Các nhà máy điện nhiên liệu thay thế ở Nga

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Trong vài năm qua, các nhà máy điện tự trị với động cơ piston khí ngày càng trở nên phổ biến ở Nga và nước ngoài. Các thiết bị này dễ bảo trì và tiêu thụ ít nhiên liệu hơn các thiết bị diesel truyền thống. Ngoài ra, trên cơ sở động cơ pít tông khí, có thể lắp ráp một trạm liên hợp phát đồng thời nhiệt và điện.

Chúng tôi đã nói chuyện với các nhà phát triển từ Transmashholding, đối tác chung của lễ hội Polytech 360, về việc một bộ phận piston khí khác với động cơ xăng hoặc diesel như thế nào và liệu nó có thể được lắp đặt trên một chiếc ô tô thông thường hay không. Câu hỏi của chúng tôi đã được trả lời bởi Alexander Terekhin, trưởng bộ phận phát triển động cơ diesel tại Transmashholding JSC, và Igor Ovchinnikov, giám đốc dự án phát triển kỹ thuật diesel tại Transmashholding JSC.

Về bản chất, động cơ piston khí là động cơ đốt trong thông thường sử dụng khí để hoạt động. Những hệ thống lắp đặt đầu tiên như vậy xuất hiện vào cuối thế kỷ 19 và được sử dụng chủ yếu trong các nhà máy để điều khiển các thiết bị sản xuất khác nhau. Sau đó, chúng chủ yếu được thay thế bằng động cơ điện. Chúng cũng không được sử dụng rộng rãi trong vận tải. Nhưng trong những năm gần đây, sự phổ biến của động cơ piston khí đã bắt đầu phát triển. Có một số lý do giải thích cho điều này, nhưng nguyên nhân chính là do giá nhiên liệu hydrocacbon lỏng (xăng, dầu diesel) tăng. Ngày nay, động cơ piston khí được sử dụng trong máy phát điện, máy phát nhiệt, máy bơm, máy nén và các đơn vị làm lạnh.

N + 1: Động cơ piston khí được sử dụng ở những nhà máy nào và tại sao?

Động cơ piston khí được sử dụng trong các nhà máy điện với hầu hết các ứng dụng: động cơ-máy phát điện và nhà máy điện tĩnh, đầu máy, ô tô, vận tải và công nghệ (cho máy kéo, thiết bị khai thác đá) và các loại khác.

Trữ lượng khí thiên nhiên ở nước ta và trên thế giới vượt đáng kể trữ lượng của nhiên liệu hydrocacbon lỏng các loại. Đương nhiên, chi phí của nhiên liệu khí thấp hơn đáng kể so với nhiên liệu hydrocacbon lỏng. Ở nước ta, nhiều thế hệ nữa sẽ được sử dụng loại nhiên liệu này.

Những động cơ như vậy hoạt động trên cơ sở nào?

Chúng sử dụng hai loại nhiên liệu khí. Thứ nhất, đó là khí tự nhiên (nó chứa phần lớn khí mêtan), mà chúng ta đốt, đặc biệt, trong nhà bếp của chúng ta. Và, thứ hai, khí dầu mỏ thu được từ quá trình lọc dầu (nó chứa hầu hết propan và butan). Nó là nhiên liệu thứ hai ở trạng thái hóa lỏng, chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu động cơ cho ô tô hoặc trong các xi lanh cho các ngôi nhà nhỏ bằng khí đốt mùa hè.

Hầu hết các động cơ công nghiệp, xe tải và xe buýt sử dụng khí nén tự nhiên hoặc khí đốt hóa lỏng. Gần đây, đã có những đề xuất về việc chuyển đổi xe du lịch sang sử dụng khí đốt tự nhiên.

Động cơ như vậy khác động cơ đốt trong như thế nào?

Động cơ piston khí là cùng một động cơ đốt trong, nhưng có một số đặc điểm thiết kế liên quan đến việc sử dụng một loại nhiên liệu khác.

Trước hết, một hệ thống chứa khí và thiết bị khí phải được gắn trên sản phẩm cuối cùng (ô tô, đầu máy diesel,…) để thay đổi các thông số khí (áp suất, nhiệt độ) và cung cấp cho động cơ.

Những thay đổi trong chính động cơ có thể được chia thành hai phần. Những thứ thuộc về nhóm đầu tiên có tính chất xây dựng và liên quan đến những thay đổi trong tỷ số nén, thiết kế của các bộ phận của nhóm xi-lanh-pít-tông, cung cấp không khí và cài đặt bộ tăng áp và các yếu tố khác. Sau này được kết nối với thiết bị động cơ với các thiết bị cung cấp khí vào đường ống nạp hoặc buồng đốt.

Có thể đặt động cơ pít-tông xăng trên ô tô thường không?

Có thể. Nhiều người đã mặc và đi với thành công. Các giải pháp này được sử dụng trong ô tô, máy kéo, đầu máy xe lửa, tàu thương mại trọng tải nhỏ và các phương tiện khác.

Transmashholding và động cơ khí

Vào năm 2013, một đầu máy chạy dầu diesel TEM19 được sản xuất tại nhà máy Transmashholding ở Bryansk. Đây là đầu máy xe lửa diesel đầu tiên trên thế giới có động cơ piston chạy bằng khí tự nhiên, nguồn cung cấp tự động được lưu trữ ở dạng lỏng trong một thùng chứa đông lạnh.

Hiện tại, TMH đã bắt đầu dự án chế tạo một đầu máy diesel tiết kiệm khí mới TEM29 có công suất tăng lên. Thiết kế của nó sẽ dựa trên nguyên tắc mô đun của thiết bị chính. Nó nhằm mục đích giảm chi phí của các nguồn lực liên quan đến việc thực hiện bảo trì và sửa chữa trong quá trình vận hành do việc sử dụng các sửa chữa tổng hợp.

Tại doanh nghiệp của mình ở Kolomna, TMH đang thực hiện một số dự án sử dụng nhiên liệu thay thế, làm chủ việc sản xuất một loại sản phẩm mới về cơ bản - động cơ khí được thiết kế để tạo ra điện và nhiệt trong các nhà máy điện cho các mục đích cơ bản, dự phòng và khẩn cấp.

Hiện tại, một động cơ khí 9GMG-máy phát điện cho đầu máy diesel TEM29 đang được xây dựng tại nhà máy Kolomna.

Các động cơ, được tạo ra tại nhà máy TMH Kolomna, sẽ sử dụng nhiên liệu diesel, nhiên liệu tự nhiên hoặc khí dầu mỏ đồng hành, cũng như dầu thô với công suất từ 1000 đến 3500 kilowatt làm nhiên liệu chính.

TMH cũng có ý định phát triển các sửa đổi khí của động cơ diesel mới được tạo ra trong quá trình thực hiện chương trình con phát triển động cơ diesel của Chương trình Mục tiêu Liên bang "Cơ sở Công nghệ Quốc gia".

Tại sao những động cơ này không được sử dụng phổ biến?

Lịch sử đã xảy ra như vậy rằng các loại nhiên liệu hydrocacbon lỏng khác nhau chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu động cơ. Một cơ sở hạ tầng rộng rãi đã được tạo ra cho họ. Theo đó, để mở rộng việc sử dụng khí đốt, cần phải mở rộng cơ sở hạ tầng gắn với việc cung cấp khí đốt đến nơi tiếp nhiên liệu và cuối cùng là đến nơi đốt cháy. Điều này hiện đang được tích cực theo đuổi.

Hiện tại, triển vọng nhất cho hoạt động của các đầu máy chạy bằng nhiên liệu động cơ khí là dải phía bắc không điện khí hóa của tuyến đường sắt Sverdlovsk. Khu vực này có tất cả các điều kiện cần thiết: mặt bằng phẳng, khối lượng hàng hóa lớn, sẵn có khí tự nhiên giá rẻ, cũng như các cơ sở sản xuất, trên cơ sở đó có thể sản xuất khí tự nhiên hóa lỏng.

Nhìn chung, việc sử dụng khí đốt làm nhiên liệu động cơ trong tất cả các loại hình vận tải và tạo ra các thiết bị vận chuyển khí đốt trong nước và các thiết bị cố định ngày nay có tầm quan trọng lớn đối với việc đổi mới đầu máy toa xe, phải đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế về an toàn, môi trường và độ tin cậy.

Tại sao chúng thường được sử dụng trong các nhà máy điện nhỏ?

Đó là lợi nhuận và kinh tế. Tiêu thụ nhiên liệu và chi phí vận hành là những vấn đề quan trọng đối với chủ nhà máy. Một bộ piston khí có mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể trên mỗi kilowatt / giờ được sản xuất ở bất kỳ chế độ tải nào nhỏ hơn mức tiêu thụ nhiên liệu của bộ tua bin khí. Điều này là do hiệu suất của máy piston là 36-45%, trong khi đối với tua bin chỉ là 25-34%.

Ưu điểm chính của động cơ piston khí so với động cơ diesel là nhiên liệu rẻ hơn. Ngay cả khi hỗn hợp khí propan-butan được sử dụng làm nhiên liệu dự trữ, chi phí của một đơn vị năng lượng điện được sản xuất trên nhà máy piston khí thấp hơn 1, 3 lần so với trên động cơ diesel.

Việc vận hành và bảo trì thiết bị piston khí, trái ngược với thiết bị tuabin khí, không yêu cầu nhân viên kỹ thuật có trình độ cao. Có thể tiến hành bảo dưỡng định kỳ, sửa chữa trung gian và đại tu động cơ piston khí tại địa điểm vận hành mà không cần di chuyển thiết bị đến địa điểm của nhà sản xuất hoặc xí nghiệp chuyên môn.

Đâu là lý do cho sự phổ biến ngày càng tăng của các thiết bị piston khí trong những năm gần đây, mặc dù thực tế là công nghệ này đã có từ lâu?

Phân tích thị trường tiêu thụ năng lượng điện và nhiệt cho thấy khoảng 30% người tiêu dùng không cần đến hàng chục và hàng trăm megawatt điện và do đó, nguồn cung cấp điện tập trung bắt buộc, tổng thiệt hại trong quá trình vận chuyển qua các mạng lưới đến người tiêu dùng là lên đến 25-30 phần trăm.

Ngoài ra, người dùng không hài lòng với chi phí cao của việc kết nối với các mạng tập trung và nhìn chung, việc tự do hóa thị trường năng lượng ở Nga đã dẫn đến khủng hoảng trong hoạt động của các hệ thống cung cấp năng lượng tập trung lớn.

Công nghệ piston khí rất phù hợp để phát điện quy mô nhỏ, thực hiện rất hiệu quả khái niệm phát điện "tiết kiệm" với tổn thất nhiệt và điện sinh ra tối thiểu. Các nguồn sản xuất điện và nhiệt kết hợp được phân cấp tự quản của địa phương dựa trên các nhà máy piston khí có hiệu suất cao, hoàn toàn không phụ thuộc vào lưới điện khu vực và do đó, do sự tăng trưởng của biểu giá, là đáng tin cậy, không yêu cầu chi phí xây dựng nguồn cung cấp và mạng lưới phân phối.

Động cơ piston khí có thể được kết hợp nối tiếp. Lợi ích của việc hợp nhất như vậy so với việc sử dụng các cài đặt riêng biệt là gì?

Không chỉ động cơ khí-pít-tông, mà cả động cơ diesel cũng có thể được kết hợp thành "pin". Tất cả phụ thuộc vào các tính năng và yêu cầu của nhà máy điện tĩnh. Đặc biệt, rất thường các mô-đun riêng lẻ chỉ có thể được chuyển đến nơi lắp đặt và vận hành bằng máy bay trực thăng. Nhưng có những nhà máy điện đặc biệt, yêu cầu chính là công suất tối đa có thể trong một tổ máy.