|
Газопоршневые двигатели, основным топливом для которых яв-
ляется газ, а небольшая доля жидкого топлива впрыскивается для
инициации воспламенения газовоздушной смеси либо в цилиндр,
либо (значительно чаще) в специальную форкамеру. Воспламене-
ние может происходить также двумя упомянутыми выше спосо-
бами.
3.
Чисто газовые ГПД, работающие только на газовом топливе. От-
личаются пониженной степенью сжатия и в большинстве случаев
меньшей экономичностью. Источник воспламенения – свеча.
По мощности ГПД обычно подразделяют на 3 группы: малые,
средние и большие.
Малые – мощностью менее 190 кВт, работающие, как правило, по
двух- и четырехтактному циклу с 4–6 цилиндрами (иногда оснащенные
турбонаддувом).
Средние – мощностью 200–750 кВт, используемые на передвиж-
ных электростанциях и других потребителях механической энергии.
Число цилиндров у таких двигателей – 6–12. Они оснащаются турбо-
наддувом.
Большие – мощностью более 750 кВт, являющиеся источниками
основного и резервного энергоснабжения на крупных предприятиях и
электростанциях. В большинстве своем они работают в стационарном
режиме по двухтактному циклу с турбонаддувом при частоте вращения
вала не более 500–750 об/мин.
В настоящее время ГПД успешно конкурируют и с дизельными, и
с газотурбинными установками, что обусловлено имеющимися у них
преимуществами:
значительно меньшими вредными выбросами газотопливных дви-
гателей по сравнению с жидкотопливными, рис. 7.3;
быстрым развитием сети газоснабжения;
низкой стоимостью единицы установленной мощности: ТЭЦ
мощностью 10 МВт на основе ГПД требует вложений около
7,5 млн долл., а на основе ГТД – около 9,5 млн долл.;
лучшим удельным весовым показателем (отношением веса к
мощности). Объясняется это тем, что оборудование, обеспечи-
вающее подачу газа в двигатель, значительно легче, чем комплекс
агрегатов, связанных с хранением и подачей жидкого топлива;
большей скоростью увеличения стоимости жидкого топлива по
сравнению с газообразным. В зависимости от местных условий
отношение стоимости единицы тепла в дизельном топливе и при-
родном газе в России составляет 10–30;
184
Рис. 7.3. Уровень вредных выбросов при работе дизеля и ГПД
более высоким и менее зависимым от нагрузки КПД;
безопасностью – отсутствием высоких температур, давлений, мо-
ментов инерции;
большим сроком службы поршневых двигателей на газовом топ-
ливе – до 300 000 моточасов, или 37 лет, при эксплуатации по
8000 часов в год, что делает мини-ТЭЦ надежным источником
бесперебойного энергообеспечения;
ГПД может запускаться и останавливаться неограниченное число
раз, что практически не влияет на общий моторесурс двигателя,
тогда как 100 пусков ГТД уменьшают ресурс турбины на 500 ча-
сов;
время до принятия нагрузки после старта составляет у ГПД –
2–3 мин, а у газовой турбины – 15–17 мин;
меньшей зависимостью КПД ГПД от температуры окружающего
воздуха;
мобильностью;
широким диапазоном рабочих режимов – от 15–20 до 110 % (в пи-
ковом режиме) номинальной мощности при пропорциональном
расходе топлива;
малым сроком окупаемости – от 3 до 5 лет;
автономностью мини-ТЭЦ на их базе, производящих электроэнер-
гию и тепло на месте потребления и дающих гарантию от перебо-
ев или аварийных отключений, дополнительных потерь энергии;
возможностью относительно просто решать острый вопрос нерав-
номерного суточного потребления электроэнергии, неразрешимый
для крупных генерирующих установок;
«всеядностью» – ГПУ могут работать на природном газе, пропане,
бутане, попутном нефтяном газе, коксовом газе, биогазе и т. д.
185
Среди недостатков поршневых машин необходимо отметить сле-
дующие:
1.
Ограниченная мощность – до 5 МВт для одной машины. Однако
это не является критичным, поскольку средний промышленный
потребитель в России имеет установленную мощность в 1–2 МВт.
При необходимости может быть установлено несколько парал-
лельно работающих агрегатов. Имеются примеры установки до
40 агрегатов в одной локальной системе. К тому же, финская
фирма Wartsila выпускает энергетические ГПУ с единичной элек-
трической мощностью свыше 16 МВт.
2.
Повышенная (на порядок) потребность в смазочном масле по
сравнению с газовыми и паровыми турбинами. Проблема смазки
для ГПУ (как, впрочем, и для дизелей) превращается не только в
техническую, но и в экономическую проблему. В области мощно-
стей 50–200 кВт расход масла может достигнуть 2,5–3,0 г/кВт·ч,
что в стоимостном выражении составляет существенную долю в
общих эксплуатационных затратах, особенно если двигатель ра-
ботает на дешевом газовом топливе.
В нашей стране разработаны энергоблоки мощностью до 5 МВт
на базе нескольких ГПД, а также ГПД с единичной мощностью 1 и
1,5 МВт. Моторостроительные заводы России способны производить
такое количество ГПУ, которого хватило бы для замещения большинст-
ва выбывающих мощностей газовых электростанций.
Мировой рынок автономных электростанций характеризуется
большим разнообразием требуемой мощности при разных массогаба-
ритных и ресурсных показателях базовых генераторов. Наблюдается
смещение потребности от аварийных электростанций в сторону элек-
тростанций для постоянной работы. Производители ГПУ и специали-
сты в области энергетического оборудования считают особенно пер-
спективным их применение для утилизации попутного газа. Перспек-
тивны они и для покрытия собственных нужд котельных в электро-
энергии, поскольку позволяют снизить себестоимость тепловой энер-
гии. Для покрытия электрической нагрузки собственных нужд (обычно
100–500 кВт) целесообразно использовать две-три ГПУ соответствую-
щей мощности.
Использование мини-ТЭЦ на базе ГПД единичной мощностью от
30 до 1200 кВт за рубежом достаточно широко распространено. Не-
смотря на имеющийся резерв установленной мощности электростанций
США, там продолжают строить мини-ТЭЦ, суммарная мощность кото-
рых уже превысила 10 млн кВт. Количество действующих, строящихся
и проектируемых мини-ТЭЦ в Германии превышает 2 тыс. В Японии
186
каждое вновь строящееся крупное общественное здание обязательно
оборудуется мини-ТЭЦ, расположенной, как правило, в подвальных
помещениях.
Фирма Wartsila Diesel реализует на мировом рынке электростан-
ции, сооружаемые из модулей единичной мощностью 0,5; 1,0; 3,0; 4,5 и
5 МВт. Как правило, эти станции монтируют на базе старых котельных,
из которых убирается устаревшее оборудование. При этом тепло отпус-
кается жителям близлежащих домов, а электроэнергия – в централизо-
ванную сеть.
Do'stlaringiz bilan baham: |
