alinea.by

Преимущества автономных электростанций на базе микротурбин Capstone

 

Навигация по описанию газотурбинных установок Capstone:

ООО "Алинея ТМ" является дилером ООО "БПЦ Инжиниринг" в Республике Беларусь

  • Высокая экономическая эффективность. Окупаемость инвестиций в строительство тепловых электростанций в среднем 2–4 года, доходность проектов свыше 30%, себестоимость выработки электроэнергии тепловыми электростанциями на базе мик-ротурбин в 2 раза ниже сетевых тарифов.

  • Высокая энергоэффективность и энергосбережение. Получение максимальной отдачи за счет когенерации и тригенерации (КПД газовой турбины Capstone достигает 92%), коэффициент использования топлива свыше 90%.

  • Низкие затраты на строительство автономных электростанций. Не требуется больших финансовых и трудовых затрат на проектирование и строительство тепловых электростанций, монтажные работы и пуско-наладку оборудования тепловых элек-тростанций за счет легкости установки и запуска микротурбин в работу. Отсутствие дополнительных затрат на создание высо-ких дымовых труб и специального фундамента.

  • Низкие эксплуатационные затраты. Отсутствие охлаждающей жидкости, смазок и лубрикантов, потребность в сервисном обслуживании газотурбинных электростанций не чаще 1 раза в 8000 часов, ресурс до капитального ремонта — до 60 000 часов.

  • Компактность и мобильность. Небольшие размеры газотурбинных электростанций Capstone, возможность быстрого подключения дополнительных энергоблоков к уже работающей станции.

  • Короткие сроки ввода в эксплуатацию. Средний срок ввода газотурбинной электростанции в эксплуатацию — 9–15 месяцев.

  • Высокая степень автоматизации. Возможность работы тепловой электростанции в автоматическом режиме, не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала, программирование режимов работы микротурбин Capstone на любой период времени, возможность удаленного управления (например, через интернет) работой любого количества микротурбин из любой точки земного шара.

  • Масштабируемость и модульность. Широкий диапазон мощностей микротурбинных установок от 15 кВт до 20 МВт, поставка блоками необходимой мощности.

  • Высокая надежность автономных электростанций. За счет внутреннего резервирования, модульности, возможности резервирования от централизованной сети.

  • Низкие выбросы загрязняющих веществ. Согласно СТБ 2373-2014 «Установки энергетические с двигателями внутреннего сгорания. Нормы выбросов загрязняющих веществ» микротурбинные установки имеют низкий выброс загрязняющих веществ (NOx и СО) и работают без установки катализатора выхлопных газов. Аналогичные выбросы газопоршневых установок превы-шают нормы СТБ 2373-2014. Вариант снижения выбросов у них возможен путем установки катализатора выхлопных газов с применением аммиака, что сразу обозначает такой объект, как повышенной зоной опасности с соответствующим регламентом и нормами по обслуживанию и выполнению работ. Исходя из этого можно сказать, что стоимость вложений в ГПА станет выше на стоимость установки катализатора выхлопных газов и его обслуживания.
Микротурбинный двигатель C30 Микротурбинный двигатель C65

Сравнение технологий:

Микрогазотурбинные установки / Газопоршневые двигатели

Параметры сравнения:

Технические показатели

  • Энергоэффективность (значения валовых и удельных показателей работы оборудования и расходов ресурсов);
  • Топливная эффективность;
  • Эластичность (диапазон изменения мощности, вырабатываемой установкой);
  • Компактность (занимаемое пространство для размещения оборудования) и масса;
  • Периодичность сервисного обслуживания и ремонтов.

Экономические показатели

  • Капитальные затраты на реализацию проекта;
  • Эксплуатационные затраты;
  • Затраты на капитальный ремонт.

Экологические показатели

  • Экологичность (содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах);
  • Уровень шума и вибраций (распространение акустического излучения и динамической нагрузки, передаваемой на основание под размещенным оборудованием).

Для сравнения эффективности когенерационных технологий на базе микро-газотурбинных установок (микро-ГТУ) и газопоршневых агрегатов (ГПА) принята мощность сопоставляемого оборудования ~1000 кВт.

Сравнение проводится на основе:

Газопоршневой установки (ГПА) Jenbacher 320 GS-N.LC единичной установленной электрической мощностью Nэ=1051 кВт Микрогазотурбинной установки (микро-ГТУ) Capstone C1000 единичной установленной электрической мощностью Nэ=1000 кВт
Газопоршневая установка J320 Микротурбина Capstone C100

Схема мини-ТЭЦ на базе ГПА
Схема мини-ТЭЦ на базе ГПА

Сравнение эксплуатационной эффективности

Наименование Размерность Микро-ГТУ С1000 ГПА J320 GS-N.LC
КПД когенерационной установки % 80,8% 84,6
в том числе электрический % 34,1% 39,8
в том числе тепловой % 46,7% 44,8
Компактность:
  • установка
  • площадка
м2 21,84
83,52
30,50
100,10
Число часов использования установленной мощности час/год 8592 8016
Годовой объем отпуска т/э тыс.Гкал 10,121 8,257
Годовой объем отпуска э/э млн.кВт*ч 8,592 8,169
Годовой расход топлива тыс.тут 3,093 2,629
Эластичность % 0…100 40…100
Периодичность сервиса Часов 8000 2000

Диапазон мощностей и нагрузки

Наименование Микро-ГТУ С1000 ГПА J320 GS-N.LC
Параллельно Автономно
Диапазон регулирования электрической мощности 0…100% 0…100% 40…100%
150% - 10 секунд
125% - 30 секунд
110% - 60 секунд
Моментальный набор нагрузки 100% 20%

Кластерный принцип устройства микро-ГТУ С1000 (в едином корпусе установлены 5 турбогенераторных блоков С200) позволяет в случае снижения нагрузки потребителя либо снижать выработку пропорционально на каждой турбине С200, либо разгружать какую-то одну турбину.

Оптимальный режим такого регулирования определяется системой автоматики всей установки. Потому в случае снижения общей нагрузки до 20% будут выведены из работы четыре из пяти турбин С200. Оставшаяся одна турбина будет работать в своей номинальной загрузке с номинальным значением электрического КПД. Резкое снижение КПД микротурбины (до min 12%) начинается со значений загрузки ~40% от ее номинальной мощности, что в отношении всего блока С1000 соответствует 8% номинальной мощности. Потому правильный выбор мощности микро-ГТУ для конкретного объекта позволяет ей работать с номинальным значением электрического КПД в широчайшем диапазоне загрузки (8...100%)


В то же время снижение электрического КПД ГПА начинается сразу вслед за снижением загрузки установки. Оптимальный диапазон работы газотурбинного двигателя – 50...100%, при этом желательно плавное изменение загрузки и продолжительная работа на конкретной установившейся мощности из этого диапазона. В случае снижения загрузки ниже 50 % (кратковременные минимумы около 40% в течение 1...2 часов) необходимо периодическое повышение мощности установки до уровня более 60%.

Сравнение периодичности сервисного обслуживания и ремонтов.

Наименование Размерность Микро-ГТУ С1000 ГПА J320 GS-N.LC
Природный газ высокого давления Природный газ низкого давления
Сервисное обслуживание
Периодичность час 8 000 2 000
Продолжительность час 8 9
Замена масла
Периодичность час не потребляется 8 000 2 000
Капитальный ремонт
Периодичность час 60 000 60 000
Продолжительность час 32 1 500

Периодичность сервисного обслуживания микро-ГТУ в 4 раза реже, чем периодичность обслуживания ГПА, продолжительность капремонта ГПА в 47 раз больше, чем продолжительность капремонта микро-ГТУ.


Удельный расход масла на ГПА J320 GS-N.LC составляет 0,3 г/кВт*ч, на микро-ГТУ С1000 LPNG – 0,00096 г/кВт*ч (заливается один раз в 8000 часов во время сервисного обслуживания в объеме 10 литров для работы дожимного компрессора). Таким образом, расход масла на ГПА в 312,5 раз выше, чем дожимным компрессором микро-ГТУ, потребляющей газ низкого давления.

Сравнение пространства, необходимого для размещения оборудования

Наименование Размерность Микро-ГТУ С1000 ГПА J320 GS-N.LC
Габариты установки
Длина мм 9 100 12 200
Ширина мм 2 400 2 500
высота мм 2 900 2 600
площадь м2 21,84 30,50
Габариты с системой утилизации тепла и учетом зон обслуживания
длина мм 14 400 18 200
ширина мм 5 800 5 500
высота мм 3 500 4 720
площадь м2 83,52 100,10
Масса кг 17191 28 000

Требуемая для установки микро-ГТУ С1000 площадь в 1,2 раза меньше, чем для ГПА J320 GS-N.LC. Площадь установки под фундамент здания мини-ТЭЦ на базе ГПА в 1,4 раза больше, чем для здания мини-ТЭЦ на базе микро-ГТУ. Масса ГПА больше в 1,56 раза массы микро-ГТУ, что вместе с большей площадью поверхности опоры приведет к увеличению затрат на устройство фундамента.

Данные анализа эксплуатационной эффективности когенерационных установок на базе микро-ГТУ и ГПА, позволяют сделать следующие выводы:

  • Более высокий электрический и общий КПД у ГПА является преимущественным фактором, влияющим на удельные расходы ТЭР на выработку тепловой и электрической энергии, однако, ввиду невозможности использования оборудования в течение всего года приводит к тому, что абсолютная экономическая эффективность работы ГПА снижается;

  • микро-ГТУ воспринимает набросы мощности во всем диапазоне своей работы, в то время как у ГПА желательной является работа исключительно с постоянной нагрузкой, а большие набросы мощности могут привести к аварийному отключе-нию установки системой автоматики даже в рабочем диапазоне нагрузки;

  • Минимальное число часов использования установленной мощности микро-ГТУ выше, чем максимальное у ГПА. Данное обстоятельство позволяет отпускать в год большее количество электрической и тепловой энергии потребителю.

  • При эксплуатации микро-ГТУ отсутствует необходимость постоянного ее обслуживания, в то время как эксплуатация ГПА требует значительных трудозатрат – минимум 3 человека в смену;

  • При доставке установок у микро-ГТУ площадь и габариты установки и масса меньше, чем у ГПА, что способствует более гибкому выбору средства доставки оборудования заказчику.

  • При строительстве у микро-ГТУ габариты с системой утилизации тепла и учетом зон обслуживания, и масса меньше, чем у ГПА, что способствует уменьшению затрат на строительство.

Сравнение экологической эффективности

Наименование Размерность Микро-ГТУ С1000 ГПА J320 GS-N.LC
Выбросы загрязняющих веществ (при 5% О2)
NOx ppm < 24 < 125*
CO ppm < 24 < 246*
Уровень шума на расстоянии 10 м от КГУ дБА 65 65
Уровень вибрации   отсутствует отсутствует**

* - достигается при установке катализатора выхлопных газов и системы подавления Nox. Без данной опции уровень за-грязняющих веществ для NOx= 250...350 ppm, для CO < 534 ppm.


** - для предотвращения передачи вибрации на раму контейнера предусматриваются виброизолирующие опоры. Также все соединения трубопроводов с двигателем выполняются через гибкие муфтовые соединения.

Для эффективного рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере во избежание превышения нормы ПДК для микро-ГТУ требуется дымовая труба высотой H < 6 м, в то время как для ГПА в зависимости от фоновых концентраций местности по-требуется дымовая труба высотой H < 15...24 м.

Данные анализа эффективности когенерационных установок на базе микро-ГТУ и ГПА позволяют сделать следующие выводы:

  • Суммарные годовые затраты эксплуатирующей организации для мини-ТЭЦ на базе ГПА выше, чем для мини-ТЭЦ на базе микро-ГТУ;

  • Стоимость владения мини-ТЭЦ (эксплуатационные затраты, затраты на капремонт) в течение срока ее эксплуатации на базе микро-ГТУ ниже, чем стоимость владения мини-ТЭЦ на базе ГПА;

  • Выбросы загрязняющих веществ микро-ГТУ существенно ниже ГПА, содержание загрязняющих веществ в выхлопе которых превышают нормы СТБ 2373-2014 «Установки энергетические с двигателями внутреннего сгорания. Нормы выбросов загрязняющих веществ». Снижение выбросов ГПА возможно лишь путем установки системы очистки выхлопных газов с применением аммиака, что автоматически переводит энергоисточник в разряд зон повышенной опасности с соответствующим повышением требований к регламенту и нормам обслуживания и эксплуатации. Исходя из этого можно сказать, что стоимость вложений в энергоисточник на базе ГПА существенно возрастает за счет необходимости приведения его экологических параметров в соответствие с установленными нормами.

 

Навигация по описанию газотурбинных установок Capstone:

ООО "Алинея ТМ" является дилером ООО "БПЦ Инжиниринг" в Республике Беларусь

 

    Связаться с нами

220015, г. Минск, ул. Одоевского, 115а - 270
  phone +375-17 393-28-39 
  viber alinea +375-44 736-29-10
  phone +375-17 393-38-39
  velcom alinea +375-44 536-29-10
  phone +375-17 366-94-50   mts alinea +375-29 506-29-10
  phone +375-17 393-94-50   at-sign zakazat-signalinea.by
Сделать заказ, задать вопрос, отправить сообщение можно прямо сейчас.