חישוב מחירי צריכת הדלק עבור גז Turbine Power Plants

תחנות כוח טורבינות גז מייצגות מרכיב קריטי של תשתיות הדור המודרני של חשמל, המחייבות חישובים מדויקים של צריכת דלק כדי לשמור על יעילות תפעולית, לנהל עלויות ביעילות, ולהבטיח תאימות סביבתית.

הבנת מקורות צריכת דלק בגז טורבינס

שיעור צריכת הדלק במפעלי כוח טורבינות גז מתבטא בדרך כלל כקצב זרימה המונית, נמדד ביחידות כגון ק"ג לשעה (kg /h) או פאונד לשעה (lb/h) זה פרמטר ישירות מתואם עם תפוקת החשמל שנוצר, יעילות תרמית של המערכת, ואת התוכן האנרגיה של הדלק להיות נצרך.היחסים היסודיים בין משתנים אלה הבסיס לכל חישובי הדלק בפעילות גז טורבינה.

הנוסחה הבסיסית לחישוב צריכת הדלק קובעת מערכת יחסים ישירה בין תפוקת חשמל לבין קלט אנרגיה דלק.כאשר טורבינת גז מייצרת חשמל, היא הופכת את האנרגיה הכימית המאוחסן בדלק לאנרגיה מכנית באמצעות הבעירה, אשר הופכת לאנרגיה חשמלית באמצעות גנרטור.היעילות של תהליך המרה זה קובעת כמה דלק נדרש לייצר כמות מסוימת של תפוקה חשמלית.

טורבינות גז הן מכשירים להפיכת אנרגיה לחשמל (באמצעות גנרטורים חשמליים) או כוח מכני.תהליך ההמרה עוקב אחר עקרונות תרמודינמיקה, עם יעילות של טרנספורמציה באנרגיה להיות גורם קריטי בקביעת שיעורי צריכת הדלק הכוללת.

גורמי מפתח המשפיעים על צריכת הדלק

יש לשקול כמה פרמטרים קריטיים בעת חישוב שיעורי צריכת דלק עבור תחנות כוח טורבינות גז.כל גורם משחק תפקיד ייחודי בקביעת דרישות הדלק הכולל ויעילות התפעולית של המערכת.

דרישות כוח

תפוקת החשמל, הנמדדת בדרך כלל במגוואט (MW) או קילווואט (kW), מייצגת את הנהג העיקרי של צריכת דלק.התפוקה של כוח גבוה דורש להגדיל באופן יחסי את צריכת הדלק, בהנחה שהיעילות נשארת קבועה.

יעילות חמקמקה

יעילות תרמית ( ⁇ ) מייצגת את היחס של תפוקת חשמל שימושית להזנת האנרגיה הכוללת של דלק בעירה.לטור טורבינות גז מוקדם היו סביב 18% יעילות עכשיו, טורבינות מודרניות יכולות להשיג מעל 63%.השיפור הדרמטי הזה ביעילות לאורך זמן מונע על ידי התקדמות בחומרים, טכנולוגיות קירור ועיצוב אווירודינמיקה.

יעילות משתנה באופן משמעותי על בסיס עיצוב טורבינות ותנאי תפעול.תנאים אלה תלויים במידה רבה בתנאי האטמוספריים ובסוג של דלק.גורמים כגון טמפרטורה, גובה, לחות, ורכב דלק משפיעים על היעילות התרמית של פעילות טורבינות גז.

מוצרי אנרגיה

התוכן האנרגיה של דלק נמדד באמצעות ערך ההשמדה התחתון (LHV) או ערך עליון (HV), הידוע גם בשם Net Calorific Value (NCV) וערך קלוריות גרוס (GCV) בהתאמה. בהתאם למוסכמות המשמשות, הבדלים של 10% ביעילות לכאורה של צמח מפוטר גז יכול להתעורר, ולכן חשוב מאוד לדעת איזו אמנה, HCV או GCV) משמש (VLC) או שימוש.

LHV שולל את האנרגיה התרמית שניתן לשחזר מזיהום מים גזים ממצה, בעוד HHV כולל חום מאוחר זה. עבור גז טבעי, LHV הוא בדרך כלל נמוך 10% יותר HV. הבחנה זו היא קריטית בעת ביצוע חישובי צריכת דלק, כמו השימוש בערך חימום לא נכון יכול להוביל לשגיאות משמעותיות בצריכת דלק.

עבור גז טבעי, ערכי חימום טיפוסי טווח בין 35-55 MJ / ק"ג (megajoules per קילגרם) בהתאם לרכב.דלקים נוזליים כמו דיזל בדרך כלל יש ערכי חימום סביב 42-46 MJ / ק"ג.הערך הספציפי חייב להיות נחוש על בסיס הרכב בפועל של דלק המשמש במפעל הכוח.

צריכת הדלק הבסיסית פורמולה

המשוואה הבסיסית לחישוב שיעור צריכת הדלק במפעלי כוח טורבינות גז היא:

(FLT:0)Fuel Contion Rate = Power Output / (החומר האנרגטי)

ניתן לבטא נוסחה זו באופן מתמטי כמו:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

איפה:

(ב) ⁇ FLT:206) ,5=התרסקות של דלק (kg/h או ק"ג)
(ב) ,0) ,PigmLT:1 , = תפוקה של חשמל (kW או MW)
(הופנה מהדף ⁇ FLT:1) = יעילות תרמית (התבטאה כדה-cimal, למשל, 0.35 ל-35%)
(ב) [17]=ההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההתרפת של הדלק (MJ/kg) או kJ/kg).

בעת שימוש בנוסחה זו, חיוני להבטיח עקביות יחידה. Power יש להתבטא בקילווואט (kW), ואת ערך החימום צריך להיות בקילוקלות לקילוגרם (kJ / kg) או מגהג'וולים לקילוגרם (MJ/kg) ואת שיעור צריכת הדלק המתקבל יהיה ק"ג לשנייה (kgs), אשר ניתן להמיר עד שעה (כ 3,600 ק"ג) על ידי 3,600 ק"ג).

הבנת רמת החום כאלטרנטיבה

קצב חום הוא מונח המשמש בדרך כלל תחנות כוח כדי לציין את יעילות תחנת הכוח.קצב החום הוא הverse של היעילות: קצב חום נמוך יותר הוא טוב יותר.קצב חום מייצג את כמות קלט האנרגיה הנדרשת כדי לייצר קילוגרם אחד של תפוקה חשמלית.

קצב חום הוא מדד של האנרגיה התרמית הנדרשת כדי לייצר קילוגרם אחד של חשמל.זה בא לידי ביטוי ביחידות תרמיות בריטיות לכל קילוגרם (BTU/kWh) ביחידות מטריות, קצב החום מתבטא לעתים קרובות בקילוואג'וולים לקילומטר (kJ/kWh) או מגה-ג'וולה ל-Kloוואט (J/kWh).

טורבינות גז תעשייתיות בדרך כלל יש שיעורי חום החל מ 9,000 עד 15,000 BTU /kWh. משולבת צמחים מחזור להשיג שיעורי חום נמוכים יותר על ידי שימוש חום התאושש באמצעות טורבינות קיטור.עבור השוואה, בשנת 2015, טכנולוגיית גז טבעי בשילוב מחזור מופעלת בקצב חום ממוצע של 7,340 Btu /kWh.

ניתן לבטא את הקשר בין קצב חום ויעילות כ:

(ב) ⁇ (% 3,412 / חום (Btu/kWh) × 10003FLT:1

כדי לבטא את היעילות של גנרטור או תחנת כוח כאחוז, לחלק את התוכן המקביל של וואט של חשמל (3,412 Btu) על ידי קצב החום.לדוגמה, אם קצב החום הוא 10,500 Btu, היעילות היא 33%.אם קצב החום הוא 7,500 Btu, היעילות היא 45%.

ברגע שקצב החום ידוע, צריכת הדלק יכולה להיות מחושבת על ידי הכפלת קצב החום על ידי פלט הכוח וחלוקת ערך החימום של הדלק.זה מספק גישה חלופית לחישוב צריכת דלק המשמש נרחב בתעשיית ייצור החשמל.

שלב-על-ידי-שלב דלק צריכת קלוריות

כדי להמחיש את היישום המעשי של חישובי צריכת דלק, בואו לעבוד באמצעות דוגמה מפורטת באמצעות פרמטרים תפעוליים מציאותיים עבור תחנת כוח טורבינות גז.

המונחים: Parameters

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ (ב"ה) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) [15] ,ב"א: "ה' (ב"ד)" (בראשית כ"ד)
(הופנה מהדף ⁇ )0 (LHV): ⁇ FLT:1 ,48 MJ / kg = 48,000 kJ / kg

תהליך רגיעה

(ב) 1 (ב) 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כוח: 50,000 קילוואט
יעילות: 0.35 (לא משוחד)
LHV: 48,000 kJ / kg

(ב) 2, שלבד"ר (ב) ,(ה) ,(ה) ,(ה) ,2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) ⁇ FLT:2=50,000 קילוואט / 0.35 × 48,000 kJ / kg)FLT 3:2

(ב) ויקרא י"ד:2 ,2 ,5 ; ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) 3 (הופנה מהדף קיד): "התר" (ב)"התג" (ב)

(ב) ⁇ 0 ⁇ FLT 1: 1 דלק:2 (= 2.976 ק"ג / × 3,600 s /h = 10,714 ק"ג /hFLT 3:2)

לכן, טורבינות גז של 50 מ"ג שפועלת ב-35% יעילות עם דלק גז טבעי תצרכו כ-10,714 ק"ג (או כ-10.7 טון מטרי) של גז טבעי לשעה של פעילות.

צריכת הדלק היומית והדלק השנתי

כדי להבין את היקף דרישות הדלק המלא, אנו יכולים להרחיב את החישוב הזה לצריכה יומית ושנתית:

(ב) צריכת פיין (בשעה)

10,714 ק"ג /h × 24 h = 257, 136 ק"ג / יום ⁇ 257 טון מטרי / יום

(ב) צריכת ה-0 (760 שעות): חליל 1

10,714 ק"ג /h × 8,760 h = 93,854,640 ק"ג / שנים ⁇ 93,855 טון מטרי / שנים

נתונים אלה מניחים כי פעולה רציפה בעומס מלא, אשר לעתים רחוקות המקרה בפועל של פעילות צמחי כוח. צריכת דלק בעולם האמיתי תשתנה בהתבסס על גורמים, לוחות זמנים תחזוקה ודפוסי הביקוש לרשת.

גורמים המשפיעים על גז Turbine יעילות וצריכת דלק

גורמים תפעוליים וסביבתיים רבים משפיעים על יעילות טורבינות הגז וכתוצאה מכך, שיעורי צריכת הדלק שלהם.הבנת הגורמים האלה חיונית לחיזוי צריכת דלק מדויקת ואסטרטגיות אופטימיזציה.

השפעות טמפרטורה מותאמות

כל טורבינות גז סובלות מביצועים מופחתים במהלך הניתוח, עם אחד הגורמים להידרדרות זו להיות טמפרטורות גבוהות. ביצועי ההידרדרות תוצאות בהפסד פלט חשמל וצריכת דלק גבוהה יותר. .G טורבינות רגישים במיוחד לטמפרטורת האוויר כי טמפרטורות גבוהות יותר להפחית צפיפות אוויר, להפחית את קצב זרימת ההמונים דרך הדחיסה.

יום חם + גובה גבוה יכול לזרז את התפוקה על ידי 30% או יותר.אפקט משמעותי זה אומר כי צריכת דלק ליחידת פלט חשמל עולה באופן משמעותי בתנאים חמים, כמו טורבינת חייב לעבוד קשה יותר כדי לייצר את אותה פלט חשמל.

המונחים: atmospheric Pressure

Altitude משפיע על ביצועי טורבינות גז באמצעות השפעתה על לחץ אטמוספירי ודחיסות אוויריות.Altitude: - 3.5% ל-1,000 רגל מייצג את גורם התפוקה האופייני להפחתה של כוח.בגבהים גבוהים יותר, צפיפות האוויר מופחתת היא פחות חמצן זמין עבור הבעירה, הדורשת התאמות להורדת קצבי זרימת דלק וייתכן הפחתת היעילות הכוללת.

דיכוי Ratio

גורמים המשפיעים על ביצועים כוללים יחסי דחיסה וטמפרטורות אינלטריות.יחסים גבוהים וטמפרטורות להוביל ביצועים טובים יותר.יחס הדחיסה, המוגדר כיחס של לחץ פריקה דחוס ללחץ, הוא פרמטר עיצוב בסיסי המשפיע באופן משמעותי על יעילות תרמית.

עיצובים שונים של טורבינות ליחסי דחיסה שונים.מסגרות כבדות GTs נועדו לפעול עם יחס נמוך של 18:1, בהשוואה ל-GT רבי-עוצמה של אוויר-דרטיבי שיש לו יחס של כ-30:1. Aero-derivative טורבינות, עם יחס הדחיסה הגבוה שלהם, בדרך כלל להשיג יעילות דלק טובה יותר, אך עשוי להיות רגיש יותר לתנאי הפעלה.

טמפרטורה של Turbine Inlet

טמפרטורת אינסטלין (TIT) מייצגת את הטמפרטורה של גזי הבעירה הנכנסים לסעיף טורבינות.טמפרטורות אינלט גבוהות יותר משפרות את היעילות התרמית על ידי הגדלת הטמפרטורה השונה על פני טורבינות, עם זאת, מגבלות חומריות ודרישות קירור מגבילות את הטמפרטורות התפעוליות המקסימליות.

המונחים: Degradation

טורבינת הגז מורכבת ממספר רכיבים-טורבינה, מקובעת ודחוסים.כאשר המאפיינים של כל אחד מהמרכיבים הללו משתנים, ייתכן שיש עלייה בקצב חום ואובדן תפוקת החשמל.זה יגדיל את עלויות הדלק שנגרמו על ידי תחנת הכוח.

הדבקה מתרחשת כאשר contaminants inlet Air מצטבר על להבים דחוסים.זה מפחית זרימת מסה אוויר ו degrads יעילות דחיסה. כתוצאה מכך, הפעלת טמפרטורות עלייה, תפוקת חשמל יורדת, ועלייה בקצב חום.

שיטות רגיעה מתקדמות ושיקולים

בעוד הנוסחה הבסיסית של צריכת דלק מספקת נקודת התחלה טובה, שיטות חישוב מתוחכמות יותר מהוות שינויים נוספים ותנאי הפעלה המשפיעים על ביצועים בעולם האמיתי.

חלק-Load Operation

טורבינות גז פועלות לעתים רחוקות כל הזמן בעומס מלא.חלק עומס בדרך כלל תוצאות יעילות מופחתת בהשוואה למבצע נקודת עיצוב. עקומת היעילות משתנה עם עומס, בדרך כלל מראה יעילות אופטימלית או ליד עומס מלא, עם ירידה יעילות בעומס נמוך יותר. חישובי צריכת הדלק חייבים לקחת בחשבון את העומס בפועל של טורבינה לאורך זמן.

גישה טיפוסית כוללת יצירת עקומת ביצועים המתייחסת ליעילות של אחוז העומס.לדוגמה, טורבינות הפועלת ב-50% עלולה להיות בעלת יעילות של 30% בהשוואה ל- 35% בעומס מלא.הפחתה של נקודות ה-55% ביעילות מתורגמת לכ-17% צריכת דלק ספציפית יותר ליחידת התפוקה של חשמל.

מגוון דלק

הרכב גז טבעי יכול להשתנות באופן משמעותי בהתאם למקור ועיבוד.ערך החימום, צפיפות, ומאפיינים של הבעירה הספציפית של מתאן, מתאן, תאן, propane, ופחמימנים אחרים הנמצאים בדלק.חלק מאספקת גז טבעי מכילים גם גזים אינרטיים כמו חנקן ופחמן פחמן דו-חמצני, אשר להפחית את ערך החימום ומשפיעים על יעילות הבעירה.

עבור חישובים מדויקים של צריכת דלק, את הרכב בפועל דלק צריך לנתח באופן קבוע, וערכי חימום צריך להיות מעודכן בהתאם. תחנות כוח מודרני רבות כוללות מנתחי גז רציפה המספקים נתונים בזמן אמת על הרכב דלק וערך חימום.

יכולת עזרה

תפוקת החשמל המשמשת בחישובי צריכת דלק צריכה לייצג את תפוקת החשמל הנקייה – החשמל המסופק לרשת לאחר שחשבונאות לצריכת חשמל מועילה. תחנות כוח טורבינות גז דורשות חשמל עבור מערכות עזר שונות כולל:

דחיסת גז דלק ומיזוג
משאבות מים מגניבות
מערכות נפט
מערכות בקרה ומכשיר
תאורה ומערכות HVAC
ניהול ציוד

צריכת חשמל עזר בדרך כלל נע בין 1-3% של פלט כוח גולמי עבור טורבינות גז מחזור פשוט יכול להיות גבוה יותר עבור צמחים מחזור משולבים עם ציוד מחזורי נוסף.

סודיות מחזור משולב וצריכת דלק

צמחים משולבים כוח מחזור משלב טורבינות גז עם טורבינות אדים כדי להשיג יעילות כללית משמעותית.גזים exhaust מן טורבינת הגז, אשר עדיין מכילים אנרגיה תרמית משמעותית, מכוונים באמצעות גנרטור אדים חום (HRSG) לייצר קיטור עבור טורבינות קיטור.

בשנת 2015, טכנולוגיית מחזור גז טבעי המופעלת בקצב חום ממוצע של 7,340 Btu/kWh. לעומת זאת, גנרטורים טבעיים של גז טבעי, הכולל מספר סוגים שונים של טכנולוגיה (גבס, מנועי הבעירה פנימית, טורבינות קיטור), המופעלים בקצב חום ממוצע של 9,788 Btu/kWh.

זה מייצג כ-25% צריכת דלק נמוכה יותר לקילווואט-שעה עבור צמחי מחזור משולבים בהשוואה להפעלה פשוטה של מחזוריים.צמחים מודרניים משולבים מחזוריים יכולים להשיג יעילות תרמית העולה על 60%, בהשוואה ל-35-40% עבור טורבינות גז מחזוריות פשוטות.

עבור צמחים מחזוריים משולבים, חישוב צריכת הדלק חייב לקחת בחשבון את סך כל תפוקה של כוח הן טורבינות גז טורבינות טורבינות קיטור:

(ב) ויקרא י"ד): "[ה]" (ב]"ה', ב':2 [ב] ויקרא ויקרא י"ד:2]

השלכות כלכליות על צריכת דלק

עלויות הדלק מייצגות בדרך כלל 60-80% מסך עלויות התפעול הכוללות של תחנות כוח טורבינות גז, מה שהופך את צריכת הדלק לגורם הדומיננטי בכלכלה המבצעית.כאשר מדובר בדור חשמל, עלויות התפעול יכולות לעלות על 1 מיליון דולר להפסד כוח של 3% וצריכת דלק של 1%.

הבנת ההשפעה הכלכלית של צריכת הדלק דורשת המרת שיעורי צריכת דלק פיזית בעלויות כספיות.זה כרוך להכפיל את שיעור צריכת הדלק על ידי עלות היחידה של דלק:

(FLT:0)Fuel Cost (h) = דלק צריכת מחירים (kg/h) × דלק מחיר (/kg)

עבור גז טבעי, המחירים מצוטטים לעתים קרובות בדולרים למיליון יחידות תרמיות בריטיות (MMBtu) ולא לק"ג.במקרה זה, המרה דורשת חשבונאית עבור ערך החימום של הדלק:

(FLT:0)Fuel Cost (/h) = [Fuel Contion Rate Rate (kg/h) × LHV (MMBtu/kg) × Fuel price (MMBtu)FLT 1

באמצעות הדוגמה הקודמת שלנו של 50 מגה טורבינות המכילה 10,714 ק"ג / שעה של גז טבעי, עם מחיר דלק של 4 5.00MMBtu ו- LHV של 45.5 MMBtu ל-1,000 ק"ג (טיpical עבור גז טבעי):

עלויות הדלק = [10,714 ק"ג /h × 0.0455 MMBtu / kg] × 45.00MMBtu = 1,950 / שעה

במהלך שנה מלאה של פעילות (8,760 שעות), זה מייצג כ-17.1 מיליון דולר בעלויות הדלק.אפילו שיפורים קטנים ביעילות יכולים להביא חיסכון בעלויות משמעותיות. שיפור של 1% ביעילות יפחית את עלויות הדלק השנתיות ב-171,000 דולר.

שיקולים סביבתיים והוראות קלוריות

צריכת הדלק ישירות מתאמת עם פחמן דו חמצני (CO2) פליטות ומזהמים אחרים.קלורינג פליטות הוא חיוני עבור תאימות סביבתית, חשבונאות פחמן ותוכניות מסחר פליטות.

עבור גז טבעי של בעירה, גורם פליטת CO2 הוא בערך 2.75 ק"ג CO2 ק"ג של גז טבעי נשרף (זה משתנה מעט עם הרכב גז) באמצעות הדוגמא שלנו צריכת 10,714 ק"ג / שעה של גז טבעי:

(FLT:0)CO2 Emissions = 10,714 ק"ג דלק /h × 2.75 ק"ג דלק CO2 / ק"ג = 29464 ק"ג CO2 /hFLT 1

זה שווה בערך 29.5 טון של CO2 לשעה, או 258,000 טון מטרי בשנה עבור פעילות רציפה.

עמידה בהגבלות על פליטות
מס פחמן או תוכנית קרב
דיווח על קיימות
הערכות השפעה סביבתית
השוואה עם טכנולוגיות הדור האלטרנטיבי

פליטות אחרות כולל תחמוצות חנקן (NOx), פחמן חד תחמוצת (CO), ופחמימנים לא מבושלים גם תלויים בצריכת דלק ויעילות הבעירה. טורבינות גז מודרנית מעסיקות טכנולוגיות שונות של בקרת פליטות כולל כוויות דלות לא-נוקס יבשות, מים או זריקת קיטור, והפחתה קטליטיתסלקטיבית כדי למזער היווצרות מזוה.

אסטרטגיות ניטור ואופטימיזציה

ניטור רציף של צריכת דלק ויעילות הוא חיוני עבור פעילות אופטימלית תחנת כוח.מערכות בקרת גז מודרני לשלב יכולות ניטור מתוחכמות כי לעקוב אחר אינדיקטורים ביצועי מפתח בזמן אמת.

מערכות ניטור ביצועים

מערכות ניטור מתקדמות מודדות ורשומות פרמטרים רבים כולל:

קצב זרימת דלק (מסים או נפח)
תפוקה כוח (צמיחה ורשת)
תנאים שאפתניים (טמפרטורה, לחץ, לחות)
תנאי דיכוי ושחרור
טמפרטורות טורקיות וטמפרטורות מישות
ייצור גז ממצה ופליטות

המדידות הללו מאפשרות חישוב יעילות בזמן אמת וקצב חום, ומאפשרות למפעילים לזהות את ההידרדרות בביצועים ולייעל את הפרמטרים התפעוליים.הדברים מהביצועים הצפויים יכולים להצביע על צרכי תחזוקה או על סוגיות תפעוליות הדורשות תשומת לב.

טכניקות אופטימיזציה יעילות

כמה אסטרטגיות יכולות לשפר את יעילות טורבינות הגז ולהפחית את צריכת הדלק:

(FLT:0) Inlet Air Cooling:FLT:1 Reduction inlet airטמפרטורה דרך קירור evaporative, מערכות צונן, או אחסון אנרגיה תרמי יכול לשפר באופן משמעותי את התפוקה ואת היעילות, במיוחד באקלים חם. A 10 °F ירידה בטמפרטורת האוויר יכול לשפר את התפוקה על ידי כ 57%.

(FLT:0) מדכא כביסה: FLT:1eur באופן קבוע ודחוס לא מקוון לשטוף הסרת הפקדות מופרכות, שחזור יעילות דחיסה וצמצום צריכת הדלק באופן תקין יכול לשחזר 23% הפסדים יעילות מפגיעה.

(FLT:0) הכפלת טאנינג: 1FLT 1 אופטימיזציה של יחסי דלק אוויר ופרמטרים של בעירה מבטיחה הפסקת אש מלאה תוך צמצום פליטות כראוי שומר על יעילות שיא ומונע פסולת דלק.

(FLT:0) אופטימיזציה של לואד: 1FLT 1 טורבינות הפעלה בנקודות העומס היעיל ביותר שלהם כאשר ניתן להפחית צריכת דלק מסוימת.זה עשוי לכלול תיאום יחידות מרובות במפעל כוח כדי להבטיח שכל אחד מהם פועל קרוב ליעילות אופטימלית.

(FLT:0Waste Heat Recovery:) 1FLT 1 יישום תצורה משולבת מחזור או מערכות שיקום חום פסולת אחרות משפר באופן דרמטי את יעילות הצמח הכוללת על ידי שימוש באנרגיה ממצה שאחרת יהיה מבוזבז.

שיקולים מעשיים עבור סוגים שונים של דלק

בעוד גז טבעי הוא הדלק הנפוץ ביותר עבור טורבינות גז, מכונות אלה יכולות לפעול על דלקים שונים, כל אחד עם מאפיינים שונים המשפיעים על חישובי צריכת דלק.

גז טבעי

גז טבעי מציע בעירה נקייה, יעילות גבוהה, ופליטות נמוכות יחסית.LHV בדרך כלל נע בין 45-50 מ"ג / ק"ג בהתאם לקומפוזיציה.גז טבעי דורש טיפול דלק מינימלי ומייצר פחות מוצרי בעירה אינטנסיבית בהשוואה דלקים נוזליים.

דיזל ודיטיט דלק

דלק נוזלי כמו דיזל יש צפיפות אנרגיה גבוהה יותר (LHV סביב 42-43 MJ / ק"ג) אבל דורש מערכות טיפול דלק מורכבות יותר.בעירה נוזלי מייצרת יותר פליטות חלקיקים ויכול להוביל לדרישות תחזוקה מוגברת.

המונחים: double-Fuel Capability

טורבינות גז רבות יכולות לפעול על דלק גזי או נוזלי, לספק גמישות תפעולית.כאשר חישוב צריכת הדלק עבור טורבינות דלק כפולה, חשוב לציין כי יעילות עשויה להיות שונה במקצת בין סוגי דלק עקב מאפייני הבעירה והפסדי מערכת דלק. המפעילים חייבים לשמור על חישובי צריכת דלק נפרדים עבור כל סוג דלק המבוססים על נתונים תפעוליים בפועל.

סטנדרטים בתעשייה והפרקטיקה הטובה ביותר

כמה תקני תעשייה מספקים הדרכה לבדיקת ביצועים של טורבינות גז ומדידת צריכת דלק. ISO 2314 קובע תנאי התייחסות סטנדרטיים ותהליכי בדיקה עבור בדיקות קבלה גז. API 616 מספק מפרטים עבור טורבינות גז המשמשות בנפט, כימי, ותעשיית הגז.

סטנדרטים אלה מגדירים:

תנאי היגיינה לדירוגי ביצועים (בדרך כלל 15 מעלות צלזיוס, רמת הים, 60% לחות יחסית)
גורמי תיקון לתנאים שאינם סטנדרטיים
דרישות דיוק
שיטות בדיקות ושיטות ניתוח נתונים
המונחים: Assessment

לאחר סטנדרטים אלה מבטיח עקביות בערכת ביצועים ומאפשר השוואות משמעותיות בין טורבינות שונות לתנאי הפעלה.

כלי תוכנה ומשאבים קלים

מפעילי תחנת כוח מודרניים משתמשים בכלים שונים של תוכנה כדי לייעל חישובי צריכת דלק וניתוח ביצועים.כלים אלה נעים מחשבוןי גיליון פשוט לתוכנה מתואמת של thermoדינמית דוגמנות.

כלי חישוב בסיסיים מאפשרים למפעילים קלט פרמטרים תפעוליים במהירות לקבוע את שיעורי צריכת הדלק, עלויות ופליטות.חבילות תוכנה מתקדמות יותר משלבות מודלים דינמיים מפורטים המהווים יעילות רכיב, העברה חום ונכסים נוזליים לאורך מחזור טורבינות הגז.

יצרני טורבינות רבים מספקים תוכנה לניטור ביצועים קניינית המשלבת עם מערכות בקרה צמחיות כדי לספק חישובים של יעילות בזמן אמת וביצועים טרנדים.מערכות אלה יכולות להזהיר את המפעילים לבצע הידרדרות ולמליץ אסטרטגיות אופטימיזציה.

עבור מהנדסים ומפעילים המבקשים להעמיק את הבנתם של ביצועי טורבינות גז, משאבים זמינים מארגונים כגון FLT:0) האגודה האמריקנית של מהנדסי מכונות (ASME)BuildFLT:1 ו-FLT:2U.S. Energy Information Administration of Information AdministrationsFLT 3:, המספקת פרסומים טכניים, סטנדרטים ונתוני התעשייה.

מגמות עתידיות בגז Turbine Efficiency

תעשיית טורבינות הגז ממשיכה להתקדם, עם מחקר ופיתוח מתמשך המתמקדים בשיפור היעילות והפחתת צריכת הדלק.מספר טכנולוגיות ומגמות מתפתחות מעצבות את עתיד כוח טורבינות גז.

חומרים מתקדמים המסוגלים עם טמפרטורות גבוהות יותר מאפשרים טמפרטורות של טורבינות מוגברת, שיפור ישיר יעילות תרמית. Ceramic matrix מורכב ו Superalloys מתקדמים מפותחים ומופצים בטורבינות הדור הבא.

ייצור אדקטיבית (3D הדפסה) מאפשר ייצור של גיאוגרפיות קירור מורכבות ופרופילים אווירודינמיקה אופטימיזציה שהיו בעבר בלתי אפשרי לייצר.עיצובים מתקדמים אלה לשפר את יעילות הרכיב ואת עמידותו.

טכנולוגיית תאומים דיגיטלית יוצרת מודלים וירטואליים של טורבינות גז שמשקף ביצועים בעולם האמיתי בזמן אמת.העתקים הדיגיטליים האלה מאפשרים תחזוקה חיזויית, אופטימיזציה ביצועים, אבחון מתקדם המסייע לשמור על יעילות שיא לאורך כל החיים התפעוליים של טורבינה.

דלקים הידרוגן ומימן-פולנים מקבלים תשומת לב כנתיבים פוטנציאליים כדי להפחית פליטות פחמן מדור כוח טורבינות גז. בעוד שבעירה מימן מציגה אתגרים טכניים כולל טמפרטורות להבה גבוהות יותר ומאפיינים של בעירה שונה, יישום מוצלח יכול להפחית באופן דרמטי את פליטת גזי החממה תוך שמירה על הגמישות התפעולית של טכנולוגיית טורבינות גז.

מסקנה

חישוב שיעורי צריכת הדלק עבור צמחים כוח טורבינות גז דורש הבנה של מערכות היחסים הבסיסיות בין תפוקת חשמל, יעילות תרמית ותוכן אנרגיה דלק.הנוסחת הבסיסית - Fuel Conducation Rate = Power Output / (Efficiency × פולי אנרגיה תוכן) - מספק את הבסיס עבור חישובים אלה, אבל יישומים בעולם האמיתי חייבים לקחת בחשבון גורמים נוספים כולל תנאים מורכבים, עומס, רכיב, וריאציות דלק.

חישובי צריכת דלק מדויקים חיוניים לתפעול כלכלי, תאימות סביבתית ואופטימיזציה ביצועים. עם עלויות דלק המייצגות את ההוצאות התפעוליות הדומיננטיות עבור צמחי כוח טורבינות גז, אפילו שיפורים קטנים ביעילות יכולים לספק הטבות כלכליות משמעותיות.מערכות ניטור מודרני אסטרטגיות אופטימיזציה מאפשרות למפעילים לשמור על ביצועי שיא ולצמצם את צריכת הדלק לאורך כל החיים התפעוליים של טורבינה.

בעוד תעשיית ייצור החשמל ממשיכה להתפתח, טורבינות גז נשאר טכנולוגיה קריטית עבור הדור חשמל אמין וגמיש. הבנה וצריכת דלק קידוד תישאר מרכזי במבצע טורבינות גז מוצלח, תמיכה הן תחרותיות כלכלית והן מטרות קיימות סביבתיות. עבור משאבים טכניים נוספים על פעולות כוח ואופטימיזציה יעילות, בקר ב-FLT:0U.S מחלקת האנרגיהFevolver 1LT:1.

בין אם אתה מפעיל כוח, מהנדס אנרגיה או מנהל מתקן, ניהול חישובי צריכת דלק מספק את הבסיס לקבלת החלטות מושכלות ושיפור ביצועים מתמשך בדור כוח טורבינות גז.