Двухтопливные ГТУ компании OPRA – гарантия бесперебойной работы электростанции

Е. М. Синкевич – OPRA Turbines

Сегодня требования к энергетическому газотурбинному оборудованию ужесточаются с каждым днем. Работоспособность, эффективность, надежность являются основными критериями для выбора оборудования. Однако наряду с перечисленными характеристиками не менее важной является топливная универсальность установки – ее способность эффективно работать на разных видах топлива.
Возможность оборудования использовать разные виды топлива представляет большой интерес для энергетических компаний. Любая электростанция, независимо от места эксплуатации, должна быть застрахована от непредвиденных простоев. И в случае возникновения сбоев в системе подачи основного топлива, она должна иметь возможность продолжить работу на резервном топливе.
К примеру, попутный газ является основным топливом для ГТУ, обеспечивающей нефтепромысел месторождения. ПНГ – это побочный продукт нефтедобычи. Состав попутного газа, а также его количество непостоянны, и в определенные моменты могут возникнуть перебои с подачей ПНГ. В связи с этим электростанция всегда располагает резервным топливом. Как правило, это дизельное или другой вид жидкого топлива. Таким образом, способность эксплуатируемого оборудования переходить с одного вида топлива на другой – одно из основных требований нефтедобывающих и энергетических компаний.
На рынке газотурбинного оборудования предлагаются установки, работающие в двухтопливном режиме, но переключение с одного вида топлива на другой в них осуществляется вручную. При полной остановке двигателя происходит замена форсунок и подсоединение резервной топливной системы.
Некоторые производители заявляют о стартовавших проектах по созданию двухтопливных систем, способных переключаться на другой вид топлива без дополнительной модернизации. В то же время компания OPRA Turbines (Нидерланды) уже в течение многих лет поставляет на рынок двухтопливные газотурбинные установки ОР16, одно из главных отличий которых – использование широкого спектра как традиционного, так и альтернативного топлива, включая попутный и низкокалорийный газ, а также биотопливо.
Модельный ряд установок ОР16 включает две модификации – ОР16-3А и ОР16-3В, оборудованные стандартной и низкоэмиссионной камерами сгорания. Обе установки по требованию заказчика оснащаются либо однотопливной системой, предназначенной для газообразного топлива, либо двухтопливной, работающей как на жидком, так и на газообразном топливе.
ОР16-3А предназначена для работы на различных видах газообразного топлива – природном, коксовом, попутном газе, а также на газах с высоким содержанием водорода.
Как уже было отмечено, ГТУ ОР16-3А также работает на жидком топливе, которое может использоваться как в качестве основного, так и резервного топлива. При оснащении топливной системы механическими форсунками высокого давления установка может использовать в качестве топлива дизель №1, дизель №2, керосин и DMX (дистиллят морского применения). При оснащении системы пневматическими форсунками можно применять также дизель №3, DMA и DMB (дистилляты морского применения). Уровень содержания NOx в выхлопных газах двигателя при этом не превышает 85 ppm.
Установка ОР16-3В оснащена низкоэмиссионной топливной системой DLE (система сухого подавления выбросов). В качестве основного топлива используется природный газ, но по требованию заказчика ГТУ может быть дополнена дизельной системой. В этом случае дизельное топливо применяется только в качестве резервного, так как обещанный уровень выбросов NOx: 15 ppm при полной нагрузке двигателя и 25 ppm во всем диапазоне частичных нагрузок – гарантирован только для газообразного топлива.
В конце текущего года компания OPRA Turbines планирует расширить модельный ряд ГТУ ОР16 третьей модификацией. Основным назначением данной установки, оснащенной топливной системой 3С, будет утилизация тяжелых пиролизных масел, этанола, биодизеля, биогаза, синтез-газа, а также низкокалорийных газов с низшей теплотворной способностью – до 10 МДж/кг.
Все установки ОР16, оснащенные двухтопливными системами, способны не только переходить с одного вида топлива на другой без модернизации топливной системы, но и без остановки двигателя и снятия нагрузки. Точную автоматизацию перехода обеспечивают современные системы управления. Но необходимо принять во внимание, что данная опция требует постоянной готовности резервной топливной системы.
На рис. приведен график перехода с дизельного топлива на газ при полной нагрузке двигателя. Черным цветом обозначена электрическая мощность на валу, синим – обороты ротора. Как видно на графике, в момент переключения с дизельного топлива на газ не происходит никаких изменений в показателе мощности, а частота вращения ротора изменяется в пределах 0,5 %. Время переключения составляет 9 секунд, время стабилизации частоты вращения – 20 секунд.
Таким образом, газотурбинные установки компании OPRA Turbines демонстрируют не только высокую надежность в самых суровых условиях эксплуатации, низкие уровни выбросов и самый высокий КПД в своем классе мощности, но и уникальную способность работать в автоматическом двухтопливном режиме без потери мощности. Турбины и Дизели