Газопоршневые и газотурбинные... с комментариями (много букв

Технологии, законодательство, финансирование, проектирование и прочее
АСК
начинающий энергетик
Сообщения: 1
Зарегистрирован: 25-май-2012 17:26
Контактная информация:

Газопоршневые и газотурбинные... с комментариями (много букв

Сообщение АСК » 25-май-2012 18:06

Попалась мне на глаза на нескольких сайтах некая статья:

В одном месте она называется Что лучше, надежнее, экономичнее: газопоршневые или газотурбинные силовые агрегаты? - http://www.manbw.ru/analitycs/which_is_better_gas_piston_or_gas_turbine_power_units.html
В другом вооще Газопоршневые и газотурбинные электростанции- что выбрать? Мифы и реальность - http://www.tide-power.ru/misc/library/16012011

Слишком уж она заказная. Завсегдатаи форума это поймут, а заказчиков она может и смутить. Собственно, от одного из заказчиков я про эту статью и узнал. Вот я и прошёлся по тексту.

Итак, статья с моими комментариями:
__________________________________________________________________________________________________________________

Типы двигателей, используемых для автономных электростанций
Силовыми агрегатами — приводами электрических генераторов для автономных малых тепловых электростанций являются дизельные, газопоршневые, микротурбинные и газотурбинные двигатели. О преимуществах тех или иных генерационных установок и технологий написано большое количество дискуссионных и полемических статей. Как правило, в спорах «в загоне» часто оставались газотурбинные установки. Попробуем разобраться почему.

Определяющими критериями для будущих владельцев автономных электростанций являются вопросы расхода топлива, уровень эксплуатационных затрат, а также срок окупаемости оборудования электростанции. Эти вопросы связаны прежде всего с выгодами и проблемами, которые может заполучить владелец автономной электростанции.
Я бы поменял приоритеты критериев и кое-что добавил:
- срок окупаемости
- срок строительства, начиная с ИРД и проекта, заканчивая вводом в эксплуатацию
- срок «жизни»
- сложность эксплуатации
- сложность технического обслуживания и ремонта, а также место выполнения ремонта
- экология («зелёные» могут поставить этот пункт первым)


В данной статье у автора нет корыстной цели расставить какие либо приоритеты в пользу поршневой или турбинной технологий.

Нет, корыстный интерес присутствует.
Вся статья направлена на то, чтобы доказать, что вместо газопоршневых установок надо приобретать газотурбинные.
Причём, цель этого доказательства на виду, на каждой странице их сайта крик: «Купите у нас никому не нужную газотурбинную станцию в Ногинском районе!» - http://www.manbw.ru (см. внизу каждой страницы этого сайта).

На тот случай, если сотрут на сайте, выкладываю текст здесь:
Автономная электростанция и земельный участок для строительства дата-центра или размещения энергоемкого производства в Московской области
Для строительства дата-центра (ЦОД) или размещения любого другого энергоемкого производства предлагается функционирующая, ультрасовременная тепловая электростанция 25MW и земельный участок промышленного назначения площадью 7 Га, находящийся в собственности.
Для резервирования, в соответствии с категорией энергоснабжения, имеется возможность подключения внешнего сетевого ввода, адекватного установленной мощности автономной электростанции. Надежность работы газовой электростанции поддерживается двухтопливными силовыми установками. Имеются подземное хранилище жидкого резервного топлива и аварийные дизель-генераторы мощностью 2,2MW.
Земельный участок имеет развитую, современную, инфраструктуру и идеален для строительства дата-центра или размещения любого другого энергоемкого производства. Удаление объекта от Москвы составляет 26 км, рядом находится железнодорожная станция. Тепловая мощность электростанции составляет 45MW. Тепловая энергия может использоваться в режиме тригенерации, через АБХМ, для надежного и экономичного охлаждения оборудования дата-центра.
Возможно быстрое наращивание электрической мощности автономной электростанции до 50-75MW.
Стоимость электростанции и земельного участка привлекательна и адекватна. Электростанция и участок с полной инфраструктурой являются отличным способом инвестирования и повышения капитализации Вашего предприятия. Возможна продажа части земли и выделение требуемой электрической мощности заинтересованным компаниям. Мы предлагаем провести экскурсию и презентацию объекта.
Многоканальный телефон +7 (495) 649-81-79


Типы силовых установок электростанций правильнее всего подбирать применительно к проекту, исходя из индивидуальных условий и технического задания заказчика.
При выборе оборудования ТЭЦ надо консультироваться с независимыми специалистами из инжиниринговых компаний, осуществляющих строительство электростанций «под ключ». Также читателю следует учитывать слабость и неразвитость рынка генерационного оборудования в России, реальные объемы продаж на котором, в сравнении с развитыми странами, невелики и оставляют желать лучшего.

Газопоршневые установки против газотурбинных двигателей — эксплуатационные затраты
Действительно ли, что эксплуатационные затраты на мини–ТЭЦ с поршневыми машинами ниже, чем затраты на эксплуатацию электростанции с газовыми турбинами?

На самом деле стоимость капитального ремонта газопоршневого двигателя может достигать 60–70% от первоначальной стоимости самого агрегата – при капремонте осуществляется полная замена поршневой группы. Цена ремонта газотурбинной установки составляет 30–40% от начальных вложений.

Весьма ценная информация – нам предлагают сравнить относительные значения вместо абсолютных, при этом забывая сказать, что цена газотурбинной установки (ГТУ) не менее, чем в 3 раза дороже газопоршневой, той же мощности. Вот и получается, что 70% - это дешевле, чем 30%.

Но объективности ради, следует учитывать соблюдение графика регламентных работ, характер нагрузки и режимы эксплуатации электростанции, вне зависимости от типа установленных силовых агрегатов.
Вопрос стоимости капремонта турбины связан с устаревшей информацией сорокалетней давности. Тогда «на земле», в приводе электростанций, использовались авиационные турбины, «снятые с крыла» самолета. Такие турбины с минимальными изменениями приспосабливались к работе в качестве основных силовых агрегатов для электростанций. Сегодня на электростанциях применяются турбины промышленного, индустриального типа, рассчитанные на непрерывную работу с различными нагрузками. Нижний предел минимальной электрической нагрузки, официально заявляемый заводом-производителем для индустриальных турбин, составляет всего 3–5%. Максимальная нагрузка газотурбинной установки, в ограниченных временных интервалах может достигать 110-120%.

Не очень понятно, что автор хотел сказать в предыдущем абзаце. Начал со стоимости капремонта ГТУ, и так ничего про это и не написал.

Выдержка из технической документации компании Jenbacher GE — фирмы-производителя газопоршневых двигателей:
Техническая инструкция № 1100–0110
Необходимые условия для газопоршневых моторов электростанций GE Jenbacher
«...13. Эксплуатация и техобслуживание:
Минимальная продолжительность эксплуатации: 12 часов после каждого запуска, за исключением ввода в эксплуатацию, техобслуживания и работы на аварийном питании.
Этот срок не обязателен, но на нём основана периодичность проведения работ по ТО, указанная в инструкциях.
Несоблюдение минимального срока службы деталей не отражается на гарантийных обязательствах, однако значительно влияет на срок службы различных узлов.
Холостой ход газопоршневого двигателя электростанции:
ограничение времени осуществляется через системы управления агрегатом (холостой ход должен быть как можно более коротким, за исключением работ по техобслуживанию и настройке).
Работа с частичной нагрузкой газопоршневого двигателя электростанции:
Работа с частичными нагрузками без ограничений — но не менее 40% номинальной нагрузки. Соблюдение уровня эмиссий гарантируется только при нагрузках выше 50%.
Длительная работа газопоршневого двигателя электростанции:
Наиболее желательна работа двигателя с номинальной нагрузкой.
Обособленная работа газопоршневого двигателя электростанции:
При работе в обособленном (автономном) режиме допускается работа с частичной нагрузкой от 20% до 40% номинальной, но не чаще 6 раз в год, и на срок до 24 часов. Работа в автономном режиме с нагрузкой ниже 50% номинальной допускается не чаще одного раза в сутки на срок не более 4 часов».


Да, описан желательный режим работы, но это не означает, что нежелательные режимы работы запрещены. Соблюдение желательного режима продлит жизнь деталям. На самом деле легко и просто вывести газопоршневые машины в номинальный режим при частичных нагрузках – в проект тепловой схемы станции включаются один-два электрокотла, которые и позволяют обеспечить желаемые 50% нагрузки.


Для электростанций на базе газопоршневых агрегатов жизненно важным является соблюдение правила N+1 — количество необходимых агрегатов плюс еще один – для резерва.

“N+1” – это не «жизненно важное», а очень удобное для эксплуатирующего персонала количество установок. Но никто не мешает действующему предприятию, подключенному к сети, поставить одну установку и пользоваться собственной энергией по себестоимости, а во время техобслуживания питаться от сети. Это дешевле, чем «+1»

Это обусловлено тем, что регламентные и ремонтные работы для газопоршневых установок имеют весьма частые и продолжительные временные интервалы.

Что такое «частые и продолжительные»? Техобслуживание на газопоршневых машинах проводится с периодичностью 1500-2000 моточасов. Это 2-3 месяца, при непрерывной работе. Или 4-6 раз в год. Время на ТО-1 установки KORNUM 2 МВт - 6 часов. Капремонт - 300 часов.

Недобросовестные дилеры газопоршневых установок до продажи оборудования покупателю, как правило, предоставляют только коммерческую литературу общего плана и крайне редко — правдивые сведения о полных эксплуатационных расходах и производимых технических регламентах. (Согласен. И автор этой статьи тому пример.)

В части эксплуатации газопоршневого двигателя в приводе электростанции особо следует обратить внимание на количество используемого моторного масла — 600–800 литров на 1 МВт. Само собой, масло должно быть рекомендованным для данной газопоршневой установки, а значит, оно не может быть дешевым. Использование не рекомендованного моторного масла ведет к потере заводских гарантий и непредсказуемым последствиям для самого газопоршневого двигателя. Замена моторного масла должна производиться один раз в 2–4 месяца.

Действительно замена масла проводится на каждом ТО и расход указан примерно правильный.
Поговорим о стоимости масла. Бочка (200 л) специального масла для газовых двигателей стоит 22-25 тыс. руб. (лето 2012 г.)
За 2000 моточасов газопоршневая машина мощностью 1 МВт выработает 2 млн. кВт*ч электроэнергии и примерно 2.4 млн. кВт*ч тепла. За это же время она «съест» 4 бочки масла на 100 тыс. руб. Итого в себестоимости каждого полученного 1 кВт*ч энергии масло составит – 2.27 копейки (!).
Ну что ж, поршневые машины требуют смазки, но это не означает, что это дорого.
Ещё раз повторюсь: главным критерием эффективности собственной мини-ТЭЦ является срок окупаемости, то есть минимальные первоначальные затраты при минимальных эксплуатационных затратах или, что тоже самое, при максимальной экономии за счёт собственной энергии.


По регламенту технического обслуживания сроки замены масла на поршневых агрегатах определяются на основании анализов его фактического состояния. Основными параметрами, по предельному изменению которых принимается решение о смене масла, являются вязкость и основное число (TBN — total base number).
По правилам, масло отбирается каждые 150 моточасов и подвергается анализам, в соответствии с заводскими инструкциями, в лаборатории. Простой контроль уровня механических загрязнений, вязкости, содержания воды, щелочного числа, кислотного числа проводится лабораториями еженедельно или даже чаще. Такое диагностирование позволяет определить повышенный износ какого либо узла заранее.
На некоторых, как правило, более мощных газопоршневых установках масло менять не требуется. При постоянной работе оно просто вырабатывается, не успевая стареть. Масло на таких установках постоянно доливается. Подобные режимы эксплуатации предусмотрены особой конструкцией мощных газопоршневых двигателей и рекомендованы заводом-изготовителем.
Износ основных узлов газопоршневого двигателя происходит из-за некачественной сборки или нарушений правил эксплуатации, таких как:
частые пуски,
перегревы,
«холодные» пуски,
работа в зоне детонации,
работа с перегрузкой,
быстрый набор нагрузки непрогретым двигателем.

По результатам лабораторных анализов случается, что масло на газопоршневых двигателях требует замены уже через 700-750 часов работы.

А у меня другая информация: в энергоцентре магазина «Три кита» замена масла на 1.5-магаватных Йенбахерах производится по результатам анализа в диапазоне 2500-3000 моточасов (апрель 2012). Те, кто в теме, знают, что Энергоцентр «Трёх китов» - это фактически самый старый объект, который спроектирован не лучшим образом и имеет проблемы с вентиляцией машинного зала.

Фактический расход моторного масла на 1 МВт установке «Jenbacher GE» может достигать 15 000 литров в год.

Указанный расход в 5-6 раз выше, чем заявляют производители в своих технических описаниях. Пусть они приукрашают действительность, но позвольте Вам не поверить. Это означает одно – эта установка, если она есть в реальности, изношена, как «армянские жигули» 1972 года выпуска.


Одним из рекомендованных моторных масел для газопоршневых машин является Pegasus 705 (MOBIL). Оптовая цена составляет 160–180 рублей за литр, а специальное моторное масло для газовых поршневых двигателей марки Mysella 15W–40 (Shell)– стоит 40 999 рублей за бочку объемом в 208 литров.

Я уже писал выше стоимость как раз моторного масла Mobil Pegasus 705 – менее 25 тыс. руб. за бочку с доставкой на объект.

Соответственно подлежат замене все масляные фильтры или картриджи в них. Угар моторного масла составляет 0,35–0,90 грамма на один произведенный киловатт в час. Угар всегда выше при снижении нагрузки. Как правило, в комплект газопоршневого двигателя входит специальный резервуар для непрерывного долива масла, и мини-лаборатория для проверки его качества и определения срока замены.
Так как моторное масло выгорает в значительных объемах, поршневые агрегаты имеют повышенный уровень вредных выбросов в атмосферу. Для соответствия требованиям по экологии, при использовании поршневых машин, необходимо строить дорогостоящие высокие дымовые трубы, с учетом уже имеющегося уровня ПДК в окружающей среде.

Что такое «высокие»? При проектировании делается расчёт рассеивания, который и определяет высоту дымовой трубы. Да, когда мини-ТЭЦ стоит рядом с микрорайоном с 22-этажными домами, приходится трубу делать чуть выше домов, а на промпредприятии с цехами 7-8 метров высотой достаточно и 10-15- метровой трубы.


Отработанное масло газопоршневых установок нельзя просто вылить на землю — 600 литров на 1 МВт требуют утилизации — это также постоянные расходы для владельцев электростанции.

Это не расходы, а доходы – «отработку» охотно покупают. :)

Примечание: В современных газотурбинных установках замена редукторного масла производится в среднем 1 раз в 3-5 лет, а его долив не требуется.

Для проведения нормального сервиса в комплект мощной газопоршневой установки должна входить кран–балка. При помощи кран–балки снимают тяжелые детали поршневых двигателей для текущих осмотров и ремонтов. Наличие кран–балки вынуждает строить гораздо более высокие помещения для машинных залов поршневой электростанции.

Ну и что? Можете спроектировать и низкое помещение без кран-балки, а для съёма деталей использовать «гусёк». Прокатитесь в «Розовый сад» в Калужской области – нет там никаких кран-балок, а установки стоят в помещениях внутри теплиц.
Изображение
Вот такая картинка со странички со статьёй. И кран-балка видна. («Унтер-офицерская вдова сама себя высекла…»)


Токарный станок, входящий в комплект поставки (MAN B&W), служит для периодической расточки клапанов поршневого двигателя.

Да, к турбине станок заказчику не продашь. Не справится заказчик сам с расточкой.

Один раз в 3–4 месяца требуется замена дорогостоящих свечей зажигания (100–120€ за 1 штуку). На 6 МВт электростанции на базе 4 газопоршневых агрегатов «Cummins», единовременной замены потребуют сразу 80 специальных свечей зажигания. Выполнение этого простого периодического регламента потребует внушительной суммы ~10 000€.

Опять посчитаем. 80 свечей за 10 тыс. евро на 6 МВт на 2000 часов = 10000 * 40 (курс евро) / 26.4 млн. кВт*ч энергии = 1.5 (полторы) копейки (!) в себестоимости 1 кВт*ч собственной энергии.

Периодической замене подлежат высоковольтные провода и воздушные фильтры поршневых установок.
К примеру, стоимость расходных материалов на год эксплуатации для 1 МВт агрегата «GE Jenbacher» JMS–320 GS составляет 9 800 евро. (или 2 коп. в себестоимости 1 кВт*ч)

Поршневые агрегаты, в отличие от газотурбинных установок, имеют жидкостное охлаждение, соответственно персоналу необходимо постоянно следить за уровнем охлаждающей жидкости и осуществлять периодическую замену, а если это вода, то требуется обязательно осуществлять её химическую подготовку. Объемы охлаждающей жидкости исчисляются в десятках или сотнях литрах — все зависит от мощности поршневого агрегата.

Автор оказался манагером… :( Он не знает, что в поршневых двигателях (в том числе и в автомобильных) уже давным-давно используется антифриз, а также то, что контур охлаждения замкнутый и доливать приходится только предварительно пролитое…

Не следует забывать и о запасных частях — стоят они очень дорого, также требуется длительная процедура заказа на заводе и последующая доставка.

Опять нагнетает: «Очень дорого и длительно». «Очень дорого» - не аргумент. А «длительная процедура» - Вы только попросите производителя или дилера выставить счёт – через час получите. Доставка грузовиком из Центральной Европы – 4 дня.


В некоторых случаях сроки доставки запасных частей могут растянуться до 4–6 месяцев. Простои столь дорогостоящего оборудования – прямые убытки потребителей энергии.

No comments. Какие 4-6 месяцев? Все запчасти на складах. Или в России, или в Европе. Это же массовое оборудование.

Примечание: вышеперечисленные затратные особенности эксплуатации поршневых агрегатов отсутствуют у более технологичных газотурбинных установок.
В газотурбинных установках не используется такие расходные материалы и компоненты, как:
моторное масло,
свечи зажигания,
масляные фильтры,
охлаждающая жидкость,
наборы высоковольтных проводов.

Конечно. Там другие детали, поскольку это другая технология.

Что выбрать? Газопоршневые или газотурбинные установки?
Как соотносятся мощность силовых агрегатов электростанций и температура окружающей среды

При значительном повышении температуры окружающей среды мощность газотурбинной установки падает. Но при понижении температуры электрическая мощность газотурбинной установки наоборот, растет. Параметры электрической мощности, по существующим стандартам ISO, измеряются при t +15 °C.
Например, при этой температуре официально заявленная мощность газотурбинной установки равна 4 300 кВт. С учетом среднегодовой температуры в Московской области +3,1 °C фактическая среднегодовая мощность будет равна 4 797 кВт. То есть на 500 кВт больше заявленной и оплаченной. При стоимости 1 кВт — $1 000 такой бонус нельзя сбрасывать со счетов, ведь он равен $500 000! Выигрывает от этого только потребитель, так как по контракту он оплатит только 4 300 кВт.
Мы взяли для примера Московскую область, а если это будет Западная Сибирь? В городе Сургут среднегодовая температура –1,9 °C, выигрыш будущего владельца газотурбинной установки составит $600 000, а в Якутии, при среднегодовой температуре –9,3 °C бонус составит $750 000. Мы живем в холодной стране — это факт.

Замечательно, есть лишняя мощность, но вот куда деть лишнюю энергию? Владельцу она не нужна, поскольку он расчитывал на номинальную мощность, чтобы обеспечить своё энергопотребление. Подключить соседа на зиму, а летом, когда мощность установки упадёт, - отключить. Вариант один – сливать в сеть. Но здесь надо хорошенько посчитать – подключение к сети генерирующего оборудования – сегодня это действительно дорого и может оказаться экономически нецелесообразным.


В той связи нельзя не отметить возможные трудности запуска газопоршневой установки при низких температурах. Минимальная температура запуска без подогрева +7 °C. При меньших температурах необходим предварительный подогрев охлаждающей жидкости и моторного масла, что увеличивает время старта газопоршневого агрегата из «холодного резерва».

Это - теория. А на практике нет таких ситуаций. Если установки стоят в машинном зале, там всегда тепло. Если поршневые установки контейнерные, то все двигатели с подогревом и всегда тёплые. Ведь мини-ТЭЦ - это основной источник электроснабжения и одна из нескольких установок всегда работает и дает энергию, в том числе и на подогрев остальных.


Важным экономическим фактором является и то, что газотурбинная установка способна отдать в 2 раза больше бесплатной тепловой энергии, нежели поршневой агрегат аналогичной мощности.

Почему «бесплатной тепловой»? А газ, который сгорел в турбине, разве бесплатный? Энергия газа преобразовалась в два вида – в электрическую и в тепловую. Это значит, что для ГТУ примерно одна треть цены газа пошла в себестоимость полученной электрической энергии, а две трети – в себестоимость тепловой.

При высоком уровне тарифов на тепловую энергию и природный газ эта особенность газотурбинного агрегата принесет немалые деньги владельцам.

Странный вывод…

В отличие от газопоршневых установок выхлопные газы турбин имеют более высокую температуру. Это позволяет получать промышленный пар в больших объемах с гораздо меньшими затратами.

Да, пар получать можно. Только вот нужен он не всем. И опять абстрактные «гораздо меньшие затраты»…

Высокая температура на выходе газотурбинных установок позволяет использовать в составе электростанции паровую турбину. Это оборудование бывает востребованным, если потребителю необходимо получить максимальное количество электрической энергии при одном и том же объеме потраченного газового топлива, и таким образом достичь высокого электрического КПД — до 59%.

Это верно. Так называемые «бинарные установки» позволяют получить электрический КПД 52-55%. Именно такие установки большой мощности ставят на новых ТЭЦ бывшего РАО ЕЭС, работающих на сеть, – в Питере, в Сочи. Но, обратите внимание – это очень большие мощности, то есть решение не для массового конечного потребителя. Иными словами: для оптового рынка электроэнергии, не для розничного.

Газопоршневые установки против газотурбинных силовых агрегатов — КПД

Средний удельный расход газового топлива на 1 выработанный кВт/час значительно меньше у газопоршневой установки, причем при любом режиме нагрузки (хотя длительные нагрузки менее 25% противопоказаны для поршневых двигателей). Электрический КПД поршневых машин составляет 40–44%, а газовых турбин — 23–39% (в парогазовом цикле турбина способна выдать КПД равный 59%). Парогазовый цикл применяется при высокой мощности электростанций. (Вот и автор подтвердил моё предыдущее замечание).

Если Вам надо изготовить локомотив, самолет или морское судно, то можно считать одним из определяющих показателей коэффициент полезного действия (КПД) силовой установки. Тепло, которое получается в процессе работы двигателя локомотива, самолета (или судна) не используется и выбрасывается в атмосферу. КПД силовой установки более чем актуален — ведь он влияет на расход топлива!

Но мы строим не локомотив, а электростанцию и при выборе типа силовых агрегатов для автономной электростанции подход несколько иной — здесь необходимо говорить о полноте использования сгораемого топлива — коэффициенте использования топлива (КИТ).

Сгорая, топливо производит основную работу — вращает генератор электростанции. Вся остальная энергия сгорания топлива — это тепло, которое можно и нужно использовать. В этом случае так называемый, «общий КПД», а вернее коэффициент использования топлива (КиТ) электростанции будет порядка 80-90%. (Да, это верно).

Если потребитель рассчитывает использовать тепловую энергию автономной электростанции, коэффициент полезного действия (КПД) автономной электростанции не имеет практического и прикладного значения. (Согласен).

При снижении нагрузки до 50% электрический КПД газовой турбины снижается. В таком режиме газопоршневые двигатели также теряют КПД, который при 50% нагрузке становится меньше на 10–15% . Но не будем забывать о нагрузках ниже 30% — ведь они губительны, а порой и разрушительны для поршневых установок и абсолютно безразличны для газотурбинных энергоблоков. (Обсуждали уже выше. Дешёвый электрокотёл в схеме снимает эту проблему).

Эксплуатация поршневых установок на низких нагрузках приводит к наступлению капитального ремонта не через 6 лет, а через 2–3 года. Его стоимость может составлять до 70–80% от первоначальной цены газопоршневой установки. Это очень высокая цена за выигрыш в КПД при малой нагрузке.

6 лет – это лукавство. 2-3 года – это обман. Регламент всех производителей газопоршневых двигателей предусматривает капремонт в интервале 60-64 тыс. моточасов. При загрузке 8000 часов в год – это 7.5-8 лет.

И снова упоминание об абстрактных 70-80%. Затраты на сервис когенерационной установки мощностью 2 МВт. эл. KORNUM.200.C в контейнерном исполнении на период 64000 моточасов, то есть включая капитальный ремонт, составляют 20 евро на 1 моточас работы или 20 копеек (!) в себестоимости 1 кВт*ч произведённой энергии.

Примечание: Сравнение газотурбинных установок и газопоршневых двигателей в составе мини–ТЭЦ показывает, что установка газовых турбин выгодна и полностью оправдана на любых объектах, которые имеют равномерные электрические и тепловые нагрузки больше 8-10 МВт.

Согласен. Вот только планку мощности я бы поднял до 50-60 МВт или даже ещё выше, потому что есть поршневые установки единичной мощностью 4, 6, 8, 10, 12, 16 МВт. Поставьте пять-шесть установок по 12 МВт, получите 72 МВт. Другой вопрос, что под такие мощные станции практически нет потребителей. Это значит, что станция такой мощности должна работать на сеть, а там целесообразно как раз применение тех самых «бинарных» турбин.


Газопоршневые установки против газотурбинных двигателей — входное давление газа
Всегда ли необходимо наличие газопровода высокого давления, в случае применения газовых турбин?
Для всех типов современных силовых агрегатов электростанций давление подводимого газа не имеет практического значения, так как в комплекте газотурбинной установки всегда имеется газовый компрессор, входящий в стоимость энергокомплекса. (Отнюдь не дешёвая составляющая, которая не нужна при использовании газопоршневых установок).

Компрессор обеспечивает требуемые рабочие характеристики газового топлива по давлению. Современные компрессоры являются чрезвычайно надежными и малообслуживаемыми агрегатами. В мире современных технологий, как для газопоршневых двигателей, так и для газовых турбин важно лишь наличие должного объема газового топлива для обеспечения нормальной работы автономной электростанции. Однако не следует забывать, что дожимной компрессор также требует энергии, расходных материалов и обслуживания.

Газопоршневые двигатели против газотурбинных агрегатов — двухтопливные установки
Раздел можно не обсуждать. Двухтопливные установки имеют ограниченное применение и не нужны для массовых применений.

Часто пишут и говорят, что двухтопливные установки могут быть только поршневыми. Правда ли это?
Это не соответствует действительности. Все известные фирмы-производители газовых турбин имеют в своей гамме двухтопливные агрегаты. Основной особенностью работы двухтопливной установки является ее возможность работы, как на природном газе, так и на дизельном топливе. Благодаря применению в двухтопливной установке двух видов топлива, можно отметить ряд ее преимуществ по сравнению с монотопливными установками:
при отсутствии природного газа установка автоматически переходит на работу на дизельном топливе;
во время переходных процессов установка автоматически переходит на работу на дизельном топливе. При выходе на рабочий режим осуществляется обратный процесс перехода на работу на природном газе и дизельном топливе;
Не стоит забывать и о том факте, что первые турбины изначально проектировались для работы на жидком топливе — керосине.

Газопоршневые установки против газотурбинных — количество пусков
Каким может быть количество пусков газопоршневых агрегатов?

Количество пусков: газопоршневой двигатель может запускаться и останавливаться неограниченное число раз, и это не отражается на его моторесурсе. (Это правда).
Но частые пуски– остановки газопоршневых агрегатов, с потерей питания собственных нужд, могут повлечь за собой повреждения наиболее нагруженных узлов (подшипников турбонагнетателей, клапанов и т.д.). (А это лукавство).

Газотурбинную установку из-за резких изменений термических напряжений, возникающих в наиболее ответственных узлах и деталях горячего тракта ГТУ при быстрых пусках агрегата из холодного состояния, предпочтительнее использовать для постоянной, непрерывной работы. Число пусков газотурбинной установки составляет 300 раз в год без малейшей потери ресурса.

Речь не о пусках, а об остановах. Когда я в российском представительстве General Electric спросил: «А почему говорят, что остановы и/или сбросы нагрузки вредны для турбин?», - мне пояснили суть подачи топлива в камеру сгорания. В поршневом двигателе топливо подаётся дозировано карбюратором или инжектором, а газовой турбине топливо идёт потоком. И при сбросе нагрузки камеру сгорания турбины в первый момент захлёстывает топливом. Процесс сгорания становится неоптимальным, что в итоге приводит к прогоранию камеры сгорания. Именно поэтому самый лучший режим работы турбины – это работа на сеть, когда её один раз стартовали, она вышла на номинальный режим и работает так без остановки.


Газопоршневые двигатели электростанций против газотурбинных установок — ресурс до капитального ремонта
Каким может быть ресурс установки до капитального ремонта?

Ресурс до капитального ремонта составляет у газовой турбины 40 000–60 000 рабочих часов. При правильной эксплуатации и своевременном проведении регламентных работ у газопоршневого двигателя этот показатель также равен 40 000–60 000 рабочих часов. Правда у газопоршневых моторов есть еще так называемые «промежуточные» ремонты, которые порой мало чем отличаются от капитальных. Например, замена вкладышей, по регламенту, должна производиться через 30 000 часов. Однако бывают иные ситуации, когда капремонт наступает гораздо раньше.
(Обсуждали уже. 64000 моточасов и 20 копеек в себестоимости 1 кВт*ч для поршневых машин. Любопытно было бы получить эти данные для турбин).

Пример: Как рассказал начальник Зауральской ТЭЦ В.Н. Загретдинов, газопоршневые агрегаты JENBACHER отработали по 32–33 тысячи часов с момента пуска, и возникла необходимость заменить до 70% всех узлов и деталей…

Возможно и так, но 70% - это опять относительная цифра. В чём мерили в штуках, килограммах или рублях?
При этом, чем больше деталей заменить, тем больше денег можно заработать. Я не про Загретдинова В.Н., а про компанию, которая обслуживала эти машины.
Кстати, почему-то владельцы иномарок не очень любят обращаться в сервис к официальным дилерам. Дорого и часто некачественно.
Кстати, эта сервисная компания достаточно любопытная: при ремонте одного из двигателей на Зауральской ТЭЦ они забыли извлечь деревянную чушку, которую подо что-то там подкладывали. Так и запустили мотор с деревяшкой внутри. Полено разлетелось в щепки, а двигателю ничего.


Стоимость капитального ремонта газовой турбины с учётом затрат на запчасти и материалы ниже, чем стоимость ремонта газопоршневой установки, на 30–40%.

Помните рекламу: «Сколько вешать в ГРАММАХ?» Автор, а сколько стоит капремонт турбины в деньгах, а не в процентах.

Газопоршневые установки против газотурбинных двигателей — капитальные вложения и цены
Какие потребуются капитальные вложения (инвестиции) в строительство электростанции?
Какова стоимость строительства автономного энергокомплекса под ключ?

Как показывают расчёты, капиталовложения (доллар/кВт) в строительство тепловой электростанции с газопоршневыми двигателями приблизительно равны с газотурбинными установками. Финская тепловая электростанция WARTSILA мощностью 9 МВт обойдется заказчику ориентировочно в 14 миллионов евро. Аналогичная газотурбинная тепловая электростанция на базе первоклассных агрегатов полностью «под ключ» будет стоить 15,3 миллионов долларов.

А мини-ТЭЦ из пяти газопоршневых установок KORNUM по 2 МВт (всего чуть меньше 10 МВт) в контейнерном исполнении обойдётся заказчику примерно в 6 млн. евро или в 8 млн. евро, включая проектирование, строительство, пуско-наладку, но без учёта затрат на газификацию. (За «базар» отвечаю :) ).

Но с повышением мощности цена газотурбинных установок снижается — тепловая электростанция 25 МВт «под ключ» обойдется в 21 миллион евро, то есть один кВт — 840 евро

Газопоршневые моторы против газотурбинных установок — экология
Каким образом выполняются требования по экологии?
Надо отметить, что газопоршневые установки значительно уступают газотурбинным агрегатам по уровню выбросов NOx. Так как моторное масло выгорает в значительных объемах, поршневые агрегаты имеют уровень вредных выбросов в атмосферу в 15–20 раз больший, чем у газотурбинных агрегатов.
Содержание СО (при 15% О2) для газопоршневых двигателей находится на уровне 180–210 мг/м³, и это несмотря на наличие в выхлопном тракте «Йенбахер» дорогостоящей каталитической очистки уходящих газов. Для соответствия требованиям по ПДК, при использовании поршневых машин необходимо строить высокие дымовые трубы (до 100–120 метров), а они, как известно, стоят отнюдь не копейки.

Современная интернет-молодёжь любит выражение: «Автор убей себя об стену». Именно оно мне пришло в голову, глядя на «100-120 м» высоты дымовой трубы. Про расчёт рассеивания я уже упоминал ранее.
Повторю:
- в СЭС запрашивается уровень фона по ПДК в месте расположения мини-ТЭЦ
- делается Расчёт рассеивания с тем, чтобы «добавка» вредных веществ от мини-ТЭЦ добавленная к фону не привела к превышению ПДК. Путём нескольких итераций подбирается минимальная высота дымовой трубы, при которой соблюдаются требования СанПиН. Добавка от станции 16 МВт по NOx при высоте дымовой трубы 30 м – 0.2 ПДК, при 50 м – 0.1 ПДК


Жидкости системы охлаждения, отработанное масло газопоршневых установок требуют утилизации, а это тоже эксплуатационные затраты.
Поршневые установки при работе имеют вибрации и низкочастотный шум, распространяющийся на значительное расстояние. Доведение шума до стандартных значений возможно, но необходимы более дорогостоящие решения.

Помимо Расчёта рассеивания при разработке раздела проектной документации «Охрана окружающей среды» делается Акустический расчёт и проверяется: удовлетворяют ли выбранные проектные решения и применяемые материалы требованиям СанПиН с точки зрения шума.
Любое оборудование излучает шум в определенном спектре частот. Газотурбинная установка в том числе.
Послушать автора, так вообще эти установки нельзя применять. А вот пример из жизни: в Новороссийске газопоршневая мини-ТЭЦ пристроена к стене жилого многоэтажного дома. Все требования по шуму соблюдены без каких-либо дорогостоящих решений.


Всех вышеперечисленных недостатков нет у газотурбинных установок.

А вот у меня другая информация. В г. Зеленограде вот здесь (http://maps.yandex.ru/-/CNXHBIIz) стоят две газотурбинные установки. Обитатели, расположенного в 50 метрах Центра малого предпринимательства очень рады, что эти установки запускают только в сильные морозы, потому что они шумят. Сильно шумят.


Примечание: Уровень вредных выбросов от многих современных газотурбинных установок не превышает значение 20 ppm, этот важный экологический параметр позволяет снизить стоимость и объемы строительства, а, следовательно, и сроки ввода газотурбинной ТЭЦ–ТЭС в эксплуатацию.

Газопоршневые установки против газотурбинных двигателей — выводы
Серьезной переоценки требует изначальное представление о газопоршневой установке, как об агрегате для постоянного энергоснабжения, позволяющего защитить потребителя при отключении питающей электрической сети. В составе такой электростанции необходимы резервные агрегаты и емкости для хранения второго вида топлива – дизельного. При линейных нагрузках и строгом соблюдении правила N+1 применение газопоршневых двигателей в качестве основного источника энергоснабжения возможно.

Есть понятие категории электроснабжения в ПУЭ. Вот им и стоит руководствоваться для выводов о необходимости резервных агрегатов и второго топлива. Как правило, нужен не резервный, а аварийный ДГУ (это разные понятия). ДГУ не нужен при наличии сети. Второе топливо также не нужно для большинства случаев.


В диапазоне мощности до 6-8 МВт использование поршневых моторов мини–ТЭЦ может быть вполне оправданным.
Поршневые установки можно применять и в качестве резервных или аварийных источников электроэнергии. (Да, дизельные).

В случае использования газопоршневых агрегатов избавиться полностью от внешнего электроснабжения потребителю удастся, но только при обдуманном и расчетливом подходе.

Ближайшие конкуренты поршневых установок – газовые микротурбины. Цены на различные марки газовых микротурбин составляют ~ $2 500–3 500 за 1 кВт установленной мощности.

Я думаю, что упоминания о цене 2500-3500 долларов для микротурбин достаточно, чтобы их и не обсуждать.

Особо следует обратить внимание на то, что все затратные особенности эксплуатации поршневых агрегатов практически отсутствуют у более технологичных газотурбинных установок, единичная мощность которых начинается от 4–5 МВт.
Сравнение газотурбинных установок и газопоршневых двигателей в составе мини–ТЭЦ показывает, что установка газовых турбин выгодна и полностью оправдана на любых объектах, которые имеют электрические нагрузки более 8–10 МВт.

Газотурбинную установку можно безбоязненно использовать для постоянной, непрерывной работы.

Пример: установленную на промышленном предприятии города Новосибирска 5 МВт газотурбинную электростанцию, на базе японской турбины Kawasaki без проведения каких либо сервисных работ и замены комплектующих непрерывно эксплуатировали в течение пяти лет.

Другой пример: немецкую паровую турбину 20-х годов выпуска прошлого века, которую забрали по репарациям в Германии (она работала на электростанции под Берлином), в конце 40-х годов поставили на ГЭС-1 напротив Кремля и списали в 1998 или 1999 годах.
Но это не означает, что везде надо применять паровые турбины.


Для многих современных газотурбинных установок 200.000 моточасов эксплуатации не является критической величиной и при соблюдении графика планового технического обслуживания и поэтапной замены частей турбины, подверженных износу: подшипники, инжекторы, различное вспомогательное оборудование (насосы, вентиляторы) дальнейшая эксплуатация газотурбинной установки остается экономически целесообразной.
Это подтверждается современной практикой использования газотурбинных установок во всем мире.
При выборе силовых агрегатов автономной электростанции необходимы консультации специалистов. (Полностью согласен).

Консалтинг необходим при строительстве автономных электростанций. Консалтинг позволяет компетентно, непредвзято и объективно определиться с выбором основного и вспомогательного оборудования для подбора оптимальной конфигурации – комплектации вашей будущей электростанции.
Консалтинг при строительстве электростанций оправдан экономически. Квалифицированный консалтинг позволяет сберечь значительные денежные средства заказчика, а это 10–40% от общей суммы контракта.
Также, компетентный консалтинг от профессионалов в сфере энергетики, позволяет избежать дорогостоящих ошибок в проектировании и в выборе поставщиков оборудования.

Автор неизвестен, но связан с сайтом http://www.manbw.ru

Внимательно прочитавший мои комментарии уже сделал свой вывод: статья - заказная, автору доверять нельзя. Попытка принизить газопоршневые установки не удалась. А достойных аргументов в пользу газотурбинных установок автор так и не привёл.

Критик – Супрунов А.Е. (ООО «АСК»)

Саша
начинающий энергетик
Сообщения: 3
Зарегистрирован: 06-июн-2012 17:33
Контактная информация:

Re: Газопоршневые и газотурбинные... с комментариями (много

Сообщение Саша » 10-июн-2012 23:52

Прочитал ваши замечания, почерпнул много нового, и настроние себе поднял)
Кстати первый сайт именно с него началось мое вхождение в эту тему, поэтому вначале читал вас с осторожностью)
И даже прочитывая ваш каждый комментарий, были вопросы которые хотел обсудить, да к концу статьи все смешалось.

Например про шумы, мой препод так и воскликнул когда я сказал может поставим ГТУ вместо ГПА.
Он такой ты что! Он же будет реветь в центре города! Это же турбина! )))
Выходит это правда?


А на счет установки трубы, это для моего проекта может стать губительным...
там вроде есть высокоэтажки...
блин а я думал, обычный газ, как в доме горит и все...
масло подлили(
)))

да и про расход...
у них на сайте я нашел запись:
"Расход моторного масла газопоршневой станции составляет ~ 0,3-0,95 кг/ч на 1 мегаватт выработанной электрической энергии." здесь: http://www.manbw.ru/analitycs/gpu.html
это норм расход? мне просто для расчетов нужно взять более менее приближенное значение.
хотя конечно зависит от установки.

кстати там они норм пишут о длине трубы...

да и с рисунком и кран-балкой))) кто то не простительно ошибся)

Поэтому склалось впечатление, что люди просто набили информацией сайт, чтобы хорошо выглядеть в глазах поисковой системы, чтобы потом внешней рекламой(тот же баннер снизу, а на втором сайте масло толкают, и тоже баннер со спец ценой на оборудование). Это может объяснить почему каждый раз они упоминают что газопоршневые хуже)

Валоха
начинающий энергетик
Сообщения: 2
Зарегистрирован: 23-май-2012 14:35
Контактная информация:

Re: Газопоршневые и газотурбинные... с комментариями (много

Сообщение Валоха » 15-июн-2012 15:38

Читал эту статью про "опускание" ГПУ раньше; наконец-то нашелся автор, который расставил точки над "и" при помощи цифр, а не посредством относительных величин и процентных соотношений. Автор - молодчина, хорошая работа проделана!!!

Dmitrij
Главный энергетик
Сообщения: 98
Зарегистрирован: 11-дек-2007 14:02
Откуда: Санкт-Петербург
Контактная информация:

Re: Газопоршневые и газотурбинные... с комментариями (много

Сообщение Dmitrij » 19-июл-2012 15:35

Как всегда АСК почти прав во всем.

Однако не об этом я хотел сказать. Дело в том ,что на страницах вышеназванного сайта я в свое время находил статью, в которой было написано прямо противоположное.

klimistwood
начинающий энергетик
Сообщения: 4
Зарегистрирован: 16-окт-2012 17:19
Откуда: Ойкумена
Контактная информация:

Газопоршневые и газотурбинные с комментариями много букв

Сообщение klimistwood » 09-ноя-2012 2:29

хорошо написано...Только в большей мере об одном и том же везде пишут по разному.
K.

serguius
начинающий энергетик
Сообщения: 1
Зарегистрирован: 06-фев-2013 15:37
Контактная информация:

Re: Газопоршневые и газотурбинные... с комментариями (много

Сообщение serguius » 06-фев-2013 15:45

Основные тезисы для своей статьи автор взял из пилотных проектов ГПУ в Башкирии в начале 2000х, там действительно были обозначены такие цифры на затраты и эксплуатацию...вот статья...
http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=544

msisar
начинающий энергетик
Сообщения: 3
Зарегистрирован: 22-мар-2016 11:57
Откуда: Саратов
Контактная информация:

Re: Газопоршневые и газотурбинные... с комментариями (много букв

Сообщение msisar » 22-мар-2016 12:15

Что-то какая-то однобокая статья и комментарии к ней. Сравнивая ГПУ и ГТУ, надо быть более объективным. А не так. У ГПУ стоит машзал и он весь шум гасит - замечательно. А контейнерная ГТУ, конечно, будет шуметь, как и ГПУ. Вопрос ценников. ГПУшники предлагают агрегат на раме, а дальше крутись волчком и думай, что делать с ним дальше. ГТУшники предлагают готовые решения. Отсюда и такой разброс цен на установленную мощность. Капвложения для ГПУшников (лаборатория, маслохозяйство, пожарка везде и всюду, фундаменты, трубы, всё такое) тоже почему-то не считают, а тут хопа и поршень дешевле, чем турбина.
Далее, если уж взялся комментировать статью, то вооружись исходными данными. Нет цен, нет регламента, нет данных про турбину? Молчи молча, не лезь в болото, засосет.
Сравнение по массо-габаритным характеристикам упущено. Довезите и установите поршень 4 МВт в тундре или в Якутии. Сравнение по динамическим характеристикам - полный отстой, его почти нет. Нагрузите поршень на 50% и турбину и посмотрите переходные процессы. Ни слова об этом. Останов по отсечке выключателя с полным сбросом и требованием остаться на холостом ходу? Кто-нибудь в курсе, что за системы стоят в электроснабжении предприятий, а особенно при работе в параллель с сетью?
Короче, очень много глупостей в комментах к статье. Да и для полноты и красок не мешало б рассмотреть дополнительно пару-тройку статей, где губят поршень или турбину. Каждый кулик хвалит свое болото. А сделать полноценное технико-экономическое обоснование ни один автор статьи не удосужился.

-Sandy-
Главный энергетик
Сообщения: 95
Зарегистрирован: 29-дек-2015 10:06
Контактная информация:

Re: Газопоршневые и газотурбинные... с комментариями (много букв

Сообщение -Sandy- » 31-мар-2016 18:09

При всем уважении, но ваш коммент напоминает истерику.

Раз уж так задело, то милости просим, грамотное обоснование с чувством с толком с расстановкой в студию.


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 59 гостей