Биогазовые генераторные установки мощностью 250 кВт и 500 кВт: какой размер подойдет?

Биогазовая генераторная установка мощностью 500 кВт обеспечивает вдвое большую номинальную электрическую мощность, чем установка мощностью 250 кВт. Однако выбор более крупной машины не означает автоматически, что проект будет производить вдвое больше электроэнергии. В отличие от трубопроводного природного газа, производство биогаза может меняться в зависимости от количества перерабатываемого органического материала, условий варочного котла и содержания метана.

Для разработчиков промышленных проектов реальный вопрос заключается в том, сможет ли имеющийся газ обеспечить требуемую мощность в течение запланированных часов работы. Генераторная установка слишком большого размера может работать с пониженной нагрузкой или останавливаться, когда топлива становится недостаточно. Слишком маленькая установка может оставить пригодный для использования биогаз для других целей или сжигания на факелах.

KLY поставки промышленные биогазовые генераторные установки для переработки отходов, сельскохозяйственного сбраживания и других проектов по переработке органических отходов в энергию. В этом руководстве объясняется, как сравнить варианты мощности 250 кВт и 500 кВт с учетом реальных потребностей биогазовой электростанции.

Обзор биогазовых генераторных установок мощностью 250 кВт и 500 кВт

Оба размера используют газовый двигатель для привода генератора переменного тока, преобразующего химическую энергию очищенного биогаза в электрическую энергию. Их основное различие заключается в генерирующей мощности, но более крупная система также влияет на потребность в топливе, планирование установки и эксплуатацию.

В таблице описаны общие инженерные соображения, а не гарантированные эксплуатационные данные. Для настоящего сравнения необходимо использовать кривые производительности выбранных моделей и условия использования топлива на месте эксплуатации.

Сколько биогаза может обеспечить проект?

Используйте доступный газ, а не только весь добытый газ

Выбор генераторной установки следует начинать с энергетического баланса. Количество биогаза, вырабатываемого варочным котлом, важно, но большее значение имеет количество, фактически доступное для электростанции.

Например, станция очистки сточных вод уже может сжигать часть варочного газа в котле. Сельскохозяйственная биогазовая установка также может использовать газ для отопления или других процессов. Генераторная установка должна быть рассчитана с учетом оставшегося запаса топлива после учета существующих потребностей.

Полезная оценка газа включает в себя:

• Средний расход биогаза в кубических метрах в час или в сутки

• Минимальный поток в периоды низкой производительности

• Концентрация метана и ожидаемые изменения

• Существующее потребление газа котлами или другим оборудованием

• Контроль объема и давления хранения газа

• Плановое время работы генераторной установки

Для существующего объекта эксплуатационные данные за несколько месяцев более ценны, чем измерения за один день. В новых проектах следует использовать консервативные оценки производства, основанные на характеристиках сырья и конструкции варочного котла.

Почему концентрация метана меняет ответ

Метан является основным горючим компонентом биогаза. Большую часть оставшегося объема составляет углекислый газ, но также могут присутствовать влага, сероводород и следовые примеси.

По мере падения концентрации метана полезная энергия, содержащаяся в каждом кубическом метре газа, уменьшается. Генераторная установка, которая может обеспечить определенную мощность при использовании одного состава топлива, может требовать больше газа или иметь меньшую доступную мощность при использовании другого состава.

Это имеет значение при сравнении биогазовой генераторной установки мощностью 250 кВт с альтернативой мощностью 500 кВт. Обеим машинам требуется топливо, соответствующее их эксплуатационным характеристикам, а более крупной машине требуется больший запас энергии для поддержания более высокой производительности.

Сколько топлива потребуется каждой генераторной установке?

Предварительный расчет может помочь покупателям понять взаимосвязь между мощностью генератора и производством биогаза.

Предположим, что обработанный биогаз содержит примерно 60% метана и имеет более низкую теплотворную способность — 6 кВтч на кубический метр. Если генерирующая система преобразует 35% этой топливной энергии в электричество, каждый кубический метр будет производить примерно:

6 × 0,35 = 2,1 кВтч электрической энергии

При полной номинальной мощности расчетная потребность в топливе составит:

Эти цифры представляют собой иллюстративные инженерные расчеты , а не данные о расходе топлива, обещанные KLY. В обоих случаях они предполагают одинаковую теплотворную способность топлива и электрический КПД. Фактический расход зависит от конструкции двигателя, рабочей нагрузки, вспомогательного оборудования, давления топлива и качества газа.

Тем не менее, расчет показывает важный момент: проект мощностью 500 кВт требует гораздо более мощного запаса топлива, чем проект мощностью 250 кВт, если предполагается, что оба проекта будут работать в течение одинаковых периодов.

Покупателям следует запросить оценку расхода топлива для конкретного проекта, прежде чем выбирать генераторную установку.

Когда имеет смысл использовать биогазовую установку мощностью 250 кВт?

Конфигурацию мощностью 250 кВт стоит рассмотреть, когда объект имеет умеренную потребность в электроэнергии и достаточное количество очищенного биогаза для поддержания работы при практической нагрузке.

Возможные применения включают сельскохозяйственные варочные котлы, заводы по переработке органических отходов и очистные сооружения, где производительность газа не оправдывает установку более крупной генерирующей установки.

KLY's Газогенераторная установка 12В135Г представляет собой соответствующий пример оборудования. Его конфигурация NPG250 обеспечивает постоянную электрическую мощность 250 кВт при опубликованных эталонных условиях, с 12-цилиндровым двигателем, работающим со скоростью 1500 об/мин, и электрической системой 400/230 В, 50 Гц.

На странице продукта биогаз указан среди совместимых видов топлива. Для реального проекта по производству биогаза конфигурация двигателя и доступная мощность должны оцениваться с использованием анализа газа на объекте, а не предполагать, что опубликованные характеристики для природного газа применяются без корректировок.

Установка мощностью 250 кВт также может подойти для поэтапного строительства. Если на предприятии в дальнейшем планируется увеличить переработку сырья, электрическую систему потенциально можно спланировать для размещения дополнительных генераторных установок.

Это расширение должно быть запланировано с самого начала. Будущая параллельная работа требует совместимых элементов управления, распределительного устройства, защиты и достаточной подачи газа для дополнительных блоков.

Когда биогазовый генератор мощностью 500 кВт является лучшим выбором?

Система класса 500 кВт становится более привлекательной, когда и добыча газа, и потребление электроэнергии достаточно высоки, чтобы поддерживать ее производительность.

Более крупная установка по очистке сточных вод, завод по переработке пищевых отходов или проект сельскохозяйственного сбраживания могут иметь достаточно биогаза для двигателя большей мощности. Если на объекте также имеется значительная непрерывная электрическая нагрузка, установка более крупного агрегата может упростить генерирующую схему по сравнению с установкой нескольких двигателей меньшего размера.

KLY's Газогенераторная установка 12В190Г включает конфигурацию 12В190Г-1 с заявленным диапазоном номинальной мощности 500–600 кВт. В продукте указана рабочая скорость 1000 об/мин, частота 50 Гц, водяное охлаждение и электрический запуск.

KLY также определяет биогаз среди газов, для работы с которыми можно адаптировать 12V190G. Как и в случае с меньшей моделью, для конкретного проекта необходимо подтвердить окончательную номинальную мощность биогаза и условия непрерывной работы.

Одной из проблем, связанных с генераторной установкой большего размера, является работа с частичной нагрузкой. Если установка регулярно производит слишком мало газа или потребляет гораздо меньше электроэнергии, чем ожидалось, двигатель может работать за пределами наиболее экономичного диапазона нагрузки. Результатом может стать снижение коэффициента использования и увеличение срока окупаемости инвестиций.

Более высокий номинальный рейтинг имеет ценность только в том случае, если проект может его использовать.

Очистка газа необходима при любом размере

Выбор генераторной установки – это только одна часть проекта электростанции. Сырой биогаз часто содержит влагу и сероводород, тогда как газ из некоторых систем очистки сточных вод может содержать силоксаны.

Эти загрязнения могут вызвать коррозию, отложения и проблемы с обслуживанием, если их не снизить до уровня, приемлемого для двигателя.

Типичная схема очистки может включать отделение влаги, десульфурацию, фильтрацию, контроль давления газа и, при необходимости, дополнительное удаление загрязнений.

Необходимое оборудование зависит от анализа топлива. Для установки мощностью 500 кВт может потребоваться большая мощность очистки, поскольку она обычно потребляет больше газа, но для системы мощностью 250 кВт требуется топливо одинакового качества.

KLY предоставляет индивидуальные решения по очистке газа и энергетике , включая десульфурацию, газгольдеры, наддув и интегрированные средства управления. Эти системы следует рассматривать вместе с генераторной установкой, а не добавлять после заказа оборудования.

Часы работы, потребность в электроэнергии и будущее расширение

Проект, в котором электричество используется постоянно, имеет другие потребности, чем проект, в котором генераторная установка работает только в определенные часы.

Если на заводе стабильная нагрузка 300 кВт, один блок класса 500 кВт может работать с частичной мощностью в течение длительного периода времени. Меньшая установка могла бы покрыть большую часть спроса, но сама по себе не могла бы обеспечить полную нагрузку. Предпочтительная схема зависит от фактического профиля спроса, допустимого диапазона нагрузки генератора и наличия электроэнергии в сети.

Экспорт электроэнергии также может изменить расчет. Объект, которому разрешено экспортировать электроэнергию, может иметь возможность использовать генерацию сверх своих непосредственных внутренних потребностей. Без экспортного соглашения избыточные генерирующие мощности могут принести мало пользы.

Покупателям следует пересмотреть годовую работу, а не сосредотачиваться только на цифре пикового спроса. Ежедневный расход газа, потребление электроэнергии, сезонные изменения и плановое техническое обслуживание – все это влияет на полезную производительность системы.

Еще одним соображением является будущее увеличение мощностей по переработке отходов. Если ожидается, что варочный котел будет производить больше газа после расширения, в проекте следует рассмотреть вопрос о том, обеспечит ли дополнительная генераторная установка, более крупный первый агрегат или другая рабочая схема наилучшую долгосрочную пригодность.

Какую информацию следует предоставить производителю?

Значимое предложение требует большего, чем просто запрошенная номинальная мощность. Инженерной команде KLY необходимо достаточно информации о проекте для оценки генераторной установки, вспомогательных систем газоочистки и электрических систем.

Прежде чем запросить предложение, подготовьте следующее:

1. Анализ биогаза: метан, диоксид углерода, сероводород, влага и другие соответствующие загрязнители.

2. Наличие топлива: средний и минимальный расход газа, а также информация о хранении газа.

3. Потребность в электроэнергии: нормальная нагрузка, пиковая нагрузка и запланированные часы работы.

4. Режим работы: подключение к сети, изолированная работа или другая одобренная схема.

5. Условия на месте: температура окружающей среды, высота над уровнем моря, место установки и доступное пространство.

6. Планы проекта: будущее расширение, рекуперация тепла и необходимый доступ для технического обслуживания.

Эти детали помогают определить, может ли конфигурация мощностью 250 или 500 кВт работать надежно и требуется ли для проекта дополнительное вспомогательное оборудование.

Выбор подходящей мощности для вашей биогазовой электростанции

Лучшая генераторная установка не обязательно является большей. Блок мощностью 250 кВт может более эффективно обслуживать проект с умеренной добычей газа, тогда как блок класса 500 кВт может иметь смысл там, где более высокая доступность топлива и потребность в электроэнергии поддерживают устойчивую работу.

KLY предлагает промышленные газогенераторные установки и решения по переработке топлива для конкретных проектов для целей переработки отходов в энергию. Чтобы обсудить подходящую емкость, свяжитесь с KLY и сообщите результаты анализа газа, ожидаемый объем добычи и профиль электрической нагрузки. Выбор генераторной установки с учетом реальных условий эксплуатации является отправной точкой для создания эффективной системы производства энергии на биогазе.