес инвестиционных компаний, желающих финансировать строительство “зеленых” энергетических объектов.

Предлагается комплексное оборудование для получения электрической и тепловой энергии посредством газогенераторных электростанций.

Тем не менее, несмотря на растущий интерес к такого рода оборудованию, на приобретение его решаются пока немногие. Потенциальных заказчиков одолевают сомнения и вопросы относительно специфики технологии газификации биомассы и применяемого оборудования.

Типовыми вопросами являются:

— Почему эта технология?

— Разве нельзя просто сжечь, получить пар и далее электроэнергию?

— Насколько надежно это оборудование?

— Используется ли это оборудование на практике, или это только опытные образцы?

— Что это даст нам в России?

В настоящей статье мы попытаемся ответить на эти вопросы.

2. Технология

Традиционной технологией получения электроэнергии является прямое сжигание древесных отходов в паровом котле и далее использование пара в паровой турбине. Недостатком традиционной технологии является высокая цена оборудования для малых электростанций мощностью менее 1 МВт, большие габариты, значительный расход топлива и другие. Конечно, существуют новые технологии, основанные на прямом сжигании, такие как Органический цикл Рэнкина (ORC), Энтропийный цикл, двигатели Стирлинга, но эти технологии еще более дорогие, а некоторые из них, по сути, находятся в стадии исследований и опытных разработок.

Единственной экономически выгодной альтернативой прямому сжиганию является технология газификации древесных отходов с использованием полученного генераторного газа в электрогенераторных установках с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Преимуществами газификации по сравнению с традиционной паровой технологией являются:

— Высокий электрический КПД — более 30%;

— Широкий диапазон мощностей – от нескольких единиц до нескольких сотен кВт;

— Возможность выработки тепловой, электрической энергии в режиме когенерации;

— Сравнительно невысокая стоимость, модульность оборудования;

— Прекрасные экологические характеристики: выхлопные газы двигателей содержат меньше выбросов, чем при работе на природном газе, побочные продукты представляют собой древесный уголь (используется как топливо) и древесную золу (используется как улучшитель почвы).

3. Оборудование

Промышленная газогенераторная мини-ТЭЦ представляет собой комплекс оборудования, полностью обеспечивающий реализацию вышеуказанной технологической схемы, а не просто газогенератор с двигателем на генераторном газе, как это обычно понимается в России.

На сегодняшний день базовое оборудование в основном импортного производства на диапазоне мощностей от 11 до 950 кВт и более.

Комплектация большей части вспомогательного оборудования (участок подготовки топлива, система оборотного водоснабжения, когенерационное оборудование) производится силами отечественных производителей.

При проектировании установленной мощности выше 1 МВт мини-ТЭЦ реализуется в виде нескольких параллельных блоков, синхронизированных между собой и, если необходимо, работающих параллельно с сетью.

Основной составляющей оборудования мини-ТЭЦ является газогенератор с очистительной установкой, предназначенный для получения силового генераторного газа энергетического применения. Индийская компания, которую в России представляет фирма Flex Technologies, Inc. и ЗАО “ЭСТ”, является крупнейшим производителем малых и средних газогенераторов в мире. Основана в 1986 г. Число работающих 140 человек.

Основные технические характеристики газогенераторов показаны в Табл. 1.

Табл. 1

Топливо для газогенератораПроизводительность по газу, Нм3/часКалорийность газа, Ккал/Нм3Пиролизные смолы, мг/Нм3Твердые частицы, мг/Нм3
Древесные отходы (щепа из кусковых отходов, опилки)50 – 4000> 1100< 5< 5
С/хозяйственные отходы (лузга риса, подсолнечника, овса, гречихи т.п.)100 – 1250> 1000< 5< 10

На 1 января 2008 года изготовлено и установлено более 900 газогенераторов. В последние 3 года производит более 100 газогенераторов в год производительностью от 10 до 4000 куб.м газа в час. Экспортирует примерно 20% газогенераторов в 15 стран мира, включая Россию, Белоруссию, США, Германию, Италию и т.д. На основе выпущенных газогенераторов, в частности, построены:

— Газогенераторные электростанции и мини-ТЭЦ на древесных отходах с газодизельными двигателями: 45 газодизельных электроагрегатов общей мощностью 6511 кВт;

— Газогенераторные электростанции и мини-ТЭЦ на древесных отходах с газопоршневыми двигателями: 21 газопоршневой электроагрегат общей мощностью 3530 кВт;

— Микро-газогенераторные электростанции на древесных отходах: 79 газопоршневых электроагрегата общей мощностью 652 кВт;

— Газогенераторные электростанции на сельскохозяйственных отходах с газодизельными двигателями: 36 газодизельных электроагрегатов общей мощностью 5285 кВт;

Электрогенераторные агрегаты, работающие на генераторном газе, предлагаются в широком диапазоне мощностей (от 11 до 1500 кВт), цен и происхождения. Установки на основе газодизельных (ГДЭА) и газопоршневых (ГПЭА) двигателей.

Основные технические характеристики электрогенераторных агрегатов показаны в Табл. 2.

Топливо для газогенератораЕдиничная мощность, кВтРасход топлива, кг/кВт-часЗапальное дизельное топливо, г/кВт-час
ГДЭАГПЭАГДЭАГПЭАГДЭАГПЭА
Древесные отходы (щепа, опилки)20 – 3004 – 6700,8 – 1,0< 1,435 – 65
С/х отходы (лузга риса, подсолнечника, овса, гречихи т.п.)20 – 25022 – 4501,0 – 1,2< 1,635 – 65

Тепло работающих двигателей используется в двух направлениях: для сушки топлива перед газификацией и/или для выдачи тепла потребителям. В последнем случае двигатели доукомплектовываются газоводяными теплообменниками для утилизации тепла выхлопных газов и/или пластинчатыми теплообменниками для утилизации тепла от системы охлаждения двигателей. Для выработки технологического пара устанавливаются котлы-утилизаторы выхлопных газов. В случае достаточного количества пара можно установить паровую турбину и тем самым мини-ТЭЦ будет работать по парогазовому циклу.

Вспомогательное оборудование включает оборудование для топливоподготовки и механизированной топливоподачи в газогенераторы, оборудование для охлаждения и очистки оборотной воды и, при получении достаточного количества древесного угля из газогенераторов, оборудования для его брикетирования. Выпуск всего вспомогательного оборудования по техническим требованиям фирмы Flex Technologies, Inc. полностью локализован в России.

4. Использование на примере Индии

Примеры некоторых действующих в Индии газогенераторных электростанций показаны на фотографиях.

Газогенераторная электростанция 500 кВт (5 х 100 кВт) введена в действие в июне 1997г на острове Госаба в шт. Зап.Бенгалия в 80км от Калькутты. С тех пор электростанция работает круглогодично по 16 часов в сутки.До этого электроэнергия на острове отсутствовала, но после запуска газогенераторной электростанции на острове началось бурное разви-тие туризма. Построено 10 отелей и несколько крупных супермаркетов, открыто отделение банка Индии, появился доступ в Интернет и т.д.

Газогенераторная электростанция мощностью 250 кВт введена в действие в 2005г в Медицинском исследовательском центре в Адичинчингири шт. Карнатака, имеющем в своем составе медицинский колледж. Электроэнергия от этой электростанции питает этот колледж.

Газогенераторная электростанция мощностью 1 МВт (4 х 250 кВт) введена в действие в августе 2002г в селе Кшетричера, шт. Трипура. Электро-станция снабжает электроэнергией близлежащие населенные пункты с населеним 20 тыс. человек, водопроводную станцию, госпиталь, станцию связи, механические мастерские и сельскохозяй-ственные фирмы. Владельцем и оператором электростанции является специальный коопера-тив, образованный этими населенными пунктами. Древесное топливо для работы электростанции поставляется со специальной плантации деревьев площадью 200га.

В целом, согласно данным Всемирного Банка Индия занимает 1-е место в мире по использованию газогенераторных электростанций для выработки электрической энергии, используя в качестве топлива древесные и сельскохозяйственные отходы. Такого результата Индия добилась благодаря целенаправленной государственной политике, которую с 1987 года осуществляет Министерство по нетрадиционным источникам энергии (МНИЭН) Индии. Исходя из общего количества древесных и сельскохозяйственных отходов в целом по Индии, МНИЭН оценивает общий потенциал газогенераторных электростанций не менее чем в 16000 МВт суммарной мощности.

Достигнутые результаты наглядно показаны на следующей диаграмме.

Перспективы применения в России

В России имеются огромные перспективы применения газогенераторных электростанций и мини-ТЭЦ на древесных отходах. В качестве примера можно рассмотреть проект, разработанный для поселка Нея Костромской области. Проблемы поселка Нея являются достаточно типичными для многих поселений и малых городов России, а именно:

— Большие затраты на приобретение угля для неэффективной (изношенной и устаревшей) котельной с КПД не превышающим 50%;

— Потери тепловой энергии до 70% на теплотрассе, связывающей котельную с удаленным жилым микрорайоном;

— Затраты на дизельное топливо для аварийной дизельной электростанции для электроснабжения муниципальных объектов 1 категории;

— Высокая эмиссия вредных выбросов в связи с использованием угля в котельной.

Предлагаемая газогенераторная мини-ТЭЦ позволяет:

1. Отказаться от дизельной электростанции;

2. Закрыть неэффективную угольную котельную;

3. Организовать отопление удаленного микрорайона с использованием электрических водогрейных котлов, получающих электроэнергию от мини-ТЭЦ;

4. Продавать избытки электроэнергии нуждающимся предприятиям;

5. Снабжать теплом от работающих двигателей объект социального назначения — баню, расположенных вблизи места строительства мини-ТЭЦ;

6. Улучшить экологическую обстановку в поселке Нея за счет сокращения выбросов от продуктов сгорания угля;

7. Полностью утилизировать древесные отходы, образующиеся на лесной делянке, которую администрация района сдаст в аренду местным предпринимателям;

8. Создать новые рабочие места и увеличить сбор налогов от предпринимателей.

Общая стоимость строительства мини-ТЭЦ была оценена в 400 тыс. долларов США. Исходя из стоимости и требуемых режимов работы мини-ТЭЦ, разработаны два варианта ТЭО с применением:

— двух газодизельных электроагрегатов по 240 кВт каждый;

— одного газопоршневого электроагрегата 240 кВт.

В таблице показаны результаты технико-экономических расчетов для двух вариантов мини-ТЭЦ.

№ п/пПоказательГазодизельный вариантГазопоршневой вариант
1.Выручкаруб/годруб/год
1.1.Оплата населением тепла для отопления и горячей воды461280230640
1.2Отпуск электроэнергии потребителям4 182 0001 573 600
1.3.Экономия на топливе (угле)3 402 1001 644300
1.4.Отпуск тепла потребителям в режиме когенерации2 060 000650 000
1.5.Реализация органического удобрения (золы) населению945 000672 000
1.6.Оплата населением удаленного микрорайона получаемого тепла для отопления и ГВС.461 300230 640
1.7.Оплата пользования услугами бани.153 000153 00
1.8.Платежи от сдачи лесной делянки в аренду.Требуется оценить
1.9Экономия на затратах по содержанию теплотрассы.Требуется оценить
Итого выручка:11 203 4005 154 180
2.Затратыруб/годруб/год
Стоимость импортного оборудования7 064 5726 231 555
Стоимость российского оборудования1 236 704763 800
Проектирование и СМР1 662 2551 399 070
Итого Оборудование:9 963 5318 394 426
2.1.Обслуживание кредитана 3 года под 15% годовых4 815 7004 057 306
2. 2.Стоимость древесного топлива945 000672 000
2.3.Стоимость дизельного топлива3 878 800
Итого затраты: 9 639 6004 729 306
3.Итоговые результаты ТЭО
3.1.Всего выручка11 203 4005 154 180
3.2.Всего затраты9 639 6004 729 306
3.3.Ожидаемая прибыль1 563 800424 874
4.Срок окупаемости проекта составляет2,5-3,0 года2,5-3,0 года

Примечание:

1. Цены на оборудование и топливо приведены по данным на 1 января 2007 года.

2. Эксплуатационные затраты на содержание замещаемой угольной котельной и газогенераторной мини-ТЭЦ соизмеримы, и потому в расчетах затрат не присутствуют.

Газовые и газогенераторные электростанции (промышленные и для дома).



Газовые и газогенераторные электростанции (промышленные и для дома). Рачительные хозяева домовладений, впрочем, как и собственники предприятий, всегда думают над рационализацией затрат на потребляемую энергию. Самым верным и грамотным решением этого вопроса становится собственная электростанция. Главное, чтобы она имела невысокую стоимость, отличалась надежностью, привлекательными эксплуатационными характеристиками и максимально мощным моторесурсом. О таком приобретении, мечтает, наверное, каждый отечественный рационализатор. Сегодня, несмотря на все перипетии в мировой политике природный газ по-прежнему является наиболее дешевым топливом для обогрева жилья. Если газоснабжение налажено на центральном уровне – газовая электростанция поможет значительно рационализировать затраты на потребление энергии частного дома, коттеджа и даже промышленного предприятия. Установка не требует постоянной дозаправки дизелем или бензином, запасы горючего создавать также ни к чему. А сложная система удаления отработанного газа позволяет вообще не думать об используемом топливе. Еще одним преимуществом газовой электростанции является высокий уровень экологичности оборудования. Но на этом плюсы самой экологичной энергетической установки только начинаются:
  • Низкая стоимость топлива и небольшая степень износа делает газопоршневую электростанцию минимум в 15 раз дешевле ближайших бензиновых собратьев.
  • Устанавливая газовую электростанцию для потребностей частного дома, есть возможность приобрести как однофазную, так и трехфазную установку.
  • Широкий диапазон мощности газового генератора позволяет снабжать электроэнергией не только дом или коттедж, но и гораздо более энергоемкие объекты. Для сравнения, мощность газовых генераторов находится в диапазоне 4-2500 кВт, а для полноценного питания дома электричеством 4-10 кВт более чем достаточно.
  • Низкий уровень шума – очень важное преимущество для большинства людей, любящих покой и тишину.
  • Газопоршневый генератор может работать на улице и устанавливаться на близком расстоянии от жилых сооружений.
  • Отсутствие копоти и брызг бензина (дизеля) делает газовые установки более приемлемыми в эстетическом отношении.


Тепловые схемы газогенераторных электростанций, работающих на растительной биомассе Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

4. Базаров, И.Г1. Заблуждения и ошибки в термодинамике |TeKCTj : Изд. 2-е, иепр. / И.П. Базаров,- М.: Едиториал УРСС, 2003,- 120 е.- ISBN 5-354-00391-1

5. Эбелинг, В. Физика процессов эволюции |TeKCTj : пер. с нем. / В. Эбелинг, А. Энгель, Р. Файстель,- М.: Эдиториал УРСС, 2001,- 328 е.- ISBN 5-8360-0233-9

6. Бриллюэн, Л. Наука и теория информации |TeKCTj : пер. с англ. / J1. Бриллюэн.— М.: Государственное изд-во физ.-мат. литературы, 1960.

7. Батухтин, А. Г. Использование тепловых насосов для повышения тепловой мощности и эффективности существующих систем централизованного теплоснабжения |Текст| / А. Г. Батухтин //

Научно-технические ведомости СПБГПУ.— 2010.— №2,- С. 28-33.

8. Басс, М.С. Упрощенная методика расчета нормативов удельных расходов топлива в отопительных котельных применительно к условиям Забайкальского края [Текст] / М.С. Басс, А.Г. Батухтин, С.А. ‘Гребу не к их,— Промышленная энергетика.— 2009. М> 9.- С. 37-41.

9. Батухтин, А.Г. Методы повышения эффективности функционирования современных систем транспортировки, распределения и потребления тепловой энергии [Текст] / А.Г. Батухтин, М.С. Басс, С.Г. Батухтин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока.— 2009. № 2,- С. 199-202.

УДК 662.76

A.C. Алешина

ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, РАБОТАЮЩИХ НА РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЕ

Будущее тепловых электростанций многие специалисты связывают с возможностями переработки твердых топлив в жидкие (методом гидрогенизации) и газообразные (путем газификации). Газификация позволяет не только осуществить экологически чистое двухстадийное сжигание низкокачественных твердых топлив, но и использовать горячие продукты сгорания генераторного газа непосредственно для привода газовых турбин, дизельных двигателей и двигателей внешнего сгорания (двигатели Стерлинга). К примеру отработанные дымовые газы после газовой турбины могут быть утилизированы в паровом или водогрейном котле, а полученный пар использован для привода паровой турбины. Такой комбинированный парогазовый цикл является в настоящее время самым термодинамически эффективным, его коэффициент полезного действия по выработке электроэнергии может достигать 45 %. Как известно, КПД существующих паротурбинных электростанций не превышает 39 %.

К 2000 году в развитых странах проведена разработка национальных программ по использованию одного из самых перспективных направлений в возобновляемой энергетике — газификации биомассы для выработки электроэнергии. Так-

же разрабатываются программы по переходу на технологию «чистый уголь», т. е. газификацию угля с последующим сжиганием горючего газа в газовых турбинах большой мощности. Ведется строительство крупных и малых электростанций с газификацией угля и биомассы. В итоге в энергетическом балансе развивающихся и развитых стран растет доля электроэнергии, полученной по технологии газификации.

В статье рассмотрены работающие в мировой энергетике станции, которые реализуют технологию газификации.

Газогенераторная электростанция «Babcock & Wilcox Volund»

Электростанция «Babcock & Wilcox Volund» — первая электростанция большой мощности в Дании, использующая процесс газификации биомассы для снабжения тепло- и электроэнергией районных потребителей (рис. 1). Станция мощностью 5 МВт по топливу построенная в 1993 году была рассчитана на выработку только тепловой энергии. Основное топливо — древесная щепа. КПД установки составляет около 30 %.

В 2000 году станция переведена на совместную выработку тепловой и электрической энер-

Утилизатор тепловой энергии дымовыл газов дизеля

1)ак-аккуму1Я1ир тепловой энергии

Рис. 1. Электростанция фирмы «Babeoek & Wilcox Volund» с комбинированной выработкой 1,5 МВт электрической и 2 МВт тепловой энергии

гии. Мощность по топливу снижена до 3,5 МВт, при этом выработка тепловой энергии обеспечивается на уровне 2 МВт, а электрической — 1,5 МВт. В процессе эксплуатации отмечено, что установка может работать на пониженных нагрузках без существенного снижения КПД, что является ее преимуществом при работе в летнее время. Основное оборудование станции: слоевой газогенератор мощностью 3,5 МВт, работающий по прямому процессу;

котел, в котором сжигается генераторный газ; два газодизельных двигателя австрийской фирмы «1епЬас11ег» электрической мощностью 648 и 768 кВт;

система очистки генераторного газа, состоящая из охладителя и электрофильтра;

бак-накопитель, в который поступают нерастворимые в воде смолы, отделенные от генераторного газа в системе очистки;

котел для утилизации смол; бак-аккумулятор тепловой энергии. Перед подачей топлива в газогенератор осуществляется сушка древесины с начальной влажности 40—50 % до 23 %. Характеристика получаемого генераторного газа приведена в табл. 1 [3].

В 2007 году подобная станция пущена в эксплуатацию в Японии. Топливом служит щепа вишневого дерева. Расход топлива — 60 т/день.

Электростанция «The Kymijarvi Power Plant»

Пример установки, разработанной на основе газогенераторов с циркулирующим кипящим слоем, — станция The Kymijarvi Power Plant, построенная в 1998 году в г. Лахти (Финляндия) (рис. 2). Особенностью установки является совместное использование двух видов топлив в котле — угля и генераторного газа.

Таблица 1

Усредненная характеристика получаемого генераторного газа

Состав генераторного газ а, % об.

Н2 СО СО2 О2 СН# n2

19,01 22,83 11,91 0,17 5,34 40,73 6,59

Станция вырабатывает 167 МВт электрической и 240 МВт тепловой энергии. Газогенератор атмосферного давления с циркулирующим кипящим слоем был присоединен к существовавшему котлу паропроизводительностыо 125 кг/с. Вырабатывается пар двух уровней давления: 540 °С / 17 МПа и 540 °С /4 МПа.

Преимуществом такого газогенератора и одновременно главной отличительной особенностью является то, что газогенератор перерабатывает топливо без сушки. Влажность загружаемого топлива может достигать 60 %. Мощность газогенераторов находится в диапазоне 40—70 МВт в зависимости от влажности и теплоты сгорания исходного топлива.

В газогенераторе топливо переводится в горючий газ при температуре 850 °С и атмосферном давлении. Состав получаемого низкокалорийного генераторного газа представлен в табл. 2.

Полученный горячий генераторный газ очищается в совмещенном с газогенератором циклоне. Далее, немного охлаждаясь в теплообменнике, он поступает в энергетический котел, где сжигается в двух газовых горелках, расположенных непосредственно под угольными. Нагреваемый в теплообменнике за счет теплоты горячего генераторного газа воздух подается на газификацию. Генераторный газ замещает примерно 15 % угля, потребляемого котлом.

Гирелки для юнератирнш и газа

Рис. 2. Электростанция в г. Лахти (The Kymijarvi Power Plant)

Таблица 2

Характеристика получаемого генераторного газа

Состав генераторного газа, % (об.)

СО Н2 СпНт С02 12 Н20 е;, щ;ж/нм3

4,6 5,9 3,4 12,9 40,2 33 2,0-2,5

При сжигании топлива в газогенераторе большая часть образовавшейся золы направляется вместе с горючим газом в угольный котел. Другие виды потенциального топлива, такие как промышленные и муниципальные отходы, могут содержать большое количество хлоридов, щелочных металлов и других активных компонентов, которые приводят к коррозии и шлакованию котла. Поэтому их использование в газогенераторе очень ограничено.

Электростанция с газогенераторами под давлением и парогазовым циклом

Шведские энергетические компании «Бус!-кгай» и «АЫйгот» ввели в эксплуатацию демонстрационную ТЭЦ, схема которой показана на рис. 3.

ТЭЦ работает по парогазовому циклу на древесных отходах, имеет выходную электрическую мощность 6 МВт и тепловую мощность 9 МВт.

Подсушенная и измельченная древесина, находящаяся в герметичном баке под давлением, подается питателем в газогенератор циркулирующего кипящего слоя, где перерабатывается

о

в низкокалорийный газ (5 МДжДг). Температура внутри газогенератора находится на уровне 950—1000 °С, давление — 2,2 МПа. В качестве газифицирующего агента используется воздух.

После предварительного охлаждения в водяном теплообменнике до температуры 350—400 «С генераторный газ очищается от пылевидных частиц и остаточных смол в высокотемпературном керамическом фильтре. Затем чистый газ подается в камеру сгорания газовой турбины, электрическая мощность которой составляет 4,1 МВт. Продукты сгорания от газовой турбины подаются в паровой котел, где вырабатывается пар с давлением 4,0 МПа и температурой 470 °С. Да-

Газогенератор

г\ ~

Подача топлива

Испаритель

Фильтр горячего | газа

Газоохладитель

Воздух

Бустерный компрессор

Дымовая труба

Газовая турбина

Дизельное топливо

Паровой котел

Внешние потребители

Рис. 3. ТЭЦ компаний «БусЛшт» и «АЬшгот» с парогазовым циклом на древесных отходах

Топливо

Рис. 4. Схема парогазовой установки с газогенератором слоевого типа

лее продукты сгорания газа выбрасываются в атмосферу а водяной пар приводит в действие паровую турбину мощностью 2 МВт. Тепловая энергия отработанного пара используется для теплоснабжения внешних потребителей.

За весь экспериментальный период газогенератор проработал более 85 тыс. час., турбина на генераторном газе — более 3600 час. На демонстрационной ТЭЦ были достигнуты высокие технические показатели, что позволило участникам проекта приступить к разработке коммерческой ТЭЦ электрической мощностью 120 МВт. = 11,5;

паротурбинная установка, содержащая двухцилиндровую паровую турбину, конденсатор, конденсатный насос;

деаэрационная установка повышенного давления (0,69 МПа) с подогревом деаэрируемого конденсата;

одно- и двухконтурный котлы-утилизаторы. Расчеты показали, что КПД разработанной установки составляет 34,2 % [4].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Review of Finnish biomass gasification techno- 2. Сергеев, B.B. Нетрадиционные и возобнов-

logies: ОРЕТ Report 4 [TckctJ / Espoo: Technical ляемые источники энергии. Проектирование и Research Centre of Finland, 2002.— 21 p. расчет газогенераторных установок при использо-

вании биомассы [Текст]: учеб. пособие / В.В. Сергеев, A.A. Калютик, В.Н. Моршин, J1.П. Стешен-ков.— СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2004.— 60 с.

3. Зысин, Л.В. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Часть 1: Возобновляемые источники энергии [Текст]: учеб. пособие /

Л.В. Зысин, В.В. Сергеев.— СПб.: Изд-во Политехи. ун-та, 2008.— 192 с.

4. Алешина, A.C. Газогенераторная парогазовая установка с высоконапорным котом-утилизатором [Текст] / A.C. Алешина, В.В. Сергеев // Теплоэнергетика,- 2011,- №3,- С. 78-80.

УДК 504.06:621.181:622.61 2

А.А. Тринченко

СНИЖЕНИЕ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА ПРИ СТУПЕНЧАТОМ СЖИГАНИИ ТОПЛИВА

Выбирая способ снижения выбросов оксидов азота при проектировании паровых котлов, необходимо оценивать их эффективность при работе котла, влияние того или иного способа на КПД установки, сравнивать затраты при внедрении новых технологий.

Наиболее перспективные способы, направленные на снижение вредных выбросов, — технологические, реализуемые на стадии сжигания топлива. Они не требуют значительного увеличения капитальных затрат, а так же сравнительно просты в реализации. Одним из самых эффективных среди них можно считать ступенчатое

Зона догорания:

а = ар

Зона восстановления:

10-25 % топлива, а»„ »0,85-0,98

Основная зона горения: 75-90 % топлива, а} ~ 1

Рис. 1. Схема организации трехступенчатого сжигания

сжигание, сущность которых заключается в ступенчатой (по ярусам горелок) подаче топлива и воздуха в топку. На рис. 1 показана схема трехступенчатого сжигания.

В нижней зоне топки (зона 1) сжигается основная масса топлива (примерно 90 %) при избытке воздуха (— ~ 1), благодаря чему в нижнем ярусе топливо сгорает при недостатке окислителя, что способствует снижению генерации топливной составляющей NOx. На выходе из зоны 1 (зона активного горения) организуется зона 11, в которую подается вторичное топливо (около 10 %) с таким расчетом, чтобы суммарный избыток воздуха в этой зоне составлял —j ~ 0,9— 0,95. В результате этого в зоне 11 образуется восстановительная газовая среда с продуктами химического и механического недожога топлива. В восстановительной среде на углероде кокса вторичного топлива происходит разложение выходящих из зоны 1 оксидов азота с образованием молекулярного азота по реакции

2C+2NO = 2CO+N2. (1)

В зону Ш подается третичный воздух для дожигания продуктов химического и механического недожога топлива в верхней части топки. Ступенчатая подачатоплива позволяет дополнительно несколько уменьшить максимальные температуры в топке, что снижает генерацию термических оксидов азота.

Разработанная методика расчета количества разложившихся оксидов азота на поверхности горящих коксовых частиц основана на диффузионно-кинетической теории горения [1] иучи-

Газогенераторные электростанции, ПАРОВАЯ МИНИ-ТЭС, ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ, СОЛНЕЧНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ, МИНИ

Мощность электростанции, кВтТепловая мощность, кВтРасход топлива, кг/часВес установки, кг
дровауголь
8121061000
12181291500
304526221800
7011060502500
10015085703000
2003001901503500

Газогенераторные электростанции предназначены для автономного электроснабжения удаленных объектов. В качестве топлива используются древесные отходы, дрова, торф, уголь.

ПАРОВАЯ МИНИ-ТЭС

Паровые мини-теплоэлектростанции предназначены для автономного электроснабжения удаленных объектов. В качестве топлива используется любое твердое топливо: древесные отходы, дрова, торф, уголь, опил и т.п. Возможно производство блочных установок для одновременной выработки электроэнергии и горячей воды для бытовых нужд

Мощность электростан-ции, кВтТепловая мощность, кВтРасход топлива, кг/часЗагрузка топливаУдаление золыВес установки, кг
дровауголь
52008040РучнаяРучное1500
16610250130РучнаяРучное5000
301200400200РучнаяРучное8000

ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

Ветряные электростанции мощностью от 0,5 кВт до 20 кВт.

СОЛНЕЧНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

Солнечные электростанции мощностью от 0,1 кВт до 3 кВт

МИНИ — ГЭС

Мини-гидроэлектростанции мощностью от 7,5 до 500 кВт

Насосы и насосное оборудование, электродвигатели, задвижки, краны, электродвигатели, компрессоры

Покрышки горят без токсинов — Энергетика и промышленность России — № 9 (73) сентябрь 2006 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 9 (73) сентябрь 2006 года

В НПК «Акойл-Энергия» создана электростанция, способная работать практически на любом виде топлива.

Электростанция мощностью 200 кВт работает следующим образом.

В бункер объемом 10 м3 загружают около двух тонн измельченных углеводородных отходов (на 4 часа работы электростанции). Сырье шнековым питателем из бункера подается в газогенератор. Газ из газогенератора сжигается в печи при температуре 1500°С, за счет чего достигается полное его сгорание.

В результате деструкции биомассы в газогенераторе остается зольный остаток, который периодически отводится в бункер с золой. После сгорания газа в печи дымовые газы через теплообменник нагревает сжатый воздух. Затем дымовые газы с температурой около 350°С поступают в водогрейный бойлер, далее в систему газоочистки и дымососом подаются в дымовую трубу.

Воздух в газовую горелку печи подается подогретым до 400°С, что позволяет достичь температуры горения 1500°С при низкокалорийном (теплота сгорания около 5 МДж/м3) газе из газогенератора. Внутренние стенки печи раскаляются до 1300°С, благодаря чему газы реагируют полностью по всему объему. Объем печи такой, что процесс горения длится 5‑6 секунд. Этого достаточно для полного расщепления любых органических веществ.

Таким образом, при утилизации любого сырья, в том числе и такого, при сжигании которого в обычных условиях (на открытом воздухе) образуются токсичные вещества, в данном случае получаются дымовые газы, соответствующие международным стандартам по содержанию вредных веществ.

Привод генератора состоит из компрессора и турбины. Компрессор сжимает воздух до давления 4 атм. Сжатый воздух поступает в теплообменник, где нагревается до 600°С. Затем сжатый воздух расширяется в турбине, получаемая в ней мощность (500 кВт) расходуется на компрессор (300 кВт) и электрогенератор (200 кВт).

Агрегат может работать на:
– опиле, листве, хвое, торфе – без измельчителя;
– на городском мусоре после сортировки и измельчения;
– на угле – с газогенератором для угля;
– на жидких веществах (отходы нефти, мазут, отработанное масло) – с газогенератором для жидких веществ;
– на автомобильных покрышках без их измельчения – с газогенератором для покрышек;
– на любых газообразных топливах, даже таких, которые при обычных условиях не горят (газы с теплотой сгорания от 2 МДж/м3 и выше пригодны для использования).

Для агрегата были разработаны и опробованы четыре принципиально различных типа газогенераторов. В качестве базового рассматривался газогенератор для твердых измельченных веществ (для него нужен шнековый питатель с бункером сырья). Для одного агрегата можно установить любые один или два газогенератора. При этом на газообразных топливах агрегат может работать и без газогенератора.

Аренда газопоршневых электростанций (газовых генераторов) по выгодной цене

Газопоршневые электростанции – это мощное энергогенерирующее оборудование, которое используется для обеспечения электричеством коттеджных поселков, дачных кооперативов, промышленных предприятий, торговых объектов и бизнес-центров. Такие установки отличаются экономичностью, надежностью и беспроблемостью в эксплуатации.

Единственный недостаток такого оборудования — это его высокая стоимость, поэтому если требуется кратковременное или разовое использование техники, то покупать его в собственность становится экономически не выгодно. Можем порекомендовать взять газопоршневые установки в аренду, что позволит решить проблемы с электроснабжением, и при этом вы сможете существенно сократить ваши затраты.

Можно с легкостью подобрать газопоршневые электростанции в аренду, которые будут различаться своими показателями мощности. Это могут быть полноценные электростанции с мощностью в 500 кВт и предназначенные исключительно для работы с трехфазным электрооборудованием, так и бытовые модели, которые работают с напряжением 220В и однофазной сетью, а их показатели мощности составляют 100-200 кВт.

Из преимуществ использования такой техники можем отметить ее универсальность, соответственно в качестве топлива можно использовать газовые баллоны или же подключить генератор к центральной системе газоснабжения. Именно от вида доступного топлива и способа подключения оборудования и следует выбирать арендуемую технику. Также необходимо учитывать какая мощность электростанции вам требуется, что и позволит подобрать функциональное оборудование, которое предоставляется в аренду по доступным ценам.

В нашей компании вам смогут предложить недорогую аренду газопоршневых генераторов и электростанций. Вся предоставляемая техника имеет доступные цены, находится в отличном техническом состоянии, а при необходимости наши специалисты помогут вам с выбором, подобрав оптимальный вариант газогенераторных установок. Обратившись к нам в компанию, вы сможете подыскать для себя недорогую аренду газовых генераторов, полностью решите проблемы с электроснабжением, а мы сможем не только доставить такую технику вам на объект, но и при длительной аренде проведем ее выездное обслуживание.

Электростанция, работающая на природном газе — Энергетическое образование

Рисунок 1. Электростанция Сургут-2 в России является крупнейшей газовой электростанцией в мире. [1] (по состоянию на 2019 год)

Электростанции, работающие на природном газе , вырабатывают электроэнергию за счет сжигания природного газа в качестве топлива. Существует много типов электростанций, работающих на природном газе, которые вырабатывают электроэнергию, но служат для разных целей. Все газовые заводы используют газовые турбины; Добавляется природный газ вместе с потоком воздуха, который сгорает и расширяется через эту турбину, заставляя генератор вращать магнит, производя электричество.Из-за второго закона термодинамики в результате этого процесса возникает отходящее тепло. Некоторые заводы по производству природного газа также используют это отработанное тепло, что объясняется ниже.

Электростанции, работающие на природном газе, дешевы и быстро строятся. Они также обладают очень высокой термодинамической эффективностью по сравнению с другими электростанциями. Сжигание природного газа производит меньше загрязняющих веществ, таких как NOx, SOx и твердые частицы, чем уголь и нефть. [2] С другой стороны, газовые электростанции имеют значительно более высокие выбросы, чем атомные электростанции.Это означает, что качество воздуха имеет тенденцию улучшаться (т. Е. Уменьшает смог) при переходе на газовые электростанции с угольных электростанций, но атомная энергетика делает еще больше для улучшения качества воздуха.

Несмотря на улучшение качества воздуха, газовые заводы вносят значительный вклад в изменение климата, и этот вклад растет (см. «Загрязняющие вещества против парниковых газов»). [3] Электростанции, работающие на природном газе, производят значительное количество двуокиси углерода, хотя и меньше, чем угольные станции. С другой стороны, процесс доставки природного газа от места его добычи на электростанции приводит к значительному выбросу метана (природного газа, который просачивается в атмосферу).Пока газовые электростанции используются для производства электроэнергии, их выбросы будут опасным образом нагревать планету.

Типы

Есть два типа электростанций, работающих на природном газе: Газовые установки простого цикла и Парогазовые установки . Первый состоит из газовой турбины, соединенной с генератором, а второй состоит из установки простого цикла в сочетании с другим двигателем внешнего сгорания, работающим по циклу Ренкина — отсюда и название «комбинированный цикл».

Простой цикл проще, но менее эффективен, чем комбинированный. Однако электростанции простого цикла могут работать быстрее, чем угольные электростанции или атомные станции. Это означает, что их можно включать и выключать быстрее, чтобы удовлетворить потребности общества в электроэнергии. [4] Часто требуется в сети с ветроэнергетикой и солнечной энергией, его цель — удовлетворить меняющиеся потребности общества в электроэнергии, известные как пиковая мощность. Установки с комбинированным циклом более эффективны, поскольку в них используются горячие выхлопные газы, которые в противном случае были бы выведены из системы.Эти выхлопные газы используются для превращения воды в пар, который затем может вращать другую турбину и производить больше электроэнергии. Тепловой КПД комбинированного цикла может достигать 60%. [5] Кроме того, эти станции производят треть отработанного тепла станции с КПД 33% (например, типичная атомная электростанция или старая угольная электростанция). Дополнительную информацию см. На странице термического КПД.

Стоимость электростанций с комбинированным циклом обычно выше, поскольку их строительство и эксплуатация стоят дороже.По оценке EIA, стоимость установки простого цикла составляет около 389 долларов США / кВт, тогда как стоимость электростанций комбинированного цикла составляет 500-550 долларов США / кВт. [6]


На использование природного газа приходится около 23% мирового производства электроэнергии (см. Визуализацию данных ниже). Он уступает только углю, и ожидается, что в ближайшие годы доля природного газа будет расти. Это означает, что вклад природного газа в изменение климата будет продолжать расти.

Эксплуатация

Газовые турбины теоретически просты и состоят из трех основных частей, как показано на рисунке 2: [7]

  1. Компрессор: Забирает воздух снаружи турбины и увеличивает его давление.
  2. Камера сгорания: Сжигает топливо и производит газ под высоким давлением и высокой скоростью.
  3. Турбина: Забирает энергию из газа, поступающего из камеры сгорания.
Рисунок 2. Схема газотурбинного двигателя. [8]

Комбинированный цикл

Простой цикл здесь останавливается, однако комбинированный цикл выходит за рамки этого, чтобы использовать больше энергии, создаваемой при сгорании. Выхлопные газы направляются к следующему агрегату, называемому парогенератором -утилизатором тепла (HRSG). [9] HRSG — это, по сути, теплообменник, в котором горячие газы превращают предварительно нагретую воду в пар. Затем пар расширяется через турбину, вырабатывая электричество. Как только пар проходит, он конденсируется и возвращается в цикл.

Когенерация

Установки, работающие на природном газе, вырабатывают отходящее тепло, как и все тепловые двигатели. Иногда это отработанное тепло улавливается для обогрева домов или для промышленного использования. Этот процесс известен как когенерация.

Производство электроэнергии в мире: природный газ

На карте ниже показано, из каких первичных источников энергии разные страны производят электроэнергию.Природный газ отображается красным цветом. Нажмите на регион, чтобы увеличить группу стран, затем нажмите на страну, чтобы увидеть, откуда поступает электричество. Известные страны включают США, Россию, Саудовскую Аравию и Иран.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

  1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2e/Surgut_%28060%29.jpg
  2. ↑ Исследовательский отчет Института права окружающей среды, «Чистая энергия — преимущества и издержки перехода от угольной генерации к современным энергетическим технологиям», 2-е издание, май 2001 г.
  3. ↑ Выбросы углекислого газа и метана не включены в качество воздуха. При сжигании природного газа выделяются оба фактора, поэтому он способствует изменению климата, улучшая при этом качество воздуха.
  4. ↑ Т. Джонсон и Д. Кейт, «Ископаемое электричество и секвестрация CO2: как цены на природный газ, начальные условия и модернизация определяют стоимость контроля выбросов CO2», Energy Policy, vol. 32, нет. 3. С. 367-382, 2004.
  5. ↑ Siemens, Отчет об эффективности парогазовой электростанции [Online], Доступно: http: // www.siemens.com/innovation/en/news/2011/efficiency-record-of-combined-cycle-power-plant.htm
  6. ↑ Пол Бриз. (2005) Power Generation Technologies [Электронная книга], Доступно: https://books.google.co.uk/books?id=D9qSDgTbRZoC&pg=PA59&dq=%22Simple+cycle+combustion+turbine%22&hl=en&sa=X&ei= 8A4sUYaND4vA9QSSqIDIDw # v = onepage & q =% 22Simple% 20cycle% 20combustion% 20turbine% 22 & f = false
  7. ↑ Брэйн, Маршалл. «Как работают газотурбинные двигатели» 01 апреля 2000 г.HowStuffWorks.com. [Online], доступно: 28 мая 2015 г.
  8. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
  9. ↑ Wartsila, Установка комбинированного цикла для выработки электроэнергии: Введение [Online], Доступно: http://www.wartsila.com/power-plants/learning-center/technical-comparisons/combined-cycle-plant-for- производство электроэнергии

Электростанция, работающая на природном газе — Энергетическое образование

Рисунок 1.Электростанция Сургут-2 в России — крупнейшая газовая электростанция в мире. [1] (по состоянию на 2019 год)

Электростанции, работающие на природном газе , вырабатывают электроэнергию за счет сжигания природного газа в качестве топлива. Существует много типов электростанций, работающих на природном газе, которые вырабатывают электроэнергию, но служат для разных целей. Все газовые заводы используют газовые турбины; Добавляется природный газ вместе с потоком воздуха, который сгорает и расширяется через эту турбину, заставляя генератор вращать магнит, производя электричество. Из-за второго закона термодинамики в результате этого процесса возникает отходящее тепло. Некоторые заводы по производству природного газа также используют это отработанное тепло, что объясняется ниже.

Электростанции, работающие на природном газе, дешевы и быстро строятся. Они также обладают очень высокой термодинамической эффективностью по сравнению с другими электростанциями. Сжигание природного газа производит меньше загрязняющих веществ, таких как NOx, SOx и твердые частицы, чем уголь и нефть. [2] С другой стороны, газовые электростанции имеют значительно более высокие выбросы, чем атомные электростанции.Это означает, что качество воздуха имеет тенденцию улучшаться (т. Е. Уменьшает смог) при переходе на газовые электростанции с угольных электростанций, но атомная энергетика делает еще больше для улучшения качества воздуха.

Несмотря на улучшение качества воздуха, газовые заводы вносят значительный вклад в изменение климата, и этот вклад растет (см. «Загрязняющие вещества против парниковых газов»). [3] Электростанции, работающие на природном газе, производят значительное количество двуокиси углерода, хотя и меньше, чем угольные станции. С другой стороны, процесс доставки природного газа от места его добычи на электростанции приводит к значительному выбросу метана (природного газа, который просачивается в атмосферу).Пока газовые электростанции используются для производства электроэнергии, их выбросы будут опасным образом нагревать планету.

Типы

Есть два типа электростанций, работающих на природном газе: Газовые установки простого цикла и Парогазовые установки . Первый состоит из газовой турбины, соединенной с генератором, а второй состоит из установки простого цикла в сочетании с другим двигателем внешнего сгорания, работающим по циклу Ренкина — отсюда и название «комбинированный цикл».

Простой цикл проще, но менее эффективен, чем комбинированный. Однако электростанции простого цикла могут работать быстрее, чем угольные электростанции или атомные станции. Это означает, что их можно включать и выключать быстрее, чтобы удовлетворить потребности общества в электроэнергии. [4] Часто требуется в сети с ветроэнергетикой и солнечной энергией, его цель — удовлетворить меняющиеся потребности общества в электроэнергии, известные как пиковая мощность. Установки с комбинированным циклом более эффективны, поскольку в них используются горячие выхлопные газы, которые в противном случае были бы выведены из системы.Эти выхлопные газы используются для превращения воды в пар, который затем может вращать другую турбину и производить больше электроэнергии. Тепловой КПД комбинированного цикла может достигать 60%. [5] Кроме того, эти станции производят треть отработанного тепла станции с КПД 33% (например, типичная атомная электростанция или старая угольная электростанция). Дополнительную информацию см. На странице термического КПД.

Стоимость электростанций с комбинированным циклом обычно выше, поскольку их строительство и эксплуатация стоят дороже.По оценке EIA, стоимость установки простого цикла составляет около 389 долларов США / кВт, тогда как стоимость электростанций комбинированного цикла составляет 500-550 долларов США / кВт. [6]


На использование природного газа приходится около 23% мирового производства электроэнергии (см. Визуализацию данных ниже). Он уступает только углю, и ожидается, что в ближайшие годы доля природного газа будет расти. Это означает, что вклад природного газа в изменение климата будет продолжать расти.

Эксплуатация

Газовые турбины теоретически просты и состоят из трех основных частей, как показано на рисунке 2: [7]

  1. Компрессор: Забирает воздух снаружи турбины и увеличивает его давление.
  2. Камера сгорания: Сжигает топливо и производит газ под высоким давлением и высокой скоростью.
  3. Турбина: Забирает энергию из газа, поступающего из камеры сгорания.
Рисунок 2. Схема газотурбинного двигателя. [8]

Комбинированный цикл

Простой цикл здесь останавливается, однако комбинированный цикл выходит за рамки этого, чтобы использовать больше энергии, создаваемой при сгорании. Выхлопные газы направляются к следующему агрегату, называемому парогенератором -утилизатором тепла (HRSG). [9] HRSG — это, по сути, теплообменник, в котором горячие газы превращают предварительно нагретую воду в пар. Затем пар расширяется через турбину, вырабатывая электричество. Как только пар проходит, он конденсируется и возвращается в цикл.

Когенерация

Установки, работающие на природном газе, вырабатывают отходящее тепло, как и все тепловые двигатели. Иногда это отработанное тепло улавливается для обогрева домов или для промышленного использования. Этот процесс известен как когенерация.

Производство электроэнергии в мире: природный газ

На карте ниже показано, из каких первичных источников энергии разные страны производят электроэнергию.Природный газ отображается красным цветом. Нажмите на регион, чтобы увеличить группу стран, затем нажмите на страну, чтобы увидеть, откуда поступает электричество. Известные страны включают США, Россию, Саудовскую Аравию и Иран.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

  1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2e/Surgut_%28060%29.jpg
  2. ↑ Исследовательский отчет Института права окружающей среды, «Чистая энергия — преимущества и издержки перехода от угольной генерации к современным энергетическим технологиям», 2-е издание, май 2001 г.
  3. ↑ Выбросы углекислого газа и метана не включены в качество воздуха. При сжигании природного газа выделяются оба фактора, поэтому он способствует изменению климата, улучшая при этом качество воздуха.
  4. ↑ Т. Джонсон и Д. Кейт, «Ископаемое электричество и секвестрация CO2: как цены на природный газ, начальные условия и модернизация определяют стоимость контроля выбросов CO2», Energy Policy, vol. 32, нет. 3. С. 367-382, 2004.
  5. ↑ Siemens, Отчет об эффективности парогазовой электростанции [Online], Доступно: http: // www.siemens.com/innovation/en/news/2011/efficiency-record-of-combined-cycle-power-plant.htm
  6. ↑ Пол Бриз. (2005) Power Generation Technologies [Электронная книга], Доступно: https://books.google.co.uk/books?id=D9qSDgTbRZoC&pg=PA59&dq=%22Simple+cycle+combustion+turbine%22&hl=en&sa=X&ei= 8A4sUYaND4vA9QSSqIDIDw # v = onepage & q =% 22Simple% 20cycle% 20combustion% 20turbine% 22 & f = false
  7. ↑ Брэйн, Маршалл. «Как работают газотурбинные двигатели» 01 апреля 2000 г.HowStuffWorks.com. [Online], доступно: 28 мая 2015 г.
  8. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
  9. ↑ Wartsila, Установка комбинированного цикла для выработки электроэнергии: Введение [Online], Доступно: http://www.wartsila.com/power-plants/learning-center/technical-comparisons/combined-cycle-plant-for- производство электроэнергии

Электростанция, работающая на природном газе — Энергетическое образование

Рисунок 1.Электростанция Сургут-2 в России — крупнейшая газовая электростанция в мире. [1] (по состоянию на 2019 год)

Электростанции, работающие на природном газе , вырабатывают электроэнергию за счет сжигания природного газа в качестве топлива. Существует много типов электростанций, работающих на природном газе, которые вырабатывают электроэнергию, но служат для разных целей. Все газовые заводы используют газовые турбины; Добавляется природный газ вместе с потоком воздуха, который сгорает и расширяется через эту турбину, заставляя генератор вращать магнит, производя электричество.Из-за второго закона термодинамики в результате этого процесса возникает отходящее тепло. Некоторые заводы по производству природного газа также используют это отработанное тепло, что объясняется ниже.

Электростанции, работающие на природном газе, дешевы и быстро строятся. Они также обладают очень высокой термодинамической эффективностью по сравнению с другими электростанциями. Сжигание природного газа производит меньше загрязняющих веществ, таких как NOx, SOx и твердые частицы, чем уголь и нефть. [2] С другой стороны, газовые электростанции имеют значительно более высокие выбросы, чем атомные электростанции.Это означает, что качество воздуха имеет тенденцию улучшаться (т. Е. Уменьшает смог) при переходе на газовые электростанции с угольных электростанций, но атомная энергетика делает еще больше для улучшения качества воздуха.

Несмотря на улучшение качества воздуха, газовые заводы вносят значительный вклад в изменение климата, и этот вклад растет (см. «Загрязняющие вещества против парниковых газов»). [3] Электростанции, работающие на природном газе, производят значительное количество двуокиси углерода, хотя и меньше, чем угольные станции. С другой стороны, процесс доставки природного газа от места его добычи на электростанции приводит к значительному выбросу метана (природного газа, который просачивается в атмосферу).Пока газовые электростанции используются для производства электроэнергии, их выбросы будут опасным образом нагревать планету.

Типы

Есть два типа электростанций, работающих на природном газе: Газовые установки простого цикла и Парогазовые установки . Первый состоит из газовой турбины, соединенной с генератором, а второй состоит из установки простого цикла в сочетании с другим двигателем внешнего сгорания, работающим по циклу Ренкина — отсюда и название «комбинированный цикл».

Простой цикл проще, но менее эффективен, чем комбинированный. Однако электростанции простого цикла могут работать быстрее, чем угольные электростанции или атомные станции. Это означает, что их можно включать и выключать быстрее, чтобы удовлетворить потребности общества в электроэнергии. [4] Часто требуется в сети с ветроэнергетикой и солнечной энергией, его цель — удовлетворить меняющиеся потребности общества в электроэнергии, известные как пиковая мощность. Установки с комбинированным циклом более эффективны, поскольку в них используются горячие выхлопные газы, которые в противном случае были бы выведены из системы.Эти выхлопные газы используются для превращения воды в пар, который затем может вращать другую турбину и производить больше электроэнергии. Тепловой КПД комбинированного цикла может достигать 60%. [5] Кроме того, эти станции производят треть отработанного тепла станции с КПД 33% (например, типичная атомная электростанция или старая угольная электростанция). Дополнительную информацию см. На странице термического КПД.

Стоимость электростанций с комбинированным циклом обычно выше, поскольку их строительство и эксплуатация стоят дороже.По оценке EIA, стоимость установки простого цикла составляет около 389 долларов США / кВт, тогда как стоимость электростанций комбинированного цикла составляет 500-550 долларов США / кВт. [6]


На использование природного газа приходится около 23% мирового производства электроэнергии (см. Визуализацию данных ниже). Он уступает только углю, и ожидается, что в ближайшие годы доля природного газа будет расти. Это означает, что вклад природного газа в изменение климата будет продолжать расти.

Эксплуатация

Газовые турбины теоретически просты и состоят из трех основных частей, как показано на рисунке 2: [7]

  1. Компрессор: Забирает воздух снаружи турбины и увеличивает его давление.
  2. Камера сгорания: Сжигает топливо и производит газ под высоким давлением и высокой скоростью.
  3. Турбина: Забирает энергию из газа, поступающего из камеры сгорания.
Рисунок 2. Схема газотурбинного двигателя. [8]

Комбинированный цикл

Простой цикл здесь останавливается, однако комбинированный цикл выходит за рамки этого, чтобы использовать больше энергии, создаваемой при сгорании. Выхлопные газы направляются к следующему агрегату, называемому парогенератором -утилизатором тепла (HRSG). [9] HRSG — это, по сути, теплообменник, в котором горячие газы превращают предварительно нагретую воду в пар. Затем пар расширяется через турбину, вырабатывая электричество. Как только пар проходит, он конденсируется и возвращается в цикл.

Когенерация

Установки, работающие на природном газе, вырабатывают отходящее тепло, как и все тепловые двигатели. Иногда это отработанное тепло улавливается для обогрева домов или для промышленного использования. Этот процесс известен как когенерация.

Производство электроэнергии в мире: природный газ

На карте ниже показано, из каких первичных источников энергии разные страны производят электроэнергию.Природный газ отображается красным цветом. Нажмите на регион, чтобы увеличить группу стран, затем нажмите на страну, чтобы увидеть, откуда поступает электричество. Известные страны включают США, Россию, Саудовскую Аравию и Иран.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

  1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2e/Surgut_%28060%29.jpg
  2. ↑ Исследовательский отчет Института права окружающей среды, «Чистая энергия — преимущества и издержки перехода от угольной генерации к современным энергетическим технологиям», 2-е издание, май 2001 г.
  3. ↑ Выбросы углекислого газа и метана не включены в качество воздуха. При сжигании природного газа выделяются оба фактора, поэтому он способствует изменению климата, улучшая при этом качество воздуха.
  4. ↑ Т. Джонсон и Д. Кейт, «Ископаемое электричество и секвестрация CO2: как цены на природный газ, начальные условия и модернизация определяют стоимость контроля выбросов CO2», Energy Policy, vol. 32, нет. 3. С. 367-382, 2004.
  5. ↑ Siemens, Отчет об эффективности парогазовой электростанции [Online], Доступно: http: // www. siemens.com/innovation/en/news/2011/efficiency-record-of-combined-cycle-power-plant.htm
  6. ↑ Пол Бриз. (2005) Power Generation Technologies [Электронная книга], Доступно: https://books.google.co.uk/books?id=D9qSDgTbRZoC&pg=PA59&dq=%22Simple+cycle+combustion+turbine%22&hl=en&sa=X&ei= 8A4sUYaND4vA9QSSqIDIDw # v = onepage & q =% 22Simple% 20cycle% 20combustion% 20turbine% 22 & f = false
  7. ↑ Брэйн, Маршалл. «Как работают газотурбинные двигатели» 01 апреля 2000 г.HowStuffWorks.com. [Online], доступно: 28 мая 2015 г.
  8. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
  9. ↑ Wartsila, Установка комбинированного цикла для выработки электроэнергии: Введение [Online], Доступно: http://www.wartsila.com/power-plants/learning-center/technical-comparisons/combined-cycle-plant-for- производство электроэнергии

Электростанция, работающая на природном газе — Энергетическое образование

Рисунок 1.Электростанция Сургут-2 в России — крупнейшая газовая электростанция в мире. [1] (по состоянию на 2019 год)

Электростанции, работающие на природном газе , вырабатывают электроэнергию за счет сжигания природного газа в качестве топлива. Существует много типов электростанций, работающих на природном газе, которые вырабатывают электроэнергию, но служат для разных целей. Все газовые заводы используют газовые турбины; Добавляется природный газ вместе с потоком воздуха, который сгорает и расширяется через эту турбину, заставляя генератор вращать магнит, производя электричество.Из-за второго закона термодинамики в результате этого процесса возникает отходящее тепло. Некоторые заводы по производству природного газа также используют это отработанное тепло, что объясняется ниже.

Электростанции, работающие на природном газе, дешевы и быстро строятся. Они также обладают очень высокой термодинамической эффективностью по сравнению с другими электростанциями. Сжигание природного газа производит меньше загрязняющих веществ, таких как NOx, SOx и твердые частицы, чем уголь и нефть. [2] С другой стороны, газовые электростанции имеют значительно более высокие выбросы, чем атомные электростанции.Это означает, что качество воздуха имеет тенденцию улучшаться (т. Е. Уменьшает смог) при переходе на газовые электростанции с угольных электростанций, но атомная энергетика делает еще больше для улучшения качества воздуха.

Несмотря на улучшение качества воздуха, газовые заводы вносят значительный вклад в изменение климата, и этот вклад растет (см. «Загрязняющие вещества против парниковых газов»). [3] Электростанции, работающие на природном газе, производят значительное количество двуокиси углерода, хотя и меньше, чем угольные станции. С другой стороны, процесс доставки природного газа от места его добычи на электростанции приводит к значительному выбросу метана (природного газа, который просачивается в атмосферу).Пока газовые электростанции используются для производства электроэнергии, их выбросы будут опасным образом нагревать планету.

Типы

Есть два типа электростанций, работающих на природном газе: Газовые установки простого цикла и Парогазовые установки . Первый состоит из газовой турбины, соединенной с генератором, а второй состоит из установки простого цикла в сочетании с другим двигателем внешнего сгорания, работающим по циклу Ренкина — отсюда и название «комбинированный цикл».

Простой цикл проще, но менее эффективен, чем комбинированный. Однако электростанции простого цикла могут работать быстрее, чем угольные электростанции или атомные станции. Это означает, что их можно включать и выключать быстрее, чтобы удовлетворить потребности общества в электроэнергии. [4] Часто требуется в сети с ветроэнергетикой и солнечной энергией, его цель — удовлетворить меняющиеся потребности общества в электроэнергии, известные как пиковая мощность. Установки с комбинированным циклом более эффективны, поскольку в них используются горячие выхлопные газы, которые в противном случае были бы выведены из системы. Эти выхлопные газы используются для превращения воды в пар, который затем может вращать другую турбину и производить больше электроэнергии. Тепловой КПД комбинированного цикла может достигать 60%. [5] Кроме того, эти станции производят треть отработанного тепла станции с КПД 33% (например, типичная атомная электростанция или старая угольная электростанция). Дополнительную информацию см. На странице термического КПД.

Стоимость электростанций с комбинированным циклом обычно выше, поскольку их строительство и эксплуатация стоят дороже.По оценке EIA, стоимость установки простого цикла составляет около 389 долларов США / кВт, тогда как стоимость электростанций комбинированного цикла составляет 500-550 долларов США / кВт. [6]


На использование природного газа приходится около 23% мирового производства электроэнергии (см. Визуализацию данных ниже). Он уступает только углю, и ожидается, что в ближайшие годы доля природного газа будет расти. Это означает, что вклад природного газа в изменение климата будет продолжать расти.

Эксплуатация

Газовые турбины теоретически просты и состоят из трех основных частей, как показано на рисунке 2: [7]

  1. Компрессор: Забирает воздух снаружи турбины и увеличивает его давление.
  2. Камера сгорания: Сжигает топливо и производит газ под высоким давлением и высокой скоростью.
  3. Турбина: Забирает энергию из газа, поступающего из камеры сгорания.
Рисунок 2. Схема газотурбинного двигателя. [8]

Комбинированный цикл

Простой цикл здесь останавливается, однако комбинированный цикл выходит за рамки этого, чтобы использовать больше энергии, создаваемой при сгорании. Выхлопные газы направляются к следующему агрегату, называемому парогенератором -утилизатором тепла (HRSG). [9] HRSG — это, по сути, теплообменник, в котором горячие газы превращают предварительно нагретую воду в пар. Затем пар расширяется через турбину, вырабатывая электричество. Как только пар проходит, он конденсируется и возвращается в цикл.

Когенерация

Установки, работающие на природном газе, вырабатывают отходящее тепло, как и все тепловые двигатели. Иногда это отработанное тепло улавливается для обогрева домов или для промышленного использования. Этот процесс известен как когенерация.

Производство электроэнергии в мире: природный газ

На карте ниже показано, из каких первичных источников энергии разные страны производят электроэнергию.Природный газ отображается красным цветом. Нажмите на регион, чтобы увеличить группу стран, затем нажмите на страну, чтобы увидеть, откуда поступает электричество. Известные страны включают США, Россию, Саудовскую Аравию и Иран.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

  1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2e/Surgut_%28060%29.jpg
  2. ↑ Исследовательский отчет Института права окружающей среды, «Чистая энергия — преимущества и издержки перехода от угольной генерации к современным энергетическим технологиям», 2-е издание, май 2001 г.
  3. ↑ Выбросы углекислого газа и метана не включены в качество воздуха. При сжигании природного газа выделяются оба фактора, поэтому он способствует изменению климата, улучшая при этом качество воздуха.
  4. ↑ Т. Джонсон и Д. Кейт, «Ископаемое электричество и секвестрация CO2: как цены на природный газ, начальные условия и модернизация определяют стоимость контроля выбросов CO2», Energy Policy, vol. 32, нет. 3. С. 367-382, 2004.
  5. ↑ Siemens, Отчет об эффективности парогазовой электростанции [Online], Доступно: http: // www.siemens.com/innovation/en/news/2011/efficiency-record-of-combined-cycle-power-plant.htm
  6. ↑ Пол Бриз. (2005) Power Generation Technologies [Электронная книга], Доступно: https://books.google.co.uk/books?id=D9qSDgTbRZoC&pg=PA59&dq=%22Simple+cycle+combustion+turbine%22&hl=en&sa=X&ei= 8A4sUYaND4vA9QSSqIDIDw # v = onepage & q =% 22Simple% 20cycle% 20combustion% 20turbine% 22 & f = false
  7. ↑ Брэйн, Маршалл. «Как работают газотурбинные двигатели» 01 апреля 2000 г.HowStuffWorks.com. [Online], доступно: 28 мая 2015 г.
  8. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
  9. ↑ Wartsila, Установка комбинированного цикла для выработки электроэнергии: Введение [Online], Доступно: http://www.wartsila.com/power-plants/learning-center/technical-comparisons/combined-cycle-plant-for- производство электроэнергии

Руководство пользователя электростанций, работающих на природном газе

С возобновляемыми источниками энергии и природного газа все более доминирующие игроки в новом США.S. производство электроэнергии, выбор типа газовых заводов для строительства становится решающим.

В 2013 году США построили не новую атомную электростанцию ​​и 1543 мегаватт угля, а 7 285 мегаватт природного газа, 1559 мегаватт ветра и 3897 мегаватт солнечной энергии. За первые три месяца 2014 года США не добавили новых атомных электростанций или угля, но добавили 90 мегаватт природного газа, 427 мегаватт ветра и 584 мегаватт солнечной энергии.

«Мощность базовой нагрузки — это основа сети», — пояснил генеральный директор GE Power & Water Advanced Gas Turbines Гай Делеонардо.«Но когда светит солнце или дует ветер, вы берете их, потому что там нет затрат на топливо. Это вызывает потребность в гибкости ».

«Ветер и солнце находятся во власти матери-природы», — сказал менеджер по продукции ABB Ричард В., Весел. «Ветер может сместиться за минуту, облака могут заслонить солнце за доли минуты».

Делеонардо и Весел согласились, что у ядерной и угольной отраслей мало гибкости.

«Преимущество природного газа в том, что станции могут быть построены за год или меньше в самых разных конфигурациях», — сказал Весел.

Какой тип газовой турбины выбрать?

По словам Делеонардо, в основе вопроса о том, какой тип газовой турбины выбрать, лежат два фактора: количество и экономичность необходимой мощности и миссия завода.

В Калифорнии широко распространены заводы по возобновляемым источникам энергии и природного газа. Лидеры внимательно изучают варианты выполнения требований о закрытии предприятий по охлаждению ископаемого топлива и увеличению доли возобновляемых источников энергии до 33%.

По словам независимого системного оператора Калифорнии, гибкость ресурса заключается в его способности удовлетворять три типа «операционных потребностей»:

  • крутые подъемы или спуски системы, которые могут происходить много раз в день и изменяться в зависимости от месяца или сезона;
  • резкое повышение или понижение внутричасовой изменчивости системы, которая может меняться в зависимости от месяца или сезона; и
  • услуга посекундного регулирования для поддержания системной частоты.

«Сегодня необходимо модернизировать существующие заводы новыми газовыми турбинами, подобными тем, которые производит GE, с более быстрым запуском, более быстрым разгоном и более высокой эффективностью», — признал исполнительный директор Центра энергоэффективности и возобновляемых источников энергии В. Джон Уайт. «Они позволяют НЕ использовать их, когда есть возобновляемые источники энергии, и позволяют выдерживать пиковые нагрузки».

GE и Alstom являются одними из лидеров в разработке очень гибких, высокопроизводительных газовых турбин комбинированного цикла, способных обеспечивать быстрое изменение скорости и отслеживание нагрузки.Это «комбинированный цикл», потому что природный газ сжигается в одном цикле, а в другом цикле тепло выхлопных газов системы улавливается и используется для нагрева воды до пара, который приводит в движение турбину.

Газовая турбина 9HA

компании GE

Продукты

GE F-класса и H-класса могут быть сконфигурированы на мощность 400 мегаватт и больше, запускаться через пятнадцать минут, быстро менять нагрузку и экономично. Турбины Alstom класса GT 24, 26 и 13 аналогичны по мощности, скорости разгона, эффективности и стоимости.

Газовая турбина Alstom GT13E2

Но ни один из них не отвечает требованиям посекундного регулирования. Это то, что делают пиковые турбины на базе авиационных двигателей, такие как LMS100 от GE или GT11 от Alstom.

Пиковые значения в сравнении с комбинированным циклом

«Некоторые люди называют пики простым циклом», — объяснил генеральный директор SolarReserve Кевин Смит, который построил газовые электростанции, прежде чем приступить к строительству солнечных электростанций, включая спроектированные Rocketdyne солнечные электростанции с хранилищами расплавленной соли, которые обеспечивают управляемую электроэнергию.

«Пикер похож на реактивный двигатель, — сказал Смит. «Чтобы сделать его более рентабельным и эффективным, вы добавляете серверную часть с рекуперацией тепла. Это делает его более дорогим и эффективным. Но медленнее, чтобы начать ».

Чтобы быть рентабельными, электростанции с комбинированным циклом должны работать от 30% до 70% времени. Но пики предназначены для работы менее 10% времени, только в периоды очень высокого спроса, сказал Смит. «Когда вы находитесь на грани того, что может предоставить система, вы запускаете свои пикировщики.”

По оценке Смита, установка комбинированного цикла может иметь общие капитальные затраты от 0,07 доллара за киловатт-час до 0,08 доллара за киловатт-час, если цены на природный газ останутся на уровне 5 долларов за миллион БТЕ.

Стоимость топлива для пика будет такой же, а его капитальные затраты будут меньше. Но эти затраты связаны с гораздо меньшей мощностью и гораздо меньшим количеством часов работы, в результате чего цена на электроэнергию составляет 0,12 доллара за киловатт-час или 0,15 доллара за киловатт-час, правда, только в периоды пикового спроса, когда цены на электроэнергию высоки, признал Смит.

Установки комбинированного цикла обычно финансируются коммунальными предприятиями, сказал Делеонардо. Но на рынке, где много ветровой или солнечной энергии с высоким пиковым спросом, независимый производитель электроэнергии может создать пик. «Это более рискованное вложение, но оно позволяет получить высокую отдачу от регулирования и пикового бритья».

«Газ — это мост», — сказал Весел. «Строить новый гибкий газ более экономично, чем модернизировать существующую угольную и ядерную генерацию, и необходимость в этом продлится в течение всего срока службы всего, что построено сейчас.”

«Текущее видение — диспетчеризация, — сказал Уайт, — но видение должно включать больше, чем диспетчеризацию, и потребует много нового мышления. Нагрузку можно удовлетворить с помощью других опций, таких как хранение энергии и управление спросом. Новый быстрый природный газ не должен быть вариантом по умолчанию ».

Большой новый газовый завод вводится в коммерческую эксплуатацию в Техасе

Электростанция округа Монтгомери, двухблочная электростанция комбинированного цикла мощностью 993 МВт, работающая на природном газе, начала коммерческую эксплуатацию в январе.1, Entergy Texas Inc. и McDermott International Ltd. сообщили 13 января. Завод, расположенный на существующем участке Entergy Lewis Creek недалеко от Уиллиса, штат Техас, примерно в 50 милях к северу от Хьюстона, как сообщается, был введен в эксплуатацию «значительно раньше запланированного срока», по словам Салли Райнер, президента и генерального директора Entergy Texas.

Завод включает газовые турбины Mitsubishi Power, котлы-утилизаторы Nooter Eriksen и паровую турбину Toshiba. Макдермотт сказал, что строительство было завершено с «нулевым уровнем происшествий с временной потерей трудоспособности».”

Entergy заявила, что завершение строительства электростанции округа Монтгомери (MCPS, рис. 1) является последним шагом в ее плане по модернизации инфраструктуры для лучшего обслуживания клиентов в Техасе. Во время церемонии закладки фундамента MCPS в феврале 2019 года Райнер сказал: «Это первая электростанция, которую мы построили в Техасе с 1979 года, и она будет обеспечивать отличное долгосрочное и надежное обслуживание наших клиентов здесь, в Техасе. И это будет эффективное устройство, которое поможет снизить счета потребителей на топливо и будет действительно обеспечивать безопасную и надежную электроэнергию на долгие годы вперед.«В течение следующих трех лет Entergy Texas планирует инвестировать 2,1 миллиарда долларов в модернизацию нового поколения, передачи и распределения, чтобы удовлетворить растущий спрос, заменить устаревшую инфраструктуру и улучшить обслуживание клиентов на юго-востоке Техаса.

1. Электростанция округа Монтгомери — это двухблочная электростанция с комбинированным циклом, расположенная недалеко от Уиллиса, штат Техас. Предоставлено: Entergy Texas

В своем заявлении Марк Косио, старший вице-президент McDermott по Северной, Центральной и Южной Америке, поздравил команду проекта MCPS с завершением работы с опережением графика.«Их ориентация на безопасность, тесное сотрудничество с клиентом и выполнение плана выполнения от начала проекта до закрытия — особенно во время пандемии — все это отличительные черты One McDermott Way», — сказал он.

«Завод не только удовлетворит потребности наших клиентов сегодня, повысив надежность и обеспечив значительную экономию, но и подготовит наш регион к будущему росту», — говорится в заявлении Райнера. «Благодарю Комиссию по коммунальным предприятиям, заинтересованные стороны на уровне штата и на местном уровне за их партнерство и поддержку в создании этого современного и эффективного завода в нашем регионе», — добавила она.

Компания Mitsubishi Power ранее сообщала, что две газовые турбины, установленные на MCPS, являются версиями ее G-серии с воздушным охлаждением. Когда был объявлен заказ, Пол Браунинг, президент и генеральный директор Mitsubishi Power Americas, сказал: «Электростанция будет оснащена проверенными технологиями газовых турбин передового класса для повышения эффективности и сокращения выбросов. Мы также добавим цифровые возможности MHPS TOMONI для улучшения связи с Entergy Texas. Это позволяет нам использовать облачную аналитику больших данных и машинное обучение, чтобы использовать огромные объемы данных, которые генерируются во время работы завода, обеспечивая оптимальную производительность, гибкость и надежность электростанции.

Entergy Texas обеспечивает электроэнергией около 461 000 потребителей в 27 округах. Она является частью Entergy Corp., которая владеет и управляет электростанциями мощностью около 30 ГВт и поставляет электроэнергию примерно 2,9 миллионам потребителей коммунальных услуг в Арканзасе, Луизиане, Миссисипи и Техасе.

Аарон Ларсон — исполнительный редактор POWER (@AaronL_Power, @POWERmagazine).

Создание перспективного газа для наступающего безуглеродного мира

Пойдет ли производство газа по тому же пути, что и уголь? Будет ли заброшена строящаяся сегодня газовая энергетика через 30 лет? Как можно серьезно относиться к изменению климата и при этом наращивать производство электроэнергии на газе?

Поскольку правительства, коммунальные предприятия и частные предприятия продолжают устанавливать агрессивные цели по нулевым выбросам, это трудные вопросы, которые задают электроэнергетической отрасли и любому игроку, рассматривающему возможность создания новой газовой энергетики.

По общему признанию, отраслевые прогнозы относительно будущего производства газа сильно различаются, и некоторые предсказывают его неизбежный крах. Стоимость возобновляемых источников энергии и аккумуляторных систем хранения энергии (BESS) продолжает снижаться, а давление общества по устранению источников углекислого газа растет с каждым днем.

Джейсон Роуэлл из Black & Veatch

Даже имея надежную проформу для конкретного предприятия, руководители коммунальных предприятий сталкиваются со все более непредсказуемыми рыночными сценариями, поскольку они оценивают потенциал высокой отдачи от инвестиций в активы, выделяющие углерод, в течение их 20–30-летнего жизненного цикла.

Хотя эти обстоятельства вносят ощутимый элемент сомнения в будущее газовой генерации, правда в том, что ее исчезновение далеко не неизбежно. Владельцы и операторы коммунальных предприятий могут стабилизировать прогнозируемую стоимость своих газовых заводов, спроектировав новые станции для внедрения технологий в будущем, а также сделав стабильные плановые инвестиции в существующие объекты, которые позволят этим активам генерировать очень гибкую, управляемую мощность с уменьшающейся — и в конечном итоге нулевой — выбросы углерода (сценарий с нулевым показателем).

Достижение целей

Многие представители электроэнергетики сохраняют уверенность, продолжая идти по пути достижения первых 70% запланированных сокращений выбросов. Большинство коммунальных предприятий сообщают, что они собираются вывести из строя свои угольные электростанции — некоторые из крупнейших источников выбросов CO 2 — и заменить многие из этих активов возобновляемой генерацией.

Хотя это служит достижению цели чистого нуля, обратная сторона заключается в том, что эти коммунальные предприятия заменяют надежные, управляемые генерирующие активы на прерывистый источник энергии.Таким образом, чтобы достичь подхода с нулевым показателем сети, электроэнергетика должна внедрять решения, которые обеспечивают очень гибкую, управляемую генерацию для поддержания надежности и отказоустойчивости сети.

Современные передовые газотурбинные генераторы удовлетворяют эту потребность. В простом цикле они могут подавать в сеть более 400 МВт за 10 минут и рассчитаны на достижение полной нагрузки комбинированного цикла в течение от 30 минут до одного часа. Газовые заводы теперь могут переключаться на исключительно низкие нагрузки — в некоторых случаях менее 25% от их базовой нагрузки — и могут наращивать нагрузку от 10% до 15% своей полной нагрузки в минуту.Кроме того, во второй половине этого десятилетия эффективность газотурбинных установок начнет превышать 65%.

Это художественный рендеринг планируемой электростанции с комбинированным циклом мощностью 660 МВт, расположенной на юге США, которая должна быть введена в эксплуатацию в 2023 году. Предоставлено: Black & Veatch

Многие отраслевые прогнозы прогнозируют, что цены на газ останутся на исторически низком уровне в течение следующие несколько десятилетий, что делает производство газа экономически эффективным топливом для гибкой, управляемой генерации. Эта более низкая цена в сочетании с эффектом масштаба приводит к более низкой цене за кВт, что отражено в цене от 2 до 3 долларов за миллион БТЕ, которую мы наблюдали за последние несколько лет.

Доступность газа становится еще более убедительной, если учесть, насколько хорошо он дополняет солнечную и ветровую генерацию, предлагая более сбалансированный портфель электроэнергии, который одновременно снижает выбросы углерода и поддерживает надежное энергоснабжение. За последние пять лет массовое наращивание газовой, солнечной и ветровой генерации привело к массовому выводу из эксплуатации угольных электростанций. В результате в 2019 году в США произошло наибольшее абсолютное сокращение выбросов углекислого газа — сокращение на 140 миллионов тонн, по данным Международного энергетического агентства.

Учитывая его стоимость, гибкость и профиль выбросов, производство газовых турбин займет место в нашем топливном балансе на долгие годы. У него также есть четкий путь к тому, чтобы стать еще чище, превратив его в технологию, которая может помочь поставщикам электроэнергии вносить все больший вклад в выполнение своих обязательств по нулевому уровню.

Путь к нулевому значению производства газа

Перспективное производство газа в основном означает проектирование завода, который будет оставаться конкурентоспособным в мире с нулевыми показателями. Таким образом, выбросы углерода необходимо будет сократить, но электростанции, работающие на природном газе, могут продолжать работать после 2050 года без механизма улавливания углерода за счет использования альтернативных средств компенсации.Это будет сделано путем перехода на низкоуглеродные виды топлива, такие как водород, или путем использования и хранения улавливания углерода (CCUS). Ориентация на будущее означает включение проектных положений для обоих путей, а также гибкость проектирования для работы в диапазоне от накопления энергии до обслуживания базовой нагрузки.

Водород

Последние передовые газовые турбины могут содержать от 30% до 50% водородного топлива, и каждый из основных производителей газовых турбин добивается значительного прогресса на пути к сжиганию 100% водородного топлива в течение этого десятилетия. Фактически, большие газотурбинные установки могут сжигать больше водорода, чем обычно позволяет электроснабжение.

Новейшие газовые турбины усовершенствованного класса и несколько более старых моделей будут модернизированы с использованием более нового оборудования для достижения более высокого содержания водорода, до 100%. Многие газовые турбины меньшего размера сегодня обладают значительными возможностями сжигания водорода, и ожидается, что производители оригинального оборудования разработают усовершенствованные технологии, чтобы системы можно было модернизировать в этих машинах.

С точки зрения достижения цели «нулевой результат», газотурбинные установки, работающие на водороде, сохранят свои возможности производительности мирового класса, выбрасывая только воду.Таким образом, при рассмотрении возможности получения положительной прибыли от газогенераторной установки, коммунальные предприятия и инвесторы должны планировать переход на 100% водород и другие перспективные низкоуглеродные виды топлива в качестве альтернативы.

Улавливание, использование и улавливание углерода

Другой технологический сектор, добившийся значительного прогресса, — это CCUS, который, как утверждает Центр климатических и энергетических решений (C2ES), может улавливать более 90% выбросов углекислого газа, которые в настоящее время производятся электростанциями и промышленными объектами.

В настоящее время коммерциализированные системы улавливания углерода на основе амина обычно не рентабельны для добавления к установкам, работающим на природном газе. Однако многие новые технологии улавливания являются многообещающими, как и технологии утилизации, которые производят углеродные продукты с более высокой экономической ценностью, чем диоксид углерода. Мы ожидаем, что к 2040 году для электростанций, работающих на природном газе, механизмы снижения выбросов углерода начнут обеспечивать экономию от масштаба. Промышленные предприятия, которые имеют потоки с более высокой концентрацией углекислого газа, такие как цементные и паровые установки риформинга метана, начнут использовать системы CCUS на десятилетие раньше, служа ориентиром для энергетики.

Технологии

CCUS могут быть легко учтены при планировании новых заводов и, как правило, могут быть модернизированы на существующих заводах. Эта гибкая реализация и высокая скорость улавливания углерода делают CCUS привлекательным вариантом для перспективных газовых электростанций.

Требования к проекту завода

Широкое внедрение низкоуглеродных видов топлива и CCUS потребует времени, но фундаментальные работы уже ведутся. Например, проект IPA Intermountain Power Renewal Project будет иметь коммерческую гарантию, способную смешивать 30% -ный зеленый водород при коммерческой эксплуатации в 2025 году, с планами по увеличению использования водорода до 100% к 2045 году.В США также есть несколько заводов, рассматривающих возможность модернизации системы улавливания углерода для повышения нефтеотдачи.

Хотя экономические и производственные показатели делают водород и CCUS привлекательными вариантами для перспективных газовых генерирующих активов, не менее важно учитывать необходимые элементы конструкции, которые будут способствовать долгосрочному внедрению этих инновационных технологий.

Во-первых, необходимо выделить надлежащее пространство в правильных местах, чтобы в будущем можно было добавить определенное оборудование, которое может потребоваться для переработки топлива или углерода (например,г., хранение, смешивание, прессование, обработка и т. д.).

В дополнение к разрешению использования низкоуглеродного топлива или модернизации CCUS, коммунальные предприятия должны планировать рентабельное повышение производительности и проектировать каждую станцию ​​так, чтобы она обслуживала базовые, периодические и вспомогательные рынки в течение всего срока ее службы. Несколько ключевых функций гибкости, которые всегда следует учитывать, включают:

• Включение, как минимум, умеренного сжигания в воздуховоде в первоначальный проект станции позволяет внедрить модернизацию газовой турбины, которая может привести к значительному повышению производительности в течение всего срока службы станции, сохраняя ее в верхней части заказа на отгрузку.

• Не ограничиваясь тепловой мощностью при базовой нагрузке, она предназначена для поддержания низкой тепловой мощности в широком рабочем диапазоне.

• Проектирование вспомогательных услуг и услуг по обеспечению надежности сети и, возможно, даже в качестве хранилища энергии после 2050 года.

  • Рассмотрите конфигурацию (например, рассмотрите несколько поездов 1 × 1 по сравнению с конфигурациями 2 × 1 и 3 × 1).
  • Дизайн и допуск для сверхнизкого диапазона изменения, даже с учетом «стояночных» нагрузок, для минимизации выбросов и затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание при низких расценках.
  • Конструкция для быстрого пуска и высоких скоростей разгона.
  • Включить допуски на проектирование для будущей интеграции перспективных технологий хранения тепловой энергии.

Установки, работающие на природном газе, обеспечивают неограниченные возможности хранения энергии в сети, что позволяет ускорить внедрение возобновляемых источников энергии. Правильно спроектированные электростанции, работающие на природном газе, будут продолжать повышать свою эффективность мирового класса выше 65%, при этом снижая свои выбросы без каких-либо изменений в топливе или добавления углерода.Поскольку низкоуглеродное топливо и технологии CCUS станут более экономически привлекательными в течение следующих 10-20 лет, газотурбинные установки сохранят свою ценность в качестве основного источника электроэнергии, обеспечивающего отказоустойчивость и надежность сети при низких затратах.

Чистое будущее газа

Black & Veatch твердо верит в ценность возобновляемых источников энергии, новых технологий, таких как CCUS, и природного газа как ключевых факторов создания устойчивой инфраструктуры в глобальном масштабе.Сегодняшние высокоэффективные установки, работающие на природном газе, обеспечивают значительное сокращение выбросов углекислого газа по сравнению с установками, работающими на угле даже в сверхкритическом состоянии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *