نیروگاه های سوخت جایگزین در روسیه

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

طی چند سال گذشته، نیروگاه های خودران با موتورهای پیستونی گازی در روسیه و خارج از کشور به طور فزاینده ای محبوب شده اند. نگهداری این واحدها آسان است و نسبت به واحدهای دیزلی سنتی سوخت کمتری مصرف می کنند. علاوه بر این، بر اساس یک موتور پیستونی گازی، امکان مونتاژ یک ایستگاه ترکیبی وجود دارد که به طور همزمان گرما و برق تولید می کند.

ما با توسعه دهندگان Transmashholding، شریک عمومی جشنواره Polytech 360، در مورد اینکه واحد پیستون گازی با موتور بنزینی یا دیزلی متفاوت است و اینکه آیا می توان آن را روی یک خودروی معمولی نصب کرد، صحبت کردیم. الکساندر ترخین، رئیس بخش توسعه موتورهای دیزل در Transmashholding JSC و ایگور اوچینیکوف، مدیر پروژه توسعه مهندسی دیزل در Transmashholding JSC به سؤالات ما پاسخ دادند.

در اصل، موتورهای پیستونی گازی موتورهای احتراق داخلی معمولی هستند که از گاز برای کار استفاده می کنند. اولین چنین تأسیساتی در پایان قرن نوزدهم ظاهر شد و عمدتاً در کارخانه ها برای هدایت تجهیزات مختلف تولید مورد استفاده قرار گرفت. بعداً آنها عمدتاً با موتورهای الکتریکی جایگزین شدند. آنها همچنین به طور گسترده ای در حمل و نقل استفاده نمی شوند. اما در سال های اخیر، محبوبیت موتورهای پیستونی گازی شروع به رشد کرده است. دلایل مختلفی برای این وجود دارد، اما اصلی ترین آنها افزایش قیمت سوخت های هیدروکربنی مایع (بنزین، گازوئیل) است. امروزه از موتورهای پیستونی گازی در ژنراتورهای برق، مولدهای حرارتی، پمپ ها، کمپرسورها و واحدهای تبرید استفاده می شود.

N + 1: موتورهای پیستونی گازی در کدام کارخانه ها استفاده می شود و چرا؟

موتورهای پیستونی گازی تقریباً در نیروگاه ها با همه کاربردها استفاده می شوند: ژنراتورهای موتور ثابت و نیروگاه ها، لوکوموتیو، خودرو، حمل و نقل و فناوری (برای تراکتورها، تجهیزات معدن) و غیره.

ذخایر گاز طبیعی در کشور ما و جهان به میزان قابل توجهی از ذخایر سوخت های هیدروکربنی مایع در همه انواع فراتر می رود. به طور طبیعی، هزینه سوخت گاز به طور قابل توجهی کمتر از سوخت هیدروکربنی مایع است. در کشور ما نسل های زیادی قادر به استفاده از این نوع سوخت خواهند بود.

چنین موتورهایی روی چه چیزی کار می کنند؟

آنها از دو نوع سوخت گاز استفاده می کنند. اولاً، این گاز طبیعی است (بیشتر متان را در خود دارد) که به ویژه در آشپزخانه هایمان می سوزانیم. و ثانیاً گاز نفتی حاصل از پالایش نفت (حاوی بیشتر پروپان و بوتان است). این دومی در حالت مایع است که بیشتر به عنوان سوخت موتور برای اتومبیل ها یا در سیلندر برای کلبه های تابستانی گاز استفاده می شود.

اکثر موتورهای صنعتی، کامیون ها و اتوبوس ها از گاز طبیعی فشرده یا مایع استفاده می کنند. اخیراً پیشنهادهایی برای تبدیل خودروهای سواری به گاز طبیعی ارائه شده است.

تفاوت چنین موتوری با موتور احتراق داخلی چیست؟

موتور پیستونی گازی همان موتور احتراق داخلی است، اما با برخی ویژگی‌های طراحی مربوط به استفاده از نوع متفاوت سوخت.

ابتدا باید یک سیستم ذخیره سازی گاز و تجهیزات گاز بر روی محصول نهایی (خودرو، لوکوموتیو دیزل و …) نصب شود تا پارامترهای گاز (فشار، دما) تغییر کرده و به موتور برسد.

تغییرات در خود موتور را می توان به دو قسمت تقسیم کرد. مواردی که به اولین آنها تعلق دارند ماهیت سازنده ای دارند و به تغییرات نسبت تراکم، طراحی قطعات گروه سیلندر-پیستون، تامین هوا و تنظیمات توربوشارژر و سایر عناصر مربوط می شوند. دومی با وسایلی برای تامین گاز به منیفولد ورودی یا محفظه احتراق به تجهیزات موتور متصل می شود.

آیا می توان موتور پیستونی گازی را روی ماشین معمولی گذاشت؟

می توان. خیلی ها با موفقیت می پوشند و سوار می شوند. چنین راه حل هایی در اتومبیل ها، تراکتورها، لوکوموتیوها، کشتی های تجاری کوچک و سایر وسایل نقلیه استفاده می شود.

موتورهای ترانس هولدینگ و گازسوز

در سال 2013، یک لوکوموتیو دیزلی TEM19 در کارخانه Transmashholding در بریانسک تولید شد. این اولین لوکوموتیو دیزلی در جهان است که موتور پیستونی آن با گاز طبیعی کار می کند که منبع مستقل آن به صورت مایع در یک ظرف برودتی ذخیره می شود.

در حال حاضر، TMH پروژه ای را برای ایجاد یک لوکوموتیو دیزلی جدید TEM29 با قدرت افزایش یافته آغاز کرده است. طراحی آن بر اساس اصل مدولار بودن تجهیزات اصلی خواهد بود. هدف آن کاهش هزینه منابع درگیر در انجام تعمیرات و نگهداری در حین بهره برداری به دلیل استفاده از تعمیرات انبوه است.

در شرکت خود در کولومنا، TMH در حال اجرای تعدادی پروژه با استفاده از سوخت های جایگزین، تسلط بر تولید نوع جدیدی از محصول است - موتورهای گازی که برای تولید برق و گرما در نیروگاه ها برای اهداف اساسی، پشتیبان و اضطراری طراحی شده اند.

در حال حاضر، یک موتور-ژنراتور گازی 9GMG برای لوکوموتیو دیزلی TEM29 در کارخانه کولومنا در دست ساخت است.

موتورهای ساخته شده در کارخانه TMH Kolomna، از سوخت دیزل، سوخت طبیعی یا گاز نفتی مرتبط و همچنین نفت خام در محدوده قدرت 1000 تا 3500 کیلووات به عنوان سوخت اصلی استفاده خواهند کرد.

TMH همچنین قصد دارد اصلاحات گازی موتورهای دیزلی جدید ایجاد شده در طول اجرای زیربرنامه توسعه موتور دیزل برنامه هدف فدرال "پایگاه فناوری ملی" را توسعه دهد.

چرا از این موتورها به صورت جهانی استفاده نمی شود؟

به طور تاریخی اتفاق افتاده است که انواع مختلف سوخت هیدروکربنی مایع عمدتاً به عنوان سوخت موتور استفاده می شود. زیرساخت وسیعی برای آنها ایجاد شده است. بر این اساس، برای گسترش استفاده از گاز، باید زیرساخت های مرتبط با تحویل آن به محل سوخت گیری و در نهایت به محل احتراق گسترش یابد. اکنون این امر به طور فعال در حال پیگیری است.

در حال حاضر، امیدوار کننده ترین برای بهره برداری از لکوموتیوهایی که با سوخت موتور گازی کار می کنند، محدوده شمالی غیر برقی راه آهن Sverdlovsk است. این منطقه همه شرایط لازم را دارد: پروفیل مسطح، حجم زیاد محموله، در دسترس بودن گاز طبیعی ارزان قیمت و همچنین امکانات تولیدی که بر اساس آن می توان تولید گاز طبیعی مایع را راه اندازی کرد.

به طور کلی استفاده از گاز به عنوان سوخت موتور در انواع حمل و نقل و ایجاد وسایل حمل و نقل گاز خانگی و تجهیزات ثابت امروزه از اهمیت بالایی برای نوسازی انبارهای نورد برخوردار است که باید استانداردهای بین المللی ایمنی، زیست محیطی و قابلیت اطمینان را رعایت کند.

چرا اغلب در نیروگاه های کوچک استفاده می شود؟

سودآور و به صرفه است. مصرف سوخت و هزینه های عملیاتی مسائل مهمی برای صاحب نیروگاه است. یک واحد پیستونی گاز دارای مصرف سوخت خاصی به ازای هر کیلووات در ساعت تولید شده تحت هر حالت بار کمتر از یک واحد توربین گاز است. این به این دلیل است که راندمان ماشین های پیستونی 36-45 درصد است در حالی که برای توربین ها فقط 25-34 درصد است.

مزیت اصلی موتورهای پیستونی گازی نسبت به موتورهای دیزلی سوخت ارزانتر است. حتی زمانی که از مخلوط گاز پروپان-بوتان به عنوان سوخت ذخیره استفاده می شود، هزینه یک واحد انرژی الکتریکی تولید شده در یک کارخانه پیستون گازی 1، 3 برابر کمتر از دیزل است.

بهره برداری و نگهداری از یک واحد پیستونی گاز، بر خلاف یک واحد توربین گاز، نیازی به پرسنل مهندسی با مهارت بالا ندارد. تعمیرات معمولی، تعمیرات متوسط و تعمیرات اساسی موتور پیستون گازی را می توان در محل کار بدون انتقال واحد به محل سازنده یا یک شرکت تخصصی انجام داد.

دلیل محبوبیت روزافزون واحدهای پیستونی گازی در سال های اخیر با وجود اینکه خود این فناوری برای مدت طولانی وجود داشته است چیست؟

تجزیه و تحلیل بازار مصرف انرژی برق و حرارت نشان داد که حدود 30 درصد از مصرف کنندگان نیازی به ده ها و صدها مگاوات برق ندارند و در نتیجه به تامین برق متمرکز اجباری نیاز ندارند که مجموع تلفات آن در حین انتقال از طریق شبکه به مصرف کننده است. تا 25-30 درصد.

علاوه بر این، کاربران از هزینه بالای اتصال به شبکه های متمرکز راضی نیستند و به طور کلی، آزادسازی بازار انرژی در روسیه منجر به بحران در عملکرد سیستم های بزرگ تامین انرژی متمرکز شده است.

فن‌آوری‌های پیستون گازی برای تولید برق در مقیاس کوچک مناسب هستند و به طور موثر مفهوم تولید برق «اقتصادی» با حداقل تلفات گرما و برق تولید شده را پیاده‌سازی می‌کنند. منابع غیرمتمرکز خود مختار محلی تولید ترکیبی برق و حرارت مبتنی بر نیروگاه‌های پیستونی گازی دارای راندمان بالا، کاملا مستقل از شبکه‌های برق منطقه‌ای هستند و در نتیجه از رشد تعرفه‌ها قابل اعتماد هستند، نیازی به هزینه برای ساخت و ساز تامین ندارند. و شبکه های توزیع

موتورهای پیستونی گازی را می توان به صورت سری ترکیب کرد. مزیت چنین یکپارچه سازی در مقایسه با استفاده جداگانه از تاسیسات چیست؟

نه تنها موتورهای پیستون گاز، بلکه موتورهای دیزلی نیز می توانند در "باتری" ترکیب شوند. این همه به ویژگی ها و الزامات نیروگاه ثابت بستگی دارد. به ویژه، اغلب ماژول های فردی را می توان تنها با هلیکوپتر به محل نصب و عملیات تحویل داد. اما نیروگاه های خاصی وجود دارد که نیاز اصلی آنها حداکثر توان ممکن در یک واحد است.