โรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงทางเลือกในรัสเซีย

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โรงไฟฟ้าขับเคลื่อนอัตโนมัติพร้อมเครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในรัสเซียและต่างประเทศ หน่วยเหล่านี้ง่ายต่อการบำรุงรักษาและสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยกว่าหน่วยดีเซลแบบเดิม นอกจากนี้ บนพื้นฐานของเครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซ เป็นไปได้ที่จะประกอบสถานีรวมที่สร้างความร้อนและไฟฟ้าพร้อมกัน

เราได้พูดคุยกับนักพัฒนาจาก Transmashholding ซึ่งเป็นหุ้นส่วนทั่วไปของเทศกาล Polytech 360 ว่าชุดลูกสูบก๊าซแตกต่างจากเครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซลอย่างไร และสามารถติดตั้งในรถยนต์ทั่วไปได้หรือไม่ คำถามของเราได้รับคำตอบโดย Alexander Terekhin หัวหน้าแผนกพัฒนาเครื่องยนต์ดีเซลที่ Transmashholding JSC และ Igor Ovchinnikov ผู้จัดการโครงการสำหรับการพัฒนาวิศวกรรมดีเซลที่ Transmashholding JSC

โดยพื้นฐานแล้ว เครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในทั่วไปที่ใช้แก๊สในการทำงาน การติดตั้งดังกล่าวครั้งแรกปรากฏขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 และส่วนใหญ่ใช้ในโรงงานเพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์การผลิตต่างๆ ต่อมาส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า พวกเขายังไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการขนส่ง แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความนิยมของเครื่องยนต์ลูกสูบแก๊สเริ่มเพิ่มขึ้น มีเหตุผลหลายประการสำหรับเรื่องนี้ แต่เหตุผลหลักคือการเพิ่มขึ้นของราคาเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลว (น้ำมันเบนซิน ดีเซล) ปัจจุบัน เครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซถูกใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องกำเนิดความร้อน ปั๊ม คอมเพรสเซอร์ และหน่วยทำความเย็น

N + 1: เครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซใช้ในโรงงานใดและเพราะเหตุใด

เครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซใช้ในโรงไฟฟ้าเกือบทุกประเภท: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องยนต์แบบอยู่กับที่และโรงไฟฟ้า หัวรถจักร รถยนต์ การขนส่งและเทคโนโลยี (สำหรับรถแทรกเตอร์ อุปกรณ์เหมืองหิน) และอื่นๆ

ปริมาณสำรองก๊าซธรรมชาติในประเทศของเราและในโลกมีมากเกินกว่าปริมาณสำรองของเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลวทุกประเภท โดยธรรมชาติแล้ว ต้นทุนเชื้อเพลิงก๊าซจะต่ำกว่าเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลวอย่างมาก ในประเทศของเรา หลายๆ รุ่นจะสามารถใช้เชื้อเพลิงชนิดนี้ได้

เครื่องยนต์ดังกล่าวทำงานบนอะไร?

พวกเขาใช้เชื้อเพลิงก๊าซสองประเภท ประการแรก มันเป็นก๊าซธรรมชาติ (ประกอบด้วยก๊าซมีเทนส่วนใหญ่) ซึ่งเราเผาโดยเฉพาะในครัวของเรา และประการที่สอง ก๊าซปิโตรเลียมที่ได้จากการกลั่นน้ำมัน (ประกอบด้วยโพรเพนและบิวเทนส่วนใหญ่) เป็นชนิดหลังในสถานะเหลวซึ่งส่วนใหญ่ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์หรือในกระบอกสูบสำหรับกระท่อมฤดูร้อนแบบใช้แก๊ส

เครื่องยนต์อุตสาหกรรม รถบรรทุก และรถบัสส่วนใหญ่ใช้ก๊าซธรรมชาติอัดหรือก๊าซเหลว ล่าสุดได้มีการเสนอให้ดัดแปลงรถยนต์นั่งเป็นเชื้อเพลิงธรรมชาติ

เครื่องยนต์ดังกล่าวแตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายในอย่างไร?

เครื่องยนต์ลูกสูบแบบแก๊สเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบเดียวกัน แต่มีคุณสมบัติการออกแบบบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการใช้เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ

ก่อนอื่น ต้องติดตั้งระบบจัดเก็บก๊าซและอุปกรณ์แก๊สบนผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย (รถยนต์ หัวรถจักรดีเซล ฯลฯ) เพื่อเปลี่ยนพารามิเตอร์ก๊าซ (ความดัน อุณหภูมิ) และจ่ายให้กับเครื่องยนต์

การเปลี่ยนแปลงในเครื่องยนต์นั้นสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนที่อยู่ในกลุ่มแรกนั้นมีลักษณะที่สร้างสรรค์และเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนการอัด การออกแบบชิ้นส่วนของกลุ่มกระบอกสูบ-ลูกสูบ การตั้งค่าการจ่ายอากาศและเทอร์โบชาร์จเจอร์ และองค์ประกอบอื่นๆ ส่วนหลังเชื่อมต่อกับอุปกรณ์เครื่องยนต์พร้อมอุปกรณ์สำหรับจ่ายก๊าซไปยังท่อร่วมไอดีหรือห้องเผาไหม้

เป็นไปได้ไหมที่จะใส่เครื่องยนต์ลูกสูบแบบแก๊สในรถยนต์ธรรมดา?

สามารถ. หลายคนสวมและขี่อย่างประสบความสำเร็จ สารละลายดังกล่าวใช้ในรถยนต์ รถแทรกเตอร์ หัวรถจักร เรือพาณิชย์ขนาดเล็กและยานพาหนะอื่นๆ

เครื่องยนต์ส่งกำลังและแก๊ส

ในปี 2013 รถจักรดีเซลแบบแยกส่วน TEM19 ถูกผลิตขึ้นที่โรงงาน Transmashholding ใน Bryansk นี่เป็นหัวรถจักรดีเซลแห่งแรกในโลกที่เครื่องยนต์ลูกสูบทำงานโดยใช้ก๊าซธรรมชาติ ซึ่งเป็นระบบจ่ายอัตโนมัติซึ่งถูกจัดเก็บในรูปของเหลวในภาชนะที่เย็นจัด

ปัจจุบัน TMH ได้เริ่มโครงการสร้างหัวรถจักรดีเซลแบบแบ่งแก๊ส TEM29 รุ่นใหม่ที่มีกำลังเพิ่มขึ้น การออกแบบจะขึ้นอยู่กับหลักการของโมดูลาร์ของอุปกรณ์หลัก มีวัตถุประสงค์เพื่อลดค่าใช้จ่ายของทรัพยากรที่เกี่ยวข้องในการดำเนินการบำรุงรักษาและซ่อมแซมระหว่างการใช้งานอันเนื่องมาจากการใช้การซ่อมแซมแบบรวม

ที่องค์กรของบริษัทในเมือง Kolomna TMH กำลังดำเนินโครงการหลายโครงการโดยใช้เชื้อเพลิงทางเลือก ควบคุมการผลิตผลิตภัณฑ์พื้นฐานประเภทใหม่ นั่นคือ เครื่องยนต์แก๊สที่ออกแบบมาเพื่อผลิตไฟฟ้าและความร้อนในโรงไฟฟ้าเพื่อวัตถุประสงค์พื้นฐาน สำรอง และฉุกเฉิน

ปัจจุบัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องยนต์แก๊ส 9GMG สำหรับหัวรถจักรดีเซลแบบแบ่งแยก TEM29 อยู่ระหว่างการก่อสร้างที่โรงงาน Kolomna

เครื่องยนต์ที่สร้างขึ้นที่โรงงาน TMH Kolomna จะใช้เชื้อเพลิงดีเซล เชื้อเพลิงธรรมชาติ หรือก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้อง ตลอดจนน้ำมันดิบในช่วงกำลังตั้งแต่ 1,000 ถึง 3500 กิโลวัตต์เป็นเชื้อเพลิงหลัก

TMH ยังตั้งใจที่จะพัฒนาการปรับเปลี่ยนก๊าซของเครื่องยนต์ดีเซลใหม่ที่สร้างขึ้นระหว่างการใช้งานโปรแกรมย่อยการพัฒนาเครื่องยนต์ดีเซลของโครงการเป้าหมายของรัฐบาลกลาง "ฐานเทคโนโลยีแห่งชาติ"

เหตุใดจึงไม่ใช้เครื่องยนต์เหล่านี้ในระดับสากล

มันเพิ่งเกิดขึ้นในอดีตว่าเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลวประเภทต่างๆ ส่วนใหญ่จะใช้เป็นเชื้อเพลิงยานยนต์ มีการสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่กว้างขวางสำหรับพวกเขา ดังนั้น เพื่อที่จะขยายการใช้ก๊าซ จำเป็นต้องขยายโครงสร้างพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับการส่งมอบไปยังสถานที่เติมน้ำมันและท้ายที่สุด ไปยังสถานที่เผาไหม้ ขณะนี้กำลังถูกติดตามอย่างแข็งขัน

ในขณะนี้สิ่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการทำงานของตู้รถไฟที่ใช้เชื้อเพลิงเครื่องยนต์แก๊สคือช่วงทางเหนือที่ไม่ใช้ไฟฟ้าของทางรถไฟ Sverdlovsk ภูมิภาคนี้มีเงื่อนไขที่จำเป็นทั้งหมด: ลักษณะแบน, สินค้าปริมาณมาก, ความพร้อมของก๊าซธรรมชาติราคาถูก, เช่นเดียวกับสิ่งอำนวยความสะดวกในการผลิต, บนพื้นฐานของการผลิตก๊าซธรรมชาติเหลวที่สามารถเปิดตัวได้

โดยทั่วไปแล้ว การใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงในยานยนต์ในการขนส่งทุกประเภทและการสร้างการขนส่งก๊าซในประเทศและอุปกรณ์เคลื่อนที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในปัจจุบันสำหรับการต่ออายุของสต็อกกลิ้ง ซึ่งต้องเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย สิ่งแวดล้อม และความน่าเชื่อถือระดับสากล

เหตุใดจึงมักใช้ในโรงไฟฟ้าขนาดเล็ก

มันทำกำไรและประหยัด การใช้เชื้อเพลิงและต้นทุนการดำเนินงานเป็นปัญหาสำคัญสำหรับเจ้าของโรงงาน หน่วยลูกสูบก๊าซมีการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะต่อกิโลวัตต์ต่อชั่วโมงที่ผลิตภายใต้โหมดโหลดใดๆ ที่น้อยกว่าหน่วยกังหันก๊าซ เนื่องจากประสิทธิภาพของเครื่องลูกสูบอยู่ที่ 36-45% ในขณะที่สำหรับกังหันจะมีเพียง 25-34 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น

ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซมากกว่าเครื่องยนต์ดีเซลคือเชื้อเพลิงที่ถูกกว่า แม้ว่าจะใช้ส่วนผสมของก๊าซโพรเพน-บิวเทนเป็นเชื้อเพลิงสำรอง ต้นทุนของหน่วยพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตในโรงงานลูกสูบก๊าซจะน้อยกว่าดีเซล 1, 3 เท่า

การทำงานและบำรุงรักษาหน่วยลูกสูบก๊าซ ตรงกันข้ามกับหน่วยกังหันก๊าซ ไม่ต้องการบุคลากรด้านวิศวกรรมที่มีคุณสมบัติสูง การบำรุงรักษาตามปกติ การซ่อมแซมระดับกลางและยกเครื่องของเครื่องยนต์ลูกสูบก๊าซสามารถทำได้ ณ สถานที่ปฏิบัติงานโดยไม่ต้องย้ายเครื่องไปยังที่ตั้งของผู้ผลิตหรือองค์กรเฉพาะทาง

อะไรคือสาเหตุของความนิยมที่เพิ่มขึ้นของหน่วยลูกสูบก๊าซในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาแม้ว่าเทคโนโลยีนี้มีมาเป็นเวลานานแล้ว?

การวิเคราะห์ตลาดผู้บริโภคสำหรับพลังงานไฟฟ้าและความร้อนเปิดเผยว่าประมาณร้อยละ 30 ของผู้บริโภคไม่ต้องการพลังงานหลายสิบและหลายร้อยเมกะวัตต์และดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟแบบรวมศูนย์ซึ่งการสูญเสียทั้งหมดระหว่างการขนส่งผ่านเครือข่ายไปยังผู้บริโภคคือ มากถึง 25-30 เปอร์เซ็นต์

นอกจากนี้ ผู้ใช้ไม่พอใจกับค่าใช้จ่ายที่สูงในการเชื่อมต่อกับเครือข่ายแบบรวมศูนย์ และโดยทั่วไป การเปิดเสรีของตลาดพลังงานในรัสเซียได้นำไปสู่วิกฤตในการดำเนินงานของระบบจ่ายพลังงานแบบรวมศูนย์ขนาดใหญ่

เทคโนโลยีลูกสูบก๊าซเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก ใช้แนวคิดของการผลิตไฟฟ้าที่ "ประหยัด" ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยสูญเสียความร้อนและไฟฟ้าที่เกิดขึ้นน้อยที่สุด แหล่งกระจายอำนาจอิสระในท้องถิ่นของการผลิตไฟฟ้าและความร้อนรวมจากพืชลูกสูบก๊าซมีประสิทธิภาพสูง ไม่ขึ้นกับโครงข่ายไฟฟ้าในภูมิภาคโดยสิ้นเชิง และด้วยเหตุนี้ จากการเติบโตของภาษีจึงเชื่อถือได้ ไม่ต้องการต้นทุนในการก่อสร้างอุปทาน และเครือข่ายการจำหน่าย

เครื่องยนต์ลูกสูบแก๊สสามารถรวมกันเป็นอนุกรมได้ อะไรคือประโยชน์ของการรวมดังกล่าวเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้การติดตั้งแยกต่างหาก?

ไม่เพียงแต่เครื่องยนต์ลูกสูบแบบแก๊สเท่านั้น แต่ยังสามารถรวมเครื่องยนต์ดีเซลเป็น "แบตเตอรี่" ได้อีกด้วย ทุกอย่างขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและข้อกำหนดของโรงไฟฟ้าแบบอยู่กับที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโมดูลแต่ละโมดูลสามารถส่งไปยังสถานที่ติดตั้งและใช้งานได้โดยเฮลิคอปเตอร์เท่านั้น แต่มีโรงไฟฟ้าพิเศษซึ่งข้อกำหนดหลักคือกำลังสูงสุดที่เป็นไปได้ในหน่วยเดียว