Электростанции на нефти и мазуте: цены и характеристики

Электрическая станция на сырой нефти - это энергетическая установка, которая вырабатывает электричество путем сжигания топлива в двигателе внутреннего сгорания, вращающем генератор. Благодаря этому станция может работать полностью автономно и обеспечивать электроэнергией удаленные объекты, не подключенные к общей электрической сети.

Электростанция на мазуте ТЭ.2400С-Т6300-2РН мощностью 2400 кВт. 

Двигатель: 8WH25LD2450-1 

Альтернатор: TFC4 712-6LP42 

Цена: 77 млн рублей.

Блок подготовки топлива: 23 млн рублей. 

Топливо: дизель (MDO, Marine Diesel Oil) и тяжелое топливо (HFO, Heavy Fuel Oil) (≤180cSt/50°C)

Особенности сырой нефти при использовании в качестве топлива

Классический дизельный генератор не может использовать в качестве горючего сырую нефть. Обычный двигатель внутреннего сгорания устроен таким образом, что для нормальной работы всех компонентов ему необходимо топливо с определенными параметрами.

Нефть, в отличие от солярки, имеет следующие характеристики:

• Высокая вязкость жидкости. Топливная система обычного дизельного генератора в электростанции не может прокачивать жидкость с вязкостью более 12 сСт. Поэтому, если используется сырая нефть, необходимо предварительно подогревать ее для повышения текучести.
• Наличие летучих фракций. В отличие от дизельного топлива, нефть представляет собой многофракционную жидкость. Поэтому перед направлением ее в цилиндры необходимо решить вопрос отделения легких фракций, чтобы в камеру сгорания попадала только жидкая часть.
• Наличие загрязнений и воды. В нефти до ее переработки на нефтеперерабатывающих заводах содержится большое количество нерастворенных частиц и воды, которые негативно отражаются на ресурсе и стабильности работы ДВС. Поэтому необходимо позаботиться о надежной фильтрации с помощью системы фильтров.
• Деструктивное воздействие примесей. При сгорании сырой нефти она отрицательно воздействует на компоненты двигателя и быстро выводит их из строя. Частые ремонты сводят на нет преимущества использования станций. Для предотвращения проблемы в ДВС используются клапаны из жаропрочной стали с наплавкой и механизмом поворота. Последний нужен для постоянной притирки частей.

ДЭС общей мощностью 12 МВт на сырой нефти 

В состав изготовляемой и поставляемой продукции входят:

• Блок-модули электростанции единичной мощностью 2,8 МВт в контейнерном исполнении
• Блоки подготовки сырой нефти
• Кабельная продукция межмодульных связей системы АСУ ТП (силовые и контрольные кабели)

ДЭС на сырой нефти

Компоновка контейнера с ДЭС

ДЭС на сырой нефти – фото 1 из 10

ДЭС на сырой нефти – фото 2 из 10

ДЭС на сырой нефти – фото 3 из 10

ДЭС на сырой нефти – фото 4 из 10

ДЭС на сырой нефти – фото 5 из 10

ДЭС на сырой нефти – фото 6 из 10

ДЭС на сырой нефти – фото 7 из 10

ДЭС на сырой нефти – фото 8 из 10

ДЭС на сырой нефти – фото 9 из 10

ДЭС на сырой нефти – фото 10 из 10

Электростанция на мазуте: спецификация двигателя, генератора, принципы работы

Цена электростанции на мазуте мощностью 1640 кВт, 10,5 кВ – 2 млн $ (с НДС).

Электростанции на нефти и мазуте требуют обязательной предварительной подготовки топлива, и такой блок по стоимости равен половине цены электростанции - 800 тысяч $.Обсудить проект

Электростанция выделяет большое количество мощности, что в свою очередь позволяет использовать выделяемое тепло с помощью СУТ.

Генераторные установки 9СМ20 произведены на заводе Caterpillar Motoren в городе Киль, Германия. Каждая установка состоит из двигателя 9СM20C, объединенного на одной раме с трехфазным, двухподшипниковым синхронным генератором, 50 Hz, IP23, мощность - 2050 кВА. Каждая установка имеет габариты 7,1 м (Длина) x 1,8 м (Ширина) x 3,4 м (Высота), вес (сухой) 26 тонн.

Контейнер подготовки топлива

Для обеспечения предварительной очистки топлива и его подачи в установки в топливной системе предусмотрен контейнер подготовки топлива. Основная задача данного блока обеспечить очистку топлива от воды и мех примесей по средством применения центробежного сепаратора, а также подачу его к циркуляционным модулям установок.

Основное оборудование установленное в контейнере:

• Нагнетательный модуль

• Сепаратор топлива

• Генератор азота с компрессором

• Система управления

Из соображений безопасности контейнер разделен на две области: Взрывоопасную Зону со всей топливной аппаратурой и Безопасную Зону для системы управления и генератора азота.

Специально разработанный для работы на нефти сепаратор компании АлфаЛаваль обеспечивает гарантированное отделение воды и растворенных ней частиц из нефти, а также очистку топлива от мех. примесей. Основной особенностью данного сепаратора является его возможность работать с топливом с содержащим легкие фракции испаряющиеся во время очистки топлива .

Сдвоенная конструкция данного сепаратора обеспечивает высокую надежность оборудования за счет 100% резервирования.

Для обеспечения работоспособности сепаратора в составе контейнера подготовки топлива имеется азотный генератор с электрическим компрессором. Производимый генератором инертный газ обеспечивает воздушную подушку внутри сепаратора, а также исключает возможность образования взрывоопасной смеси.

Во время работы сепаратор забирает топливо из танка неподготовленной нефти и подает отчищенное топливо в расходный танк. При этом для исключения работы сепаратора в режиме старт-стоп при наполнении расходного танка во время работы станции на малой нагрузке, являющегося крайне негативным для сепаратора, между расходным и танком не подготовленной нефти предусмотрена линия перелива. Данное решение обеспечивает без остановочную эксплуатацию сепаратора , за исключением плановых остановок.

Нагнетательный модуль предназначен для обеспечения подачи нефти и ДТ к циркуляционным модулям установок станции, при этом создавая необходимое давление и обеспечивая необходимую подачу топлива.

В конструкции модуля предусмотрено 100% резервирование насосов основного топлива. Управление клапанами осуществляется пневматически , для обеспечения требования по взрывобезопасности.

В процессе работы нагнетательный модуль забирает топливо из расходного танка и подает его к установкам станции.

Производительность нагнетательного модуля обеспечивает потребление топлива при любом уровне вырабатываемой мощности.

Контейнер подготовки топлива требует подключения топливных линий и питания собственных нужд.

Двигатель CM - 9CM20C

Приводом генератора является двигатель модели 9СM20C производства Caterpillar Motoren. Данный тип двигателя разработан специально для работы на нефти и мазуте и уже более 20 лет применяется на судах и при производстве генераторных установок. Основные отличительные особенности: длинный ход поршня, сухой блок двигателя, изготовленный из цельного куска чугуна с шаровидным графитом, индивидуальные 4 клапана на каждый цилиндр.

Двигатель четырехтактный, с непосредственным впрыском, турбонаддувом и интеркулером. Длинный ход поршня двигателя обеспечивают полное сгорание тяжелого топлива с пониженным содержанием вредных выбросов и снижает расход топлива. Улучшение сгорания обеспечивает передовую эффективность и снижение тепловой мощности двигателя.

• Разработан для работы на тяжелом топливе в соответствии с CIMAC H55 K55, ISO 8217.

• Сухой блок двигателя, изготовленный из чугуна с шаровидным графитом, включающий в себяподшипники коленвала и распредвала, вход наддувочного воздуха, кожух демпфера и приводных шестерен.

• Подвесной коленчатый вал с антикоррозионной обработкой коренных и шатунных подшипников.

• Закаленные гильзы с калиброванной вставкой

• Составной поршень со стальной короной и юбкой из чугуна

• Комплект поршневых колец, состоящий из 2-ух хромированных компрессионных колец. Верхнее с

• керамической контактной поверхностью, нижнее маслосъемное кольцо. Все кольца прошли закалку, устанавливаются в стальной короне поршня.

• Шатун из двух составных частей с пильчатым соединением.

• Изготовленная из чугуна с шаровидным графитом головка блока цилиндров имеет 2 впускных и 2 выпускных клапана с механизмом вращения.

• Принудительное охлаждение седел выпускных клапанов.

• Турбокомпрессор не требует принудительного охлаждения водой.

• Двухконтурная система охлаждения с охладителем надувочного воздуха.

Топливная система на двигателе – Нефть/Мазут (CRO) & Дизель (DFO)

• Отдельный топливный насос высокого давления на каждый цилиндр.

• Двустенные трубопроводы высокого давления к каждому цилиндру.

• Форсунки охлаждаются смазочным маслом.

• Двойной фильтр 34 микрон с контролем дифференциального давления.

• Встроенный стоп-цилиндр с пневматическим приводом для аварийной остановки.

Смазочная система

Система смазки смазывает коленвал двигателя, головки блока цилиндров и толкатели, шестерни и основные движущихся части двигателя. Для работы на сырой нефти является обязательным надлежащее охлаждение поршня. Двигатель смонтирован непосредственно на опорной раме без масляного картера. 

• Поддон для масла

• Расходный бак встроен в раму установки.

Смазочная система включает следующее оборудование:

• Маслоохладитель, установленный на двигателе

• Масляная помпа с приводом от двигателя

• Электрический насос предварительной смазки, установленный на раме установки

• Автоматический масляный фильтр с контролем дифференциального давления, установленный на двигателе

• Датчик давления масла

• Расходный масляный бак 1385 л, установленный в раме установки

Система охлаждения

Система охлаждения двигателя делится на два контура, высокотемпературный (ВТ) контур и низкотемпературный (НТ) контур. ВТ контур отводит тепло от гильз цилиндров и головок блока цилиндров. НТ контур отводит тепло от охладителя надувочного воздуха и смазочного масла через масляный теплообменник.

Компоненты системы охлаждения, установленные на двигателе:

• Помпа ВТ контура с приводом от двигателя

• Помпа НТ контура с приводом от двигателя

• Электрический подогреватель рубашки на установке

Пневмостартер

Двигатели запускаются посредством сжатого воздуха при номинальном давлении 10 бар. Старт осуществляется путем прямой подачи сжатого воздуха в воздушный стартер, установленный на двигателе. Подающий вентиль может быть ручным или с электрическим приводом через соленоид для дистанционного запуска. Датчик частоты вращения двигателя определяет скорость вращения для определения момента подачи топлива, а затем закрывает воздушные линии, как только двигатель запустится.

Подача воздуха в двигатель

Воздух для горения фильтруется, сжимается в турбокомпрессоре и проходит через одноступенчатый охладитель надувочного воздуха, который использует НТ контур охлаждения для обеспечения максимальной эффективности. Двигатель оснащен одним турбонагнетателем осевого типа.

Система подачи воздуха на двигателе состоит из:

• Компрессор на турбине

• Охладитель наддувочного воздуха

• Устройство очистки компрессора

• Запорный клапан воздуха на впуске

Выхлопная система двигателя

Выхлопные газы от каждого цилиндра собираются в общий выпускной коллектор и через трубопроводную систему подаются в турбокомпрессор, раскручивая его, что позволяет сжимать воздух для горения. Турбокомпрессор монтируется на противоположном от маховика конце двигателя, чтобы обеспечить свободный доступ к нему для обслуживания. Сильфонные компенсаторы устанавливаются в системе трубопроводов коллектора, а также между турбонагнетателем и внешним дымоходом.

Система регулирования оборотов

Регулирование скорости вращения двигателя осуществляется с помощью электронного регулятора, состоящего из электро-гидравлического привода и датчика скорости.

Запорный клапан воздуха на впуске

Для работы на мазуте и сырой нефти двигатель оснащается, в целях безопасности, быстродействующим клапаном на впуске воздуха для аварийного экстренного останова двигателя в случае попадания газообразного топлива в двигатель через впускную систему. Клапан полностью блокирует поступление воздуха в двигатель, отрезая неконтролируемый внешний источник топлива и воздуха. Запорный клапан впуска воздуха требуется, когда воздух для горения забирается внутри здания, и мазут и сырая нефть имеют температуру вспышки топлива ниже 60 градусов Цельсия. Запорный клапан впуска воздуха монтируется между турбокомпрессором двигателя и коллектором подачи воздуха в двигатель. Клапан управляется сжатым воздухом.

Вентиляция топливной аппаратуры

При эксплуатации дизельных двигателей на сырой нефти и мазуте необходимо избегать наличия утечек паров газа из нефти вокруг ТНВД. Для этого вся область топливных насосов, покрыта защитной оболочкой (так называемый “Hot box”), чтобы изолировать возможные утечки газа.

Для подключения труб вентиляции имеется специальный патрубок с фланцем. В комплекте поставки эластичная вставка DN 150 и взрывозащищенный вентилятор с электрическим приводом.

Вакуумный датчик управляет работой вентиляции для поддержания необходимого разряжения.

Генератор

Трехфазный, двухподшипниковый синхронный генератор разработан для работы в основном режиме в параллель с другими генераторами. Генератор и регулятор напряжения отвечают требованиям ISO 8528.

Генератор в комплекте:

• Антиконденсационный подогреватель

• Термодатчики PT 100: 2 x 3 для обмоток статора (1 x 3 в резерве)

• Возбуждение на постоянных магнитах

• Адаптация для параллельной работы с аналогичными генераторами

• Термодатчики PT 100: 2 х для подшипников

• Ниппели для смазки подшипников

• Цифровой регулятор напряжения, MEC-100

• Стыковка с двигателем через гибкую муфту

• Подшипники качения

• Клеммы подключения силового кабеля

Технические требования к электростанциям на нефти мощностью 1700 кВт

Технические особенности ДВС на сырой нефти

Основным отличием нефтяного двигателя (работает на сырой нефти и других вязких видах топлива) от традиционного дизельного является то, что воспламенение топливо-воздушной смеси в нем производится в калоризаторе (калильной головке). Этот элемент ДВС нагревается различными способами для испарения топлива, которое затем загорается.

Двигатели просты в уходе, надежны и могут использовать разное топливо без сложной перенастройки. Однако они отличаются меньшим КПД в сравнении с дизелем, работают на меньших оборотах и требуют надежного охлаждения.  

Скачать мануал по работе двигателя на нефти>>>

Дополнительными минусами, которые нужно учитывать при изготовлении и эксплуатации электрических станций на сырой нефти, являются:

• В сырой нефти присутствует большое количество серы, ванадия и других примесей, которые вызывают быструю коррозию углеродистой стали. Это снижает моторесурс силовой установки и требует более частного регламентного обслуживания.
• Находящиеся в топливе сложные углеводороды не могут сгореть в топливе при его воспламенении в цилиндрах ДВС, поэтому в системе выпуска выхлопных газов постоянно накапливается сажа. Это требует частых очисток системы.
• При остановке двигателя станции вязкость топлива из-за отсутствия подогрева увеличивается, что делает невозможным повторный пуск через длительный промежуток времени (особенно в холодное время года), Поэтому пуск должен производиться на легкой солярке.

Производственные предприятия, которые производят электростанции на сырой нефти и/или силовые установки для них, учитывают особенности этого вида топлива и изготавливают оборудование, которое адаптированы под использование этого вида углеводородного топлива.  

Основные сферы использования

Электростанции на сырой нефти применяются в тех случаях, когда на небольшом удалении от места ее установки есть источник этого топлива, а подвоз обычной солярки или газа затруднен из-за отсутствия дорог или большого удаления от населенных пунктов.

Станции Техэкспо устанавливаются:

• В качестве основного  источника энергии на объектах, где ведется добыча сырой нефти специализированными предприятиями;
• Как модуль расширения в случае, если мощности существующего источника энергии недостаточно для покрытия всех потребностей добывающего предприятия;
• В качестве резервного источника питания для компаний по добыче полезных ископаемых на случай отключения подачи энергии из централизованной сети из-за обрывов или по другим причинам;
• Как электростанция для населенного пункта или нескольких сел, расположенных в отдаленной местности, к которым экономически невыгодно или нецелесообразно тянуть электрическую магистраль.

Конструктивные особенности станции

Электростанция состоит из следующих основных компонентов (они могут меняться в зависимости от мощности и других характеристик):

• Генератор, который вырабатывает переменный ток.
• Двигатель внутреннего сгорания, работающий на сырой нефти.
• Установка подготовки сырой нефти и емкость для ее хранения. В ней производится очистка топлива от загрязнений и удаление из него некоторых компонентов, которые вредят двигателю внутреннего сгорания. Емкость необходима для создания оперативного запаса топлива для генератора.
• Электрораспределительное оборудование. Используется для коммутации электрической станции с энергосистемой объекта, управления распределением энергии, а также учетом потребленного электричества.
• Электронный модуль управления, который управляет двигателем-генератором и вспомогательными модулями, обеспечивающими функционирование установки.
• Емкость для хранения сырой нефти и/или дизельного топлива, которое используется для пуска системы в холодное время года. Бак может быть оснащен насосом, который заполняет емкость из резервуара.
• Пневматическая система запуска двигателя. Она состоит из компрессора и баллонов со сжатым воздухом. Система запуска может использоваться также для промывки топливного оборудования и фильтров от продуктов сгорания.

Электростанции Wartsila – фото 1 из 20

Электростанции Wartsila – фото 2 из 20

Электростанции Wartsila – фото 3 из 20

Электростанции Wartsila – фото 4 из 20

Электростанции Wartsila – фото 5 из 20

Электростанции Wartsila – фото 6 из 20

Электростанции Wartsila – фото 7 из 20

Электростанции Wartsila – фото 8 из 20

Электростанции Wartsila – фото 9 из 20

Электростанции Wartsila – фото 10 из 20

Электростанции Wartsila – фото 11 из 20

Электростанции Wartsila – фото 12 из 20

Электростанции Wartsila – фото 13 из 20

Электростанции Wartsila – фото 14 из 20

Электростанции Wartsila – фото 15 из 20

Электростанции Wartsila – фото 16 из 20

Электростанции Wartsila – фото 17 из 20

Электростанции Wartsila – фото 18 из 20

Электростанции Wartsila – фото 19 из 20

Электростанции Wartsila – фото 20 из 20

Электронный модуль управления обеспечивает:

• Пуск электрической станции в работу и остановку оборудования при необходимости;
• Изменение режимов работы в зависимости от объемов потребляемой электрической энергии;
• Переключение видов топлива, на которых работает электростанция;
• Контроль за работой компонентов и сигнализация о необходимости их регламентного обслуживания;
• Аварийная остановка системы в экстренных ситуациях.

Электростанции Техэкспо могут иметь два конструктивных исполнения:

• Стационарная энергетическая установка, которая монтируется из отдельных частей на объекте в предварительно построенном для нее здании.
• Модульная энергетическая установка, все компоненты которой размещены в морском контейнере для удобства транспортировки в места использования.

Преимущества использования

Основными плюсами применения электрических станций на сырой нефти являются:

• Полностью автономная эксплуатация. С помощью этой энергетической установки можно обеспечить электричеством удаленные объекты без стандартной инженерной инфраструктуры.
• Возможность быстрой доставки на объект и развертывания (для модульных систем). Все части электрической станции смонтированы на раме в контейнере, их можно транспортировать на грузовом автомобиле или с помощью вертолета. Такой подход ускоряет ввод станции в эксплуатацию.
• Возможность изготовления станций любой мощности. При необходимости мощность или количество генераторов на сырой нефти может увеличиваться в зависимости от потребностей подключенного объекта или группы потребителей.

Главный плюс - возможность эксплуатации на местном ресурсе с минимальным потреблением дизельного топлива. Это дает возможность сократить затраты добывающей организации на электрификацию и увеличить рентабельность своей работы. Для подготовки нефти используются встроенные установки, поэтому приобретать и вводить в строй дополнительное оборудование не нужно.

Производители электростанций на сырой нефти

На мировом рынке энергетические установки, которые в качестве топлива используют сырую нефть, предлагают партнеры Техэкспо:

• Wartsila.
• MAN Diesel & Turbo. Компания изготавливает энергетические установки и двигатели на сырой нефти. Могут работать на добытой и предварительно подготовленной нефти, адаптированы для использования в современных электростанциях. Вырабатывают мощность до 4061 кВт, имеют 16 или 18 цилиндров.
• Hyundai Group. Изготавливают электростанции, работающие на мазуте, дизельном топливе, природном газе, сырой нефти. Могут работать в постоянном режиме, не требуют частой замены подвижных компонентов.  

Заключение

Электрические станции на сырой нефти имеют свои особенности, а их эксплуатация более сложная, чем обычных генераторов на дизельном топливе или газе. Но они являются едва ли не единственной альтернативой для объектов, к которым затруднена доставка солярки грузовым транспортом, а транспортировка по воздуху обходится слишком дорого.

Техэкспо предоставляет  дополнительные услуги по монтажу и обслуживанию станций на объектах. Вместе с установками покупатели получают полный набор технической документации.