Успешная эксплуатация энергоблоков HGM производства Guascor

В. С. Беляков, С. С. Чернышев – ЗАО «Автономный энергосервис»

Компания Guascor подвела итоги тестовой эксплуатации газопоршневых установок серии HGM – HGM240 мощностью 500 кВт и HGM560 мощностью 1200 кВт. Энергоблоки работали на природном газе, а также с применением сложных газов – на пиролизном газе и биогазе, получаемом в процессе распада органических веществ. Оборудование отлично проявило себя у заказчиков, работая в параллель с сетью.

В российской энергетике происходят положительные перемены в отношении энергоисточников малой мощности. Все больше малых электростанций работают в параллель с энергосистемой. Перспективы широкого применения мини-ТЭС, поставляющих электроэнергию в сеть, значительно расширяют рынок малой генерации. Применение таких станций не только решает задачи конкретных потребителей, но и делает энергосистему страны в целом значительно надежнее.
Компания Dresser-Rand Guascor выпускает модельный ряд газопоршневых установок мощностью 140…1240 кВт. Она является одним из ведущих мировых производителей и поставщиков энергетического оборудования. Заказчикам предлагаются эффективные и экологически чистые технологии и решения, которые применяются в энергетических, нефтегазовых, промышленных отраслях. Оборудование надежно работает в различных условиях с применением разнообразных видов топлива, в составе локальной сети и параллельно энергосистеме. Новой разработкой компании являются двигатели серии HGM, работающие по циклу Миллера и отличающиеся высоким КПД (42%).
Первые ГПУ серии HGM были поставлены в начале 2011 года в Италию – HGM240 и Таиланд – HGM560. Энергоблоки поставлялись по льготным для заказчиков условиям, так как это был первый опыт коммерческой эксплуатации. Изначально станции работали в параллель с сетью. Однако после прохождения жестких тестов и проверки временем они были переведены на работу в различных режимах: односторонняя параллель только с выдачей электроэнергии в сеть, двухсторонняя параллель с сетью, только импорт недостающей энергии из сети, а также полностью автономная работа в условиях отсутствия сети.
После года эксплуатации, в 2012 г. ГПУ были одобрены для поставки в РФ также для работы в параллель с сетью, с выдачей энергии только в сеть. Это было связано как с успешными испытаниями в полевых условиях, так и более свободным получением разрешений на работу в параллель с сетью. При этом компания Guascor прекрасно знает российский рынок: требовательность заказчиков и трудности работы в сеть. Соответственно, предприятие допускает на такой важный для себя российский рынок только те продукты, в которых полностью уверено. И теперь, с 2014 г., оборудование серии HGM поставляется в Россию для работы, в том числе, и в автономном режиме.
Принцип работы самых современных двигателей Guascor серии HGM основан на цикле Миллера. В результате перехода от цикла Отто к циклу Миллера удалось достигнуть электрического КПД свыше 42 %. Использование данного цикла позволяет получить более благоприятные температурные характеристики для сжатия смеси, за счет чего улучшается тепловой баланс цилиндра и обеспечивается более высокая степень сжатия. Это непосредственно ведет к повышению КПД.
При работе по циклу Миллера впускные клапаны закрываются перед достижением поршня нижней мертвой точки, вызывая расширение смеси внутри цилиндра до того, как она перейдет в ход сжатия. При расширении температура газов снижается, поэтому смесь охлаждается, заодно отбирая тепло у наиболее горячих частей камеры сгорания. Поскольку сжатие начинается при более низкой температуре, обеспечивается возможность перехода к более высокой степени сжатия, что непосредственно ведет к повышению КПД.
В двигателях применяются плазменнофоркамерные свечи, которые объединили преимущества плазменного и форкамерного зажигания. Данные свечи по мощности поджига значительно превосходят электроискровые свечи зажигания. Электроды PF–свечи сконструированы в виде ракетного сопла с форкамерой. При подаче высоковольтного импульса в зазоре между электродами происходит пробой, и образовавшийся плазменный сгусток выталкивается в камеру сгорания (использован принцип работы импульсного ускорителя плазмы). Одновременно происходит поджиг топливной смеси в форкамере свечи, и продукты сгорания через сопло с высокой скоростью впрыскиваются в цилиндр двигателя. При этом обеспечивается объемный, в отличие от точечного (как у обычных свечей), поджиг топливной смеси.
В установках серии HGM применяется горение обедненной топливовоздушной смеси. Это повышает КПД за счет более полного сгорания топлива, снижает уровень эмиссии вредных веществ. Таким образом, оборудование Guascor успешно работает не только на природном газе. Двигатели настолько надежны и устойчивы в работе, что в качестве топлива могут использоваться различные виды газа с низким метановым индексом.
В высшей степени удачная конструкция камеры сгорания и применение турбонагнетателей последнего поколения позволили оптимизировать процесс сгорания. Это привело к очень высокому уровню мощности при низких потерях. Высокий КПД установок HGM 240 позволяет реализовывать максимально эффективные решения для любых отраслей.
Хорошим примером успешного применения новых энергоблоков HGM является био-ТЭС для завода по производству пеллет в Испании. Проект реализован для предприятия Hijos De Tomas Martin в г. Донасантос. В настоящее время здесь ежедневно производится 450…500 т пеллет. Приобретение дополнительно обрабатывающего оборудования и технологий дали толчок развитию предприятия. Станция построена в рамках программы по использованию биотоплива.
Цель региональной программы в Испании по развитию биоэнергетики – инвестировать 230 млн евро в строительство биоэнергетических установок. Сырье, используемое для пеллет, – кора и древесные отходы, опилки, щепа. Никаких вредных примесей или компонентов в процесс производства пеллет не добавляется. Установка оснащена контейнерным когенерационным энергоблоком Guascor HGM560. Его использование позволяет экономить природный газ для выработки электроэнергии и тепла. Тепло выхлопных газов а также уходящее тепло основного контура двигателя используется для выработки горячего воздуха, который необходим для технологического процесса изготовления пеллет. Утилизация уходящего тепла вспомогательного контура двигателя позволяет сократить потребление природного газа в котле для отопления офисных помещений. Общий КПД когенерационных энергоблоков на базе HGM560 может достигать 96,5 %.
Преимуществами для заказчика является сокращение энергетических затрат на производство пеллет, излишки электроэнергии продаются в сеть. В результате экономия первичных энергоресурсов достигает почти 22 % в соответствии с Директивой ЕЭС по когенерации.
В 2010 г. правительство Малайзии одобрило программу преобразования национальной экономики. Она включала в себя 131 объект различного масштаба. Одним из таких объектов является мусорный полигон в окрестностях г. Паджам, который был трансформирован в энергетический парк возобновляемой энергетики.
Два энергоблока HGM 240 в составе парка Cypark используют мусорный газ для выработки электроэнергии. Электростанция оснащена системой подготовки топливного газа и системой контроля качества подаваемого в энергоблоки газа. Вырабатываемая электроэнергия подается в национальную энергосеть. Данный опыт является очень привлекательным для Малайзии с учетом постоянно растущего дефицита энергии в стране.
Основные принципы работы компании Guascor:
•    Применение новейших технологий. Последнее поколение двигателей Guascor – серия HGM, созданная по принципу цикла Миллера.
•    Опыт. Многолетний опыт по созданию морских и промышленных двигателей максимально используется при строительстве эффективных и надежных электростанций.
•    Вариативность. В качестве топлива для газовых станций применяются различные газы: биогаз, попутный газ, синтетический, пиролизный, древесный, пропанбутан и др., с минимальным метановым числом 35.
•    Лицом к заказчику. Оборудование Guascor эксплуатируется в России более пятнадцати лет – в простом и когенерационном цикле. Каждый клиент получает в распоряжение практически весь накопленный опыт Guascor: техническое обучение, индивидуальный подход к объекту, новое оборудование на каждый объект .
•    Гарантия качества. Полный цикл производства газовых электростанций и двигателей, начиная от изготовления элементов поршневой группы и заканчивая обкаткой электростанций в специальных условиях, позволяет полностью контролировать качество на всех участках производства. Турбины и Дизели

Испанская компания Guascor Power специализируется на выпуске газопоршневых установок. В последнее время продукция Guascor становится все более популярной среди российских заказчиков, основным критерием выбора оборудования для которых является качество и надежность. Это обусловлено следующими преимуществами газопоршневых электростанций Guascor: оптимальным соотношением цена/качество; низкой стоимостью и простотой обслуживания; надежностью эксплуатации.
Компания Guascor Power популярна как среди конечных заказчиков, так и среди инжиниринговых фирм, заинтересованных в построении долгосрочных партнерских отношений с производителем. Данная тенденция обусловлена тем, что стратегия компании предполагает работу через широкую сеть партнерских фирм, специализирующихся на строительстве электростанций и обеспечивающих высокое качество обслуживания поставленного оборудования. Сегодня в России эксплуатируются 16 многоагрегатных электростанций с энергоблоками компании Guascor.
В 1996 г. компания создала новый Центр исследований и развития – он считается одним из лучших в мире. В распоряжении Guascor имеются 22 испытательных стенда (включая гидравлические тормоза, редукторы, генераторы, стенды измерения сопротивления, хроматографические газоанализаторы), а также лаборатория электронного оборудования и цех сборки и испытаний двигателей.
Технологический центр Guascor применяет самые современные компьютерные CAD-программы и программы расчета нагрузок, основанные на методе конечных элементов, для комплексного проектирования газовых и дизельных двигателей. На текущий момент такие методики являются самыми прогрессивными. Испытания и анализ работы двигателей позволили Guascor использовать новейшие технические решения для оптимизации их производительности, прочности и выносливости.
Постоянно расширяя свою дилерскую сеть, компания в то же время стремится непосредственно принимать участие в каждом конкретном объекте. Это необходимо для того, чтобы быть в курсе реальных потребностей конечного заказчика и иметь возможность помочь своим опытом в реализации наиболее эффективного решения.