Installazione del pistone a gas: descrizione, principio di funzionamento e caratteristiche di installazione

Il principio della generazione della cogenerazione consente ai consumatori di fornire diversi tipi di energia a costi minimi. Su tali piattaforme, le stazioni gestiscono le imprese fornitrici di calore, freddo, vapore ed elettricità. I volumi di produzione e i metodi di distribuzione dell'energia dipendono dal design e dal supporto tecnico locale. Una tipica implementazione di questo concetto è un'unità a pistone a gas (GPU), che include un motore a combustione interna. Nonostante il metodo tradizionale di esecuzione costruttiva, tali unità sono efficienti, funzionali e durature. Tuttavia, non sono risparmiati dalle carenze.

Dispositivo GPU

Il design è basato su un massiccio motore a combustione interna, che fornisce una camera di combustione e un'infrastruttura ausiliaria per l'implementazione dei processi di miscelazione e accensione. Il resto della parte tecnica è determinato da quali tipi specifici di energia devono essere ottenuti durante il passaggio dei cicli di combustione. Ad esempio, una connessione dell'albero è comune, grazie a lavoro meccanico che ha generato energia elettrica. L'albero meccanico funziona a scapito del motore a combustione interna. L'energia termica diretta, che è già prodotta nel primo ciclo, può essere distribuita o accumulata in caldaie con circuiti. Lo stesso vale per il vapore, che trasmetterà ai consumatori un'installazione di pistone a gas di trigenerazione. Il dispositivo della moderna GPU non fa a meno dei sistemi di sicurezza, inclusi i sensori regolatori di temperatura pannello di controllo e controllo di detonazione. Allo stesso tempo, tali generatori non agiscono sempre come oggetti indipendenti di produzione di energia. Spesso, sono già integrati nell'infrastruttura di ingegneria delle grandi imprese in fase di costruzione. In questo caso, sono solo un componente di compressori di gas, azionamenti di pompe o unità di refrigerazione. Certamente, stiamo parlando di attrezzature industriali, che richiedono il collegamento di grandi flussi di energia.

Principio generale di lavoro

Indipendentemente dall'algoritmo di generazione, trasformazione e ulteriore distribuzione di energia, al livello di base, la GPU sviluppa il potenziale energetico nel processo di combustione del gas combustibile. Secondo i calcoli degli specialisti, l'energia termica in tali stazioni consente di generare elettricità con un rendimento di circa il 40%. In altre parole, la maggior parte del calore generato va nell'ambiente e quasi la metà viene accumulata e diretta dai consumatori. E in questo contesto, possiamo ricordare il concetto incorporato nella struttura impiantistica dell'impianto - questo schema consentirà un uso più efficiente dell'energia termica "locale" per il riscaldamento degli ambienti, ecc. Inoltre, le unità multifunzionali a pistoni a gas sono attivamente distribuite, il cui principio di funzionamento è orientato per la produzione di energia segmentata di diversi tipi in blocchi separati. Si tratta di stazioni di cogenerazione e trigenerazione, che consentono l'utilizzo di energia primaria generata con un'efficienza di circa il 90%. Dovrebbero essere considerati separatamente.

Principio di cogenerazione

Per cominciare, vale la pena sottolineare che la generazione di elettricità in molte installazioni è "predefinita". Questo è il tipo più comune di prodotto target delle stazioni GPU. Ma, oltre a lui, l'energia termica può essere convertita in un mezzo per riscaldare l'acqua e il vapore. Il raffreddamento ICE è implementato in un circuito chiuso, nel quale circola acqua fredda. Prende l'energia termica dal motore, dopo di che viene inviata allo scambiatore di calore. Nel ciclo finale, il refrigerante entra nella caldaia, che utilizza il calore. Questa infrastruttura consente l'uso di unità di cogenerazione a pistone a gas complete di edifici modulari prefabbricati o in contenitori pronti all'uso. Si trovano nelle imprese o vicino. Il principio di cogenerazione di funzionamento garantisce la fornitura di energia elettrica, acqua calda o vapore ai consumatori.

Principio di trigenerazione

La trigenerazione implica l'estensione della funzionalità dell'hcp convenzionale aggiungendo il compito di generare freddo. Questa funzione è anche molto richiesta tra le imprese di diversi settori. Tecnicamente, la trigenerazione viene raggiunta nel processo della stessa procedura di recupero del calore, ma in grandi volumi. Per l'accumulo diretto di flussi freddi e la loro distribuzione, vengono utilizzati condizionatori d'aria ad assorbimento o compressore. Inoltre, i refrigeratori di raffreddamento basati sull'assorbimento hanno già prodotto acqua calda o vapore dalla GPU. L'installazione del pistone a gas con il condizionamento del compressore, a sua volta, funziona a spese dell'elettricità finita. Cioè, in ogni caso, le installazioni di raffreddamento richiedono un prodotto secondario per la loro funzione.

Materiale combustibile

La caratteristica essenziale della GPU, che la distingue dalle altre centrali elettriche, è l'operazione dovuta alla combustione del gas. L'uso specifico di questo carburante è dovuto sia a maggiori requisiti di sicurezza per l'impianto sia a severe normative ambientali. Molto spesso, per alimentare tali oggetti vengono utilizzati gas naturali, gas butano, propano, pirolisi, legno e gas di cokeria. In alcuni casi, per motivi di processi più economici per la generazione di motori a combustione interna, il gas viene caricato con gas associato. raffinazione del petrolio così come i gas delle acque reflue e discariche. Le caratteristiche qualitative del combustibile sono determinate dai parametri del contenuto di zolfo, dal grado di detonazione, dal contenuto di metano, dal calore di combustione, ecc.

Installazione Caratteristiche di installazione

Le stazioni non assemblate vengono consegnate al sito di installazione utilizzando attrezzature speciali. A questo punto, una fondazione dovrebbe essere preparata sul luogo di lavoro, corrispondente alla dimensione e alla massa della GPU. Nella fase successiva, viene realizzato un assemblaggio complessivo: elementi del motore a combustione interna, refrigeratori, prese d'aria, serbatoi, caldaie e altre parti dell'infrastruttura di lavoro sono assemblati in un'unica struttura. Quindi il binding viene eseguito con le comunicazioni di ingegneria locali, ovvero le reti con le quali la stazione interagirà durante il funzionamento. Questi canali saranno utilizzati per distribuire calore, acqua calda, elettricità, vapore, ecc. Il sistema attraverso il quale viene controllata l'unità a pistone a gas sarà organizzato in un ordine separato. L'installazione in questa parte consiste nell'organizzazione di reti di alimentazione in loco, nell'installazione di punti di dispacciamento e automazione e nell'installazione di protezione e messa a terra dei fulmini. Il lavoro più responsabile con strutture modulari che possono essere integrate nell'impresa come struttura di un edificio. In questo caso, viene inizialmente sviluppata la progettazione dell'impianto, la sua connessione con le comunicazioni e il sistema di fornitura di energia.

Manutenzione della stazione

Subito dopo il lavoro di installazione, il primo test viene eseguito con l'installazione dell'attrezzatura. L'elenco delle attività di commissioning include la verifica di componenti funzionali, reti, circuiti, strumenti di misura e sensori. In futuro, tali operazioni possono essere eseguite dopo la ricostruzione o la modernizzazione della stazione. Per quanto riguarda le misure di riparazione, l'unità a pistone a gas può essere soggetta a una verifica programmata e di capitale, a seguito della quale l'ingegnere capo svilupperà un progetto di supporto tecnico. Periodicamente, il personale di manutenzione deve immediatamente modificare le parti di consumo dei componenti dell'impianto, aggiornare i fluidi di lavoro e monitorare i parametri di temperatura.

Installazioni Caterpillar

Caterpillar è uno dei maggiori produttori di apparecchiature ingegneristiche e industriali nel mondo. Il segmento delle unità a pistone a gas è rappresentato da modelli la cui potenza varia nell'intervallo da 20 a 10.000 kW. La maggiore domanda si nota nello spettro da 360 a 2.000 kW. Per quanto riguarda le prestazioni costruttive, l'azienda offre sia blocchi di container pronti all'uso che grandi stazioni modulari, la cui dimensione può raggiungere 1400x340x340 cm. Gli utenti di installazioni di questo marchio notano la loro elevata durata, produttività (media efficienza del 90%) e durata. Una tipica unità a pistone a gas Caterpillar con una potenza elettrica di 1.000 kW è in grado di funzionare senza la necessità di riparazioni importanti di circa 50.000 ore. Inoltre, vale la pena aggiungere funzionalità avanzate di connettività di ingegneria e comunicazione e basso rumore.

Impostazioni MWM

Un marchio meno noto che produce stazioni di pistone a gas, ma trova anche i suoi clienti in varie aree. Innanzitutto, i modelli MWM beneficiano di un sistema di gestione progressivo. La sua particolarità sta nel fatto che non solo tutti i componenti della stazione dal motore alle caldaie adiacenti e le prese d'aria, ma anche gli elementi interagenti del complesso sono monitorati e monitorati. Ciò consente di tenere sotto controllo i canali di trasmissione di elettricità, acqua e vapore. Differisce l'installazione del pistone a gas MWM e la capacità di funzionare con gas specializzati. Per il rifornimento di carburante, oltre ai soliti gas, sono disponibili miscele di biogas, mine e pirolisi. Soprattutto per le condizioni operative russe, l'azienda offre anche impianti aggiornati, che prevedono la possibilità di riscaldare l'aria in uscita per la camera di combustione. In inverno, questa soluzione consente di risparmiare in media il 10% di carburante.

Installazioni di GE Jenbacher

Il produttore Jenbacher è specializzato nel segmento medio della GPU, che funziona a carburante pesante. Il potenziale di potenza medio di tali apparecchiature è di 300-4 000 kW. Tra le caratteristiche tecnologiche di tali stazioni, si segnala l'esclusivo sistema di combustione del carburante LEANOX. Grazie a questo, i motori a gas sono stati in grado di livellare il contenuto di metano, eliminando il calo di potenza. Gli ingegneri dell'azienda si occupano anche del sistema di controllo, che consente loro di produrre unità a pistone a gas funzionali ed ergonomiche. Il prezzo di tali modelli è in media 1-1,5 milioni di rubli. Ma questo riguarda unità di piccola capacità che sono adatte all'uso nelle piccole imprese.

Pro e contro della GPU

I vantaggi delle attrezzature a pistone a gas sono evidenti: consistono in carburante economico e costi finanziari modesti per la manutenzione delle stazioni. Inoltre, sono abbastanza semplici, a basso rumore e stabili. Tuttavia, anche nelle condizioni dell'alimentazione principale, i gruppi elettrogeni a pistone a gas rimangono il mezzo più pericoloso per generare energia. I pericoli associati al trasporto e all'uso di miscele di gas sono principalmente espressi dai rischi di incendio ed esplosione. Inoltre, permangono sfumature ambientali e problemi di sicurezza tossici, poiché l'ampia gamma di miscele utilizzate è dannosa per gli esseri umani se non sono adeguatamente isolate nei circuiti delle stazioni.

Calcolo dell'installazione del pistone a gas

Prima di scegliere un particolare modello di installazione, dovrebbero essere fatti alcuni calcoli. In primo luogo prendere in considerazione il costo della miscela di gas. Se la potenza dell'unità è di circa 1.000 kW, allora con un carico completo di 278 Nm3 all'ora verrà rilasciato circa 1 sfregamento. su 1 kWh Con lo stesso design e dati di potenza, il volume di petrolio sarà di circa 230 litri, che aggiungerà circa 0,04 rubli ai costi. su 1 kWh Inoltre, non dimenticare di beni di consumo e pezzi di ricambio. Tenendo conto che la riparazione più vicina può verificarsi dopo circa 40-50 mila ore, quindi 1 kWh. l'installazione del pistone a gas con caratteristiche medie richiederà circa 0,37 rubli.

conclusione

Le stazioni sulla base di un motore a pistoni a gas rappresentano la soluzione ottimale per le imprese che aspirano all'indipendenza energetica. L'uso del gas come combustibile principale consente di ridurre il costo dell'approvvigionamento energetico, e le caratteristiche del progetto e il principio di funzionamento consentono di generare diversi tipi di energia contemporaneamente. Allo stesso tempo, il costo di un'unità a pistone a gas, che è in media di 1-2 milioni, è piuttosto alto per un'impresa media. I grandi complessi industriali e tutti usano potenti installazioni, il cui prezzo può superare i 5 milioni: sono già stazioni di trigenerazione multifunzionali, la cui lista comprende anche il raffreddamento dell'oggetto target.