KOGENERACINĖ ENERGETIKA

CAPSTONE MIKROTURBINOS

Capstone (JAV) mikroturbinų našumas gali būti nuo 65kW, 200kW ir didinamas, apjungiant turbinas į blokus – iki 30MW elektros energijos ir nuo 65kW iki 50MW šilumos energijos – viskas priklauso nuo konkrečių energetinių poreikių.

 

Šių mikroturbinų unikali technologija praktiškai nereikalauja priežiūros ir dažno aptarnavimo, nes rotorių darbui nereikalingas tepimas ir specialus vėsinimas (vyksta oru) - jų darbo metu praktiškai nėra trinties, todėl pirmasis generalinis aptarnavimas reikalingas tik po 60,000 darbo valandų, o darbo laikas matuojamas dešimtmečiais – 40 metų.

Capstone mikroturbinos dėl ypatingos oro guolių technologijos dirba 65 000 apsukų/min. greičiu visiškai be tepalo (todėl aptarnavimai atliekami ypatingai retai).

Turbinos atitinka aukščiausius pasaulyje ekologinius reikalavimus (leidžiamos naudoti Kalifornijos valstijoje), kenksmingų medžiagų išmetimas prie 15% O2 yra <9ppmVNOx  ir dirbdamos neskleidžia triukšmo (pvz. 65kW mikroturbina 10m atstumu skleidžia 60dB garsą – kaip lietaus arba įprastinės kalbos), todėl jos ypatingai tinka poilsio, gyvenamųjų ir administracinių ūkių aptarnavimui, įrengiant praktiškai bet kur (šalia pastato, rūsyje arba ant stogo).

Bendra informacija apie CAPSTONE mikroturbinas:

Capstone Mikroturbinos, yra originalios konstrukcijos ir kruopštaus visų konstrukcijos elementų ir mazgų įdirbio pasekmė, naudojant naujausius pasiekimus medžiagotyros, termodinamikos, elektrotechnikos, valdymo ir mechanikos srityje.

 

Dešimčių prototipų platūs lauko bandymai, visų elementų išbaigtumas dešimties metų bėgyje, leido 1998 metais rinkai pristatyti baigtą komercinį produktą. Naujų variantų bazinio modelio tobulinimas ir išbaigtumas nepertraukiamai tęsiasi įskaitant pramoninę eksploatacijos patirtį skirtingomis sąlygomis ir daugiau nei 2000 įrenginių naudojimą. Turbinos konstrukcijoje realizuotas didžiulis intelektualinis kapitalas- 60 patentų išradimams ir 100 pareiškimų naujiems patentams.

 

Šiuo metu kompanija išleidžia turbinas:

30 kW (modelis C30) , 65 kW (modelis C65) ir 200kW (modelis C200) galingumo.

 

2007 metų pabaigoje kompanija paskelbė apie Energobloko C1000 serijinės gamybos paleidimą, kuris specialiai suprojektuotas įrangos patalpinimui vienoje kompaktiškoje erdvėje.

 

Energoblokas C1000- tai patikima energetinė sisitema, susidedanti iš penkių mikroturbinų C200, kurios gali būti sukomponuotos į energoblokus galingumu 600 kW/h, 800 kW/h, 1000 kW/h.

 

Energocentrai ant turbogeneratoriaus C200 bazės charakrerizuojami šiais svarbiais ypatumais:

- žemas inspektinių dujų išmetimo lygis, esant išmetamųjų įrenginių nebuvimui

- sistemoje nėra generatorių sutepančių ir atšaldančių skysčius

- paprastas prijungimas prie kuro ir elektros komunikacijų

- minimalus serviso ir aptarnavimo terminas

- žemas triukšmo ir vibracijos lygis

- patogi distancinio monitoringo ir kontrolės sistema

- integruota sinchronizacijos ir apsaugos sistema

- patikimas atraminis paviršius įskaitant nedidelius gabaritus.

 

 

Prie papildomų energobloko ypatumų priskiriamos esamos monitoringo sistemos, kurių dėka stebima ir reguliuojama dujų turbinos agregato darbo parametrų kontrolė, sistemų sinchronizacija ir užtikrinamos energomodulio apsaugos funkcijos.

 

Mikroturbinos dirba:

- plačiame apkrovų diapazone
- autonominiu režimu arba paraleliai su tinklu
- vienetiniu režimu (viena turbina) arba „multi-pack“ (kelios turbinos) režimu.
  
Mikroturbinos naudoja platų kuro spektrą:

-aukšto arba žemo slėgio gamtinės dujos
-biodujos (atliekų dujos; dujos, gaunamos valant nutekamuosius vandenis; anaerobinės dujos)
-fakelinės dujos
-dyzelinis kuras
-propanas
-žibalas.

Komponavimas  


Turbinos konstrukcija gaminama su viena judančia detale - besisukančiu valu - ant kurio vienos ašies išdėstyti: elektrinis generatorius, kompresorius ir turbina. Greitaeigis valas sukasi 60000-96000 apsukų per minutę greičiu, kai krūvis yra nominalus ir palaikomas oriniais guoliais, kurie nereikalauja skysto sutepimo ir periodinio aptarnavimo. Įrenginys yra apsaugotas intelektiniu Capstone patento nuosavybe.

Kita nepaprasta turbinos savybė yra visų pagrindinių mazgų komponavimas. Vienoje, pagal gabaritus nedidelėje, apimtyje išdėstyti - kompresorius, degimo kamera, rekuperatorius, turbina, ir pastovūs elektrogeneratoriaus magnetai. Generatorius atšaldomas oro srautu, kas atmeta šaldymo skysčiu sistemoje poreikį.

Šitie ir kiti konstrukciniai ypatumai apsprendžia įrenginio savybes.

Tuo tarpu - įrenginys dirba beveik be vibracijų, neskleisdamas didelio triukšmo į supančią aplinką netgi be specialių triukšmą slopinančių gaubtų. Pvz.: 65dB, kai atstumas 10m.
 

Elektrogeneratorius

Greitaeigis generatorius gamina aukšto dažnio srovę (iki 1600 hercų), kuri konvertuojama į pastovią  srovę, o po to srovė pasikeičia nominalaus dažnio ir įtampos išeinama srove. Elektros sistema aprūpina aukštą išeinančio galingumo kokybę, turint omeny stabilumą, amplitudę, dažnį, sinusoides bei nuokrypius atitinkančius su ISO standartus. Tai labai svarbios ypatybės daugumai taikymų.

 

 

Degimo kamera

Kruopštūs darbiniai bandymai ir turbinos eksploatacijos patirtis parodė patikimą kuro sistemos darbą. Turbina tinkama darbui su įvairiom kuro rūšim: gamtinėm, šachtinėm, suskystintom ir „pakeleivingom" dujom, be kita ko ir su labai dideliu sieros vandenilio išlaikymu, biodujom, o taip pat skystu dyzeliniu kuru ir žibalu.

 

Maži reikalavimai kuro kokybei (užterštumas priemaišomis) susiderina su maža kenksmingų medžiagų koncentracija išmetamose degimo produktuose.


Visa tai buvo pademonstruota specialių bandymų eigoje ir patvirtinta atitinkamais oficialių aplinkos apsaugos institucijų sertifikatais. Išmetamųjų teršalų lygis toks žemas, kad įtvirtina naujus ekologinius standartus mažosiom elektros stotim.

Kontrolės ir valdymo sistema


Mikroturbinos valdymas ir kontrolė įgyvendinama automatinio valdymo mikroprocesorine sistema. Aukšto lygio automatizacijos bei aukštos kokybės ir patikimos valdymo sistemos dėka, įrenginys veikia automatiniu režimu, nereikalaudamas nuolatinio personalo budėjimo, dirbant normaliu režimu. Kritinių situacijų atveju, sistema automatiškai atjungia įrenginį ir įsimena avarinio atjungimo priežastį. Sistema valdo automatinio paleidimo režimus, sustojimus, kontroliuoja darbo režimus, gaunamus iš kuro sąnaudų daviklių, temperatūros, sukimosi greičio, elektros apkrovų ir t.t.

Skaitmeninėje valdymo sistemoje realizuoti sudėtingi valdymo algoritmai, kurie palaiko pastovų įrenginio darbą ir naudojimo funkcionalumą.

Numatyta automatinio paleidimo galimybė, kai tinkle dingsta įtampa (naudojant mikroturbiną kaip rezervinį elektros energijos šaltinį). Valdymo sistema aprūpina visiškai autonomiško darbo variantą ir darbą kartu su tinklu, tam, kad „nuimti" pikines apkrovas ir perduoti papildomą elektros energiją į tiklą.

Valdymo sistema aprūpinta operatoriaus pultu rankiniam valdymui ir įvairių režimo funkcijų programavimui. Sistemos ypatumas- nuotolinio valdymo funkcija per ryšio kanalus bei interneto/intraneto tinklus, kuri drauge su kitais, išsprendžia koordinuoto valdymo grupinių įrenginių, išdėstytų skirtingose vietose, bet dirbančių vienu režimu, užduotį. Pirmajam turbinos paleidimui įrenginys aprūpintas akumuliacinėmis baterijomis.

Mikroturbinų komplektacijos variantai:

Valdymo tipas:
- darbas tik su tinklu
- darbas autonominiu režimu ir su tinklu
  
Esamos nuotolinio valdymo funkcijos:
- taip (modemas, ethernet)
- be nuotolinio valdymo funkcijos

Variklio tipas:
- be rekuperatoriaus
- su rekuperatorium
  
Kuro slėgis įėjime:
- žemas 
- aukštas

Korpuso konstrukcija:
- išorinis apsauginis gaubtas iš metalo ar plastiko, naudojimui ne patalpose
- apsauginis gaubtas gamykliniam naudojimui ne patalpose
- karkasinė sandara
- be gaubto, montavimui konteineriuose ar kt.

Kuro rūšis:
- gamtinės dujos
- propanas
- neišvalytos dujos su aukštu (iki 7%) sieros kiekiu
- biodujos
- nutekamųjų vandenų dujos
- skystas dyzelinis kuras arba žibalas.

Rekuperatorius

Modelis be rekuperatoriaus sudegina daugiau dujų, prie tokios pačios energijos išeigos ir prie padidintos išmetimo temperatūros, kas leidžia ją naudoti „pakeleivingų" dujų utilizacijai, naftos ir dujų pramonėje.

Kogeneracija


Išskyrus elektros energiją turbina gali gaminti šilumą. Tam ji turi būti komplektuojma su specialiu įrenginiu, utilizuojančiu išmetamųjų dujų šilumą. Tokios energetinės sistemos, kartu išdirbdamos elektrą ir šilumą, priskiriamos CHP klasei. Mikroturbinos atveju, jos vadinamos micro-CHP. Specialiai kompanijos CAPSTONE mikroturbinom yra sukonstruoti keli tokių šilumokaičių tipai bendram darbui su 1, 2, 4 ir t.t. mikroturbinom. Jas gamina JAV, Europoj, Japonijoj.

Micro-CHP įrenginių naudojimas ženkliai padidina naudingumo koeficientą (iki 90%) ir išsprendžia šilumos tiekimo apšildymui ir karšto vandens gavimo užduotis.

 

 

Naudojimas

 

  • Energijos gamyba-tiekimas centralizuoto tinklo pažeidimo atveju.

 

  • Autonominė elektros energijos gamyba.

 

  • Atskirų gyvenviečių, atskirai stovinčių pastatų, statybinių aikščių, naftos atsiradimo vietų, naftos bokštų, atskirų ryšio stočių ir kt. objektų aprūpinimas elektros energija, kur elektros tinklai nepasiekiami.

 

  • Maksimalios (pikinės) apkrovos sumažinimas.

Išlaidų optimizavimas.

Papildomas galingumas.

Kogeneracija – šilumos (kondicionuotas) gaminimas ir elektros gaminimas vienu metu.

 

  • Kokybė ir patikimumas energijos tiekime. Aukštos kokybės elektros energija ypač aktualu brangiai ir jautriai elektronikai (ligoninės, serverinės, oro, jūrų uostai).

  • Nuostolių optimizavimas dėl galingumo koeficiento korekcijos.

  • Panaudojimas alternatyvaus kuro, gaunamo iš šiuo metu atliekamų energijos šaltinių: pakeleivingos" dujos, biodujos, šachtinės dujos, nutekamųjų vandenų dujos.

 

Daugiau informacijos:

Capstone: https://www.capstoneturbine.com/

Youtube kanalas: https://www.youtube.com/user/CapstoneTurbine

© 2018 Sala Energy, Norhouse Construction įmonių grupė

  • LinkedIn Social Icon
  • Facebook Social Icon

Sala Energy

Šv. Mykolo g. 10

Vilnius, LT 01124, Lietuva

El. p.: info (at) salaenergy.com

norhouse logo.jpg