Ведущий поставщик редукторов...
...мотор-редукторов, приводных цепей...
+7(4852)69-52-11

Каталог Прайс-листыРасширенный поискО компанииБанк знанийКонтакты

Утилизация запасов шахтного метана, расположенных на территории угольного бассейна Паудер Ривер (Powder River Basin) в штате Вайоминг (США)

Утилизация запасов шахтного метана, расположенных на территории угольного бассейна Паудер Ривер (Powder River Basin) в штате Вайоминг, которая реализована на основе микротурбин Capstone, наглядно демонстрирует преимущества экологически чистых энергетических технологий для сохранения естественного состояния окружающей среды при одновременном соблюдении экономических законов построения и развития прибыльного бизнеса, связанного с удовлетворением растущих потребностей в природном газе.

В одном из номеров журнала "The American Oil & Gas Reporter" государственный секретарь США по вопросам энергетики Бил Ричардсон отметил, что «независимый производитель — это будущее американской нефтегазовой индустрии, и будущее независимого производителя будет во многом определяться применением инновационных технологий».

С самого начала промышленной добычи шахтного метана в середине 70х годов, применение инновационных технологий позволило сделать этот процесс экономически выгодным.

Рост потребления газа привел к увеличению интереса со стороны топливно-энергетических компаний и рыночных инвесторов к его добыче. Расчеты показывают, что объем потребления газа в США вырастет до 1 триллиона м3 в год к 2010—2015 годам. Следовательно, пришло время активно наращивать добычу. Как же микротурбины вписываются в эту картину?

К примеру, по оценкам экспертов, недра угольного бассейна в штате Вайоминг содержат более 700 миллиардов м3 газа, что сравнимо с разведанными запасами в Мексиканском заливе. Только в течение последних нескольких лет Паудер Ривер занял лидирующие позиции по добыче шахтного метана благодаря усилиям нескольких независимых компаний, среди которых можно выделить CMS Energy.

В соответствии с топографическими особенностями региона перед тем, как добыть газ, угольные пласты должны быть обезвожены. Компания CMS Energy ежегодно бурит сотни скважин для того, чтобы с помощью устанавливаемых на этих скважинах насосов вести откачку пластовых вод. При этом насосные группы периодически перемещаются между группами скважин, расположенными на площади в 2000 км2, многие из которых находятся в километрах и десятках километров от ближайшей линии электропередачи.

Исходя из этих условий, компания CMS Energy остановила свой выбор на микротурбинных установках Capstone и в настоящее время эксплуатирует в непрерывном режиме парк из десятков газовых микротурбин. Компактный дизайн и модульная конструкция микротурбин, позволяет свести к минимуму процедуры перемещения и запуска турбогенератора на новом месте. В качестве топлива в большинстве случаев используется шахтный метан, но иногда и пропан (на период подготовки скважины).

Со слов управляющего директора Джима Волката, мобильные газотурбинные электростанции на основе микротурбин позволяют компании не просто генерировать электроэнергию в местах ее потребления, но и делать это с учетом строгих ограничений по выбросам оксидов азота и других парниковых газов, установленных администрацией штата Вайоминг.

До применения газовых микротурбин компания CMS Energy использовала дизельные поршневые двигатели для энергоснабжения удаленных скважин. Однако, эксплуатация таких установок сопровождалась существенными расходами на транспортировку топлива и проведение частых регламентных работ. Кроме того, экологические нормы требовали установку дополнительных фильтров.

Использование мобильных газотурбинных электростанций на базе микротурбин Capstone позволило на порядок сократить выбросы оксидов азота без какой-либо дополнительной обработки выхлопных газов и свести к минимуму расходы на сопровождение генерирующего оборудования.

Согласно официальной статистике Американского Агентства Защиты окружающей среды, генерирующие мощности, расположенные на территории штата Вайоминг, выбрасывают в атмосферу 2.4 грамма NOx при производстве 1 кВт-часа электроэнергии. И это включая экологически чистые гидроэлектростанции. В соответствии с актуальными требованиями администрации штата, новые генерирующие мощности должны удовлетворять уровню выбросов не выше 1.4 грамм NOx на 1 кВт-час. Получение разрешительных документов занимает не менее 30 дней и для генерирующего оборудования, превышающего указанный уровень, требует публичного обсуждения в течение неопределенного времени. Уровень выбросов NOx газовых микротурбин, эксплуатируемых компанией CMS Energy, не превышает 0.3 грамм на 1 кВт-час.

Применение электронных систем контроля и каталитической очистки выхлопа на поршневых двигателях существенно увеличивает их стоимость и экономически оправдано только на наиболее мощных моделях. Но при условии постоянного ужесточения экологических требований, инвестиции в такое оборудование оцениваются потенциальными пользователями как очень рискованные. Решение проблемы в виде ограничения по времени работы еще более ухудшает экономику применения поршневых двигателей.

По мнению Джима Волката, микротурбины идеально соответствуют технологии добычи шахтного метана. «Снимаете модуль с грузовика, подключаете к газовой трубе и нагрузке и запускайте. Никаких фундаментов, никакого масла или антифриза. И мы используем газ прямо из скважины. Зачастую доставка до места занимает больше времени, чем пуск», — комментирует он.

Ключевое преимущество микротурбин — гибкость по отношению к топливу. На подготовительном этапе одна или несколько микротурбин могут использовать пропан для откачки воды из угольных пластов. После того, как достаточно количество газа начинает поступать из скважин, те же микротурбины переключаются на метан простым нажатием управляющей клавиши на панели управления микротурбины.

Безусловно, распределенная генерация не может конкурировать с большими электростанциями, работающими на угле в части себестоимости энергии, но расходы и время, затрачиваемые на прокладку линий электропередач, не позволяют обеспечить необходимую динамику развития.

«Проще говоря, преимущество этой новой экологически чистой технологии состоит в возможности обеспечения энергией тогда и где это необходимо, без головной боли, связанной с получением разрешений, сопровождением и авариями», — резюмирует Джим Волкат.

Успех, достигнутый в результате применения мобильных газотурбинных электростанций на базе микротурбин в Вайоминге, носит универсальных характер и может тиражироваться компаниями в других угледобывающих регионах по всему миру.

 

Шахта закрыта — работа продолжается, утилизация шахтного метана

На протяжении пятидесяти лет шахта компании Сумитомо в Акабира поставляла уголь Японской промышленности, достигнув в итоге глубины 1200 м и объема добычи 80 млн. тонн. Широкое распространение природного газа в качестве топлива привело к сокращению угольной отрасли Японии и компания Сумитомо в 1994 г прекратила добычу угля в Акабира. Но проблема с эмиссией шахтного метана (coalmine methane — CMM) осталась.

СММ — взрывоопасный, высокоактивный парниковый газ, его разрушающее воздействие на природу в 20 раз превышает воздействие CO2. Эти свойства газа требуют его постоянной утилизации и мониторинга состояния шахты.

Согласно сообщениям официальных представителей Сумитомо, суммарные выбросы в Акабира составили 3.5 миллиардов м3 газа на момент закрытия шахты и остаточная эмиссия составит еще 900 миллионом м3 (www.sumitomocoal.co.jp/rd).

Микротурбины Capstone — преобразование загрязнений в полезную энергию

На сегодняшний день наиболее распространенной практикой является сжигание побочных продуктов (шахтного метана, попутного нефтяного, биологического и других горючих газов) в факеле. Современный подход предполагает использование попутного газа в энергетических установках для производства электрической и тепловой энергии, что позволяет значительно снизить выбросы парниковых газов в атмосферу.

Применение микротурбин Capstone для этих целей имеет безусловные преимущества в области экологии, но главный критерий, подвигнувший компанию Сумитомо купить газовую электростанцию на основе микротурбин — сочетание низкой стоимости сопровождения; отсутствия смазывающих и охлаждающих жидкостей; регламентные интервалы по 8000 часов; возможность удаленного мониторинга и управления работой газовой электростанции в реальном времени. Другое существенное преимущество микротурбин Capstone состоит в возможности следовать потребностям нагрузки от 0 кВт до максимальной установленной мощности.

В соответствии с предварительно сделанными компанией Сумитомо расчетами, наиболее оптимальным решением стало купить газовую электростанцию, состоящую из пяти микротурбин Capstone C30, способную производить до 150 кВт электрической энергии. На это тратится порядка 30% всей эмиссии шахтного метана. Электроэнергия питает систему насосов и вентиляторов, которые обеспечивают принудительное извлечение газа из шахты. Излишки электроэнергии транспортируются на близлежащую фабрику.

Для достижения рабочих параметров топлива, перед подачей в микротурбины газовой электростанции извлеченный метан проходит через сепаратор и компрессор. Горячий выхлоп пяти микротурбин (массой порядка 1.55 кг/сек) собирается в общий газоход, по которому он нагнетается обратно в шахту. Таким образом, 100% эмиссии углеродосодержащих газов возвращается в угольные пласты, способствуя вытеснению метана из пор шахтных пород (и заполнению их CO2).

Светлое будущее угольных шахт

Измерения, регулярно проводимые в устье шахты, показывают, что после установки газовой электростанции на основе микротурбин Capstone радикально снизилась эмиссия парниковых газов за счет эффективной и экологически чистой утилизации шахтного метана и закачки выхлопа CO2 обратно в шахтные пласты.

Основываясь на результатах эксплуатации установки в Акабира, компания Сумитомо приняла решение о тиражировании технологии, основанной на микротурбинах Capstone и замкнутом цикле использования выхлопа, преумножая тем самым доходы компании при ощутимом улучшении экологических показателей работы своих угольных подразделений.

 

Энергосбережение для энергетической компании

Задача: Снижение затрат на покупку электроэнергии для газораспределительной станции в условиях существенных сезонных колебаний потребления.

Решение: Микротурбинная установка Capstone C30, генерирующая до 30 кВт электрической и до 55 кВт тепловой энергии. Электроэнергия используется для снятия пиковой нагрузки, тепло — для обогрева служебных помещений станции.

Руководство компании Reliant Energy Minnegasco — крупнейшего дистрибутора газа в штате Минессота, обслуживающей Миннеаполис и 240 других населенных пунктов, приняло решение о сокращении расходов на электроэнергию на станции производства и хранения сжиженного газа. Для выполнения этой задачи было выбрано когенерационное оборудование компании Capstone Turbine Corporation.

Чистая энергия и экономическая эффективность

Расположенная в 15 километрах к югу от Миннеаполиса, Minnegasco Dakota Station является станцией газораспределения, которая в период сезонного снижения спроса (летние месяцы, минимальные розничные цены) переключается на активное производство сжиженного природного газа. Энергопотребление в остальные месяцы падает до 15-30 кВт и основными потребителями электричества остаются освещение, воздушные компрессоры и система безопасности.

Компания Minnegasco покупает электричество по стандартному сервисному контракту на основании тарифа, который включает две компоненты — потребляемая электроэнергия, измеряемая в кВт/час и потенциальный спрос (потребность). Денежный эквивалент потребности базируется на величине пиковой нагрузки в течение месяца, к которому добавляется пиковая нагрузка в течение последних 12 месяцев.

К концу сентября 2002 года микротурбина Capstone, установленная на Dakota Station, отработала 20000 часов. В течение всего времени коммерческой эксплуатации микротурбина отключалась всего на несколько часов для смены воздушных фильтров и топливных инжекторов. Ни разу за два с половиной года не возникала потребность в аварийном отключении оборудования несмотря на то, что микротурбина установлена на открытой площадке и температурные колебания составляли от -30° С зимой до +40° С летом.

Микротурбина Capstone C30 полностью удовлетворяет потребность в электрической и тепловой энергии станции в течение 9 месяцев в году и частично в период активной работы линии производства сжиженного газа. Используя природный газ в качестве топлива, C30 подключена параллельно с центральной сетью и работает в режиме слежения за нагрузкой. Благодаря применению микротурбин цена собственной электроэнергии оказалась ниже по сравнению с сетевыми тарифами, что привело к снижению практически до нуля затрат на электричество в течение 3/4 года. При этом микротурбинная установка Capstone С30 обеспечивает экономию средств компании за счет минимизации расходов на техническое сопровождение микротурбины.

Когенерация

Компания Minnegasco использует тепловую энергию, вырабатываемую микротурбинной установкой Capstone, в климатической системе газовой станции для обогрева помещений в зимний период и осушения (снижения влажности) воздуха в летний период.

В конце 2001 года Minnegasco установила на Dakota Station более производительную 60 кВт модель Capstone C60, используемую для гарантированного электроснабжения системы охлаждения хранилища сжиженного газа, которая должна поддерживать температуру 25000 тонн топлива на уровне -45° С. На сегодняшний день C60 отработала безостановочно 8000 часов.

«Микротурбины Capstone являют собой сбалансированную комбинацию прекрасного инженерного дизайна, хорошей экономики, высокой надежности при учете самых жестких экологических требований», говорит Джон Хиир, директор по энергетике компании Minnegasco. «Использование микротурбин Capstone обеспечивает конкурентные преимущества, которые отражаются в лучших ценах и уровне сервиса для наших клиентов». Для сравнения, при использовании микротурбин цена за 1 кВт-ч собственной электроэнергии может оказаться в 2-3 раза ниже, чем от централизованных сетей, что напрямую сказывается на себестоимости конечной продукции.

Микротурбинная установка Capstone включена параллельно с центральной электросетью для обеспечения более высокого уровня отказоустойчивости. В случае необходимости, нехватка электроэнергии может добираться из сети. При аварии сети микротурбинная установка обеспечивает АЗС энергоресурсами в автономном режиме.

Только факты:
Производитель: Capstone Turbine Corporation
Оборудование: Capstone C30 микротурбинная установка (производство электроэнергии 30 кВт, горячий воздух 58 кВт),
Capstone C60 микротурбинная установка (производство электроэнергии 60 кВт)
Цели и задачи:
  • Снижение расходов на энергоресурсы
  • Создание и поддержание климатических условий
  • Снижение потребления в пиковые периоды
  • Снижение расходов на сопровождение
  • Экология
ООО НПК "Промпривод " 150008, г. Ярославль, пр. Машиностроителей, д. 83. ПОКАЗАТЬ СХЕМУ ПРОЕЗДА
тел.: +7 (4852) 69-52-11 многоканальный info@promprivod.ru
Червячный редуктор, цилиндрический редуктор, мотор редуктор от ведущего поставщика редукторов.