Alternatyvaus kuro elektrinės Rusijoje

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Per pastaruosius kelerius metus autonominės elektrinės su stūmokliniais dujiniais varikliais tapo vis populiaresnės Rusijoje ir užsienyje. Šiuos agregatus lengva prižiūrėti ir jie sunaudoja mažiau degalų nei tradiciniai dyzeliniai agregatai. Be to, dujinio stūmoklinio variklio pagrindu galima surinkti kombinuotą stotį, kuri vienu metu gamina šilumą ir elektrą.

Su „Polytech 360“festivalio generalinio partnerio „Transmashholding“kūrėjais kalbėjomės apie tai, kuo dujų stūmoklinis blokas skiriasi nuo benzininio ar dyzelinio variklio ir ar jį galima montuoti į paprastą automobilį. Į mūsų klausimus atsakė UAB „Transmashholding“dyzelinių variklių kūrimo skyriaus vadovas Aleksandras Terekhinas ir UAB „Transmashholding“dyzelinės inžinerinės plėtros projektų vadovas Igoris Ovchinnikovas.

Iš esmės dujiniai stūmokliniai varikliai yra įprasti vidaus degimo varikliai, kurių veikimui naudojamos dujos. Pirmieji tokie įrenginiai pasirodė XIX amžiaus pabaigoje ir buvo naudojami daugiausia gamyklose įvairiai gamybos įrangai vairuoti. Vėliau juos daugiausia pakeitė elektros varikliai. Jie taip pat nėra plačiai naudojami transporte. Tačiau pastaraisiais metais dujų stūmoklinių variklių populiarumas pradėjo augti. Tam yra kelios priežastys, tačiau pagrindinė iš jų – pabrangęs skystasis angliavandeninis kuras (benzinas, dyzelinas). Šiandien dujiniai stūmokliniai varikliai naudojami elektros generatoriuose, šilumos generatoriuose, siurbliuose, kompresoriuose ir šaldymo įrenginiuose.

N + 1: Kuriose gamyklose naudojami dujiniai stūmokliniai varikliai ir kodėl?

Dujiniai stūmokliniai varikliai naudojami beveik visų pritaikymų elektrinėse: stacionarių variklių-generatorių ir elektrinių, lokomotyvų, automobilių, transporto ir technologinių (traktorių, karjerų įrangai) ir kt.

Gamtinių dujų atsargos mūsų šalyje ir pasaulyje gerokai viršija visų rūšių skystojo angliavandenilio kuro atsargas. Natūralu, kad dujinio kuro kaina yra žymiai mažesnė nei skysto angliavandenilio kuro. Mūsų šalyje tokio tipo kurą galės naudoti ne viena karta.

Ką veikia tokie varikliai?

Jie naudoja dviejų rūšių dujinį kurą. Pirma, tai yra gamtinės dujos (jose yra daugiausia metano), kurias deginame, ypač savo virtuvėse. Ir, antra, naftos dujos, gautos perdirbant naftą (jose yra daugiausia propano ir butano). Būtent pastarasis suskystintas dažniausiai naudojamas kaip automobilių degalai arba dujinių vasarnamių balionuose.

Dauguma pramoninių, sunkvežimių ir autobusų variklių naudoja natūralias suslėgtas arba suskystintas dujas. Pastaruoju metu pasigirdo siūlymų pakeisti lengvuosius automobilius naudoti gamtines dujas.

Kuo toks variklis skiriasi nuo vidaus degimo variklio?

Dujinis stūmoklinis variklis yra tas pats vidaus degimo variklis, tačiau turintis kai kurias konstrukcijos ypatybes, susijusias su kitos rūšies degalų naudojimu.

Visų pirma ant galutinio gaminio (automobilio, dyzelinio lokomotyvo ir kt.) turi būti sumontuota dujų kaupimo sistema ir dujų įranga, kuri keičia dujų parametrus (slėgį, temperatūrą) ir tiekia jas į variklį.

Paties variklio pokyčius galima suskirstyti į dvi dalis. Tie, kurie priklauso pirmajam iš jų, yra konstruktyvaus pobūdžio ir yra susiję su suspaudimo laipsnio pokyčiais, cilindro-stūmoklio grupės dalių konstrukcija, oro tiekimo ir turbokompresoriaus nustatymais bei kitais elementais. Pastarieji su variklio įranga yra sujungti įtaisais dujoms tiekti į įsiurbimo kolektorių arba degimo kamerą.

Ar galima ant įprasto automobilio uždėti dujinį stūmoklinį variklį?

Gali. Daugelis apsirengia ir važiuoja sėkmingai. Tokie sprendimai naudojami automobiliuose, traktoriuose, lokomotyvuose, mažuose dedveito komerciniuose laivuose ir kitose transporto priemonėse.

Transmashholding ir dujiniai varikliai

2013 metais Briansko gamykloje Transmashholding buvo pagamintas manevrinis dyzelinis lokomotyvas TEM19. Tai pirmasis pasaulyje dyzelinis lokomotyvas, kurio stūmoklinis variklis veikia gamtinėmis dujomis, kurių autonominis tiekimas skystu pavidalu laikomas kriogeninėje talpykloje.

Šiuo metu TMH pradėjo naujo padidintos galios dujinio manevrinio dyzelinio lokomotyvo TEM29 sukūrimo projektą. Jo konstrukcija bus pagrįsta pagrindinės įrangos moduliškumo principu. Juo siekiama sumažinti išteklių, susijusių su techninės priežiūros ir remonto darbais eksploatacijos metu, sąnaudas dėl suminio remonto naudojimo.

Savo įmonėje Kolomnoje TMH įgyvendina daugybę projektų, naudojančių alternatyvųjį kurą, įsisavindama iš esmės naujo tipo gaminių - dujinių variklių, skirtų elektrai ir šilumai gaminti elektrinėse pagrindiniais, atsarginiais ir avariniais tikslais, gamybą.

Šiuo metu Kolomnos gamykloje statomas 9GMG dujinis variklis-generatorius manevriniam dyzeliniam lokomotyvui TEM29.

TMH Kolomnos gamykloje sukurti varikliai kaip pagrindinį kurą naudos dyzelinį kurą, natūralų kurą arba susijusias naftos dujas, taip pat žalią naftą, kurios galia nuo 1000 iki 3500 kilovatų.

TMH taip pat ketina kurti naujų dyzelinių variklių, sukurtų įgyvendinant Federalinės tikslinės programos „Nacionalinė technologinė bazė“dyzelinių variklių kūrimo paprogramę, modifikacijas.

Kodėl šie varikliai nenaudojami visuotinai?

Taip istoriškai susiklostė, kad kaip variklių degalai dažniausiai naudojami įvairių rūšių skystieji angliavandeniliai. Jiems sukurta plati infrastruktūra. Atitinkamai, norint išplėsti dujų naudojimą, būtina išplėsti infrastruktūrą, susijusią su jų pristatymu į degalų papildymo vietą ir galiausiai į degimo vietą. Šiuo metu to aktyviai siekiama.

Šiuo metu perspektyviausias dujinių variklių degalais varomų lokomotyvų eksploatavimui yra neelektrifikuotas šiaurinis Sverdlovsko geležinkelio ruožas. Šiame regione yra visos būtinos sąlygos: plokščias profilis, dideli krovinių kiekiai, pigių gamtinių dujų prieinamumas, taip pat gamybinės patalpos, kurių pagrindu galima pradėti suskystintųjų gamtinių dujų gamybą.

Apskritai atnaujinant riedmenis, kurie turi atitikti tarptautinius saugos, aplinkosaugos ir patikimumo standartus, šiandien didelę reikšmę turi dujų kaip variklių degalų naudojimas visų rūšių transporte ir vidaus dujų transportavimo bei stacionarios įrangos sukūrimas.

Kodėl jie dažnai naudojami mažose elektrinėse?

Tai pelninga ir ekonomiška. Kuro sąnaudos ir eksploatavimo išlaidos yra svarbios gamyklos savininko problemos. Dujinio stūmoklio bloko specifinės degalų sąnaudos kilovatui per valandą, pagamintos bet kokiu apkrovos režimu, yra mažesnės nei dujų turbinos bloko. Taip yra dėl to, kad stūmoklinių mašinų efektyvumas siekia 36-45 procentus, o turbinų – tik 25-34 procentus.

Pagrindinis dujinių stūmoklinių variklių pranašumas prieš dyzelinius – pigesni degalai. Net ir naudojant propano-butano dujų mišinį kaip rezervinį kurą, elektros energijos vieneto, pagaminto dujinėje stūmoklinėje gamykloje, kaina yra 1,3 kartus mažesnė nei dyzelinėje.

Dujų stūmoklinio įrenginio eksploatacijai ir priežiūrai, priešingai nei dujų turbinos blokui, nereikia aukštos kvalifikacijos inžinerinio personalo. Dujinio stūmoklinio variklio įprastinė techninė priežiūra, tarpinis ir kapitalinis remontas gali būti atliekamas eksploatavimo vietoje neperkeliant įrenginio į gamintojo ar specializuotos įmonės vietą.

Kokia yra pastaraisiais metais augančio dujų stūmoklinių blokų populiarumo priežastis, nepaisant to, kad pati technologija egzistuoja jau seniai?

Analizuojant elektros ir šilumos energijos vartotojų rinką paaiškėjo, kad apie 30 procentų vartotojų nereikia dešimčių ir šimtų megavatų galios, taigi ir privalomo centralizuoto elektros energijos tiekimo, kurio bendri nuostoliai transportuojant tinklais vartotojui yra iki 25-30 proc.

Be to, vartotojų netenkina didelė prisijungimo prie centralizuotų tinklų kaina, o apskritai dėl energijos rinkos liberalizavimo Rusijoje kilo didelių centralizuotų energijos tiekimo sistemų veikimo krizė.

Dujinės stūmoklinės technologijos puikiai tinka mažos apimties elektros gamybai, labai efektyviai įgyvendina „ekonomiškos“elektros gamybos koncepciją su minimaliais generuojamos šilumos ir elektros nuostoliais. Vietiniai autonominiai decentralizuoti kombinuotos elektros ir šilumos gamybos šaltiniai, pagrįsti dujinėmis stūmoklinėmis elektrinėmis, pasižymi dideliu efektyvumu, yra visiškai nepriklausomi nuo regioninių elektros tinklų, todėl dėl tarifų augimo yra patikimi, nereikalauja tiekimo statybos sąnaudų. ir paskirstymo tinklai.

Dujiniai stūmokliniai varikliai gali būti derinami nuosekliai. Kokia tokio konsolidavimo nauda, palyginti su atskiru įrenginių naudojimu?

Į „akumuliatorius“galima sujungti ne tik dujinius-stūmoklinius, bet ir dyzelinius. Viskas priklauso nuo stacionarios elektrinės savybių ir reikalavimų. Ypač dažnai atskiri moduliai į montavimo ir eksploatavimo vietą gali būti pristatyti tik sraigtasparniu. Tačiau yra specialių elektrinių, kurių pagrindinis reikalavimas yra didžiausia galima galia viename bloke.