Mae Adran Gwasanaethau Draenio Llywodraeth Rhanbarth Gweinyddol Arbennig Hong Kong wedi ymrwymo i helpu i liniaru newid hinsawdd byd-eang. Dros y blynyddoedd, mae cyfleusterau arbed ynni ac ynni adnewyddadwy wedi'u gosod yn rhai o'i ffatrïoedd. Gyda lansiad swyddogol "Cynllun Puro Harbwr Cam II A" Hong Kong, mae'r Adran Gwasanaethau Draenio wedi gosod system cynhyrchu pŵer tyrbin hydrolig yng Ngwaith Trin Carthion Ynys Stonecutters (y gwaith trin carthion gyda'r capasiti trin carthion mwyaf yn Hong Kong), sy'n defnyddio ynni hydrolig carthion sy'n llifo i yrru'r generadur tyrbin, ac yna'n cynhyrchu trydan i'w ddefnyddio gan gyfleusterau yn y gwaith. Mae'r papur hwn yn cyflwyno'r system, gan gynnwys yr heriau a wynebir wrth weithredu prosiectau perthnasol, ystyriaethau a nodweddion dylunio ac adeiladu'r system, a pherfformiad gweithredu'r system. Nid yn unig y mae'r system yn helpu i arbed costau trydan, ond mae hefyd yn defnyddio dŵr i leihau allyriadau carbon.
1 Cyflwyniad i'r prosiect
Mae ail gam A o'r "Cynllun Puro Harbwr" yn gynllun ar raddfa fawr a weithredwyd gan Lywodraeth Rhanbarth Gweinyddol Arbennig Hong Kong i wella ansawdd dŵr Harbwr Victoria. Fe'i rhoddwyd ar waith yn llawn yn swyddogol ym mis Rhagfyr 2015. Mae cwmpas ei waith yn cynnwys adeiladu twnnel carthffosiaeth dwfn gyda chyfanswm hyd o tua 21km a 163m o dan y ddaear, i gludo carthffosiaeth a gynhyrchir yng ngogledd a de-orllewin yr ynys i Waith Trin Carthffosiaeth Ynys Stonecutters, ac i gynyddu capasiti trin y gwaith carthffosiaeth i 245 × 105m3/d, gan ddarparu gwasanaethau trin carthffosiaeth i tua 5.7 miliwn o ddinasyddion. Oherwydd cyfyngiadau tir, mae Gwaith Trin Carthffosiaeth Ynys Stonecutters yn defnyddio 46 set o danciau gwaddodi dec dwbl ar gyfer triniaeth sylfaenol carthffosiaeth wedi'i gwella'n gemegol, a bydd pob dwy set o danciau gwaddodi yn rhannu siafft fertigol (hynny yw, cyfanswm o 23 siafft) i anfon y carthffosiaeth wedi'i phuro i'r bibell ddraenio tanddaearol i'w diheintio'n derfynol, ac yna i'r môr dwfn.
2 Ymchwil a datblygu cynnar perthnasol
O ystyried y swm mawr o garthffosiaeth sy'n cael ei drin gan Waith Trin Carthffosiaeth Ynys Stonecutters bob dydd a dyluniad unigryw dwy haen ei danc gwaddodiad, gall ddarparu rhywfaint o ynni hydrolig wrth ollwng y carthffosiaeth wedi'i phuro i yrru'r generadur tyrbin i gynhyrchu trydan. Yna cynhaliodd tîm yr Adran Gwasanaethau Draenio astudiaeth ddichonoldeb berthnasol yn 2008 a chynhaliodd gyfres o brofion maes. Mae canlyniadau'r astudiaethau rhagarweiniol hyn yn cadarnhau dichonoldeb gosod generaduron tyrbin.
Lleoliad gosod: yn siafft y tanc gwaddod; Pwysedd dŵr effeithiol: 4.5~6m (mae'r dyluniad penodol yn dibynnu ar yr amodau gweithredu gwirioneddol yn y dyfodol a lleoliad union y tyrbin); Ystod llif: 1.1 ～ 1.25 m3/s; Pŵer allbwn mwyaf: 45~50 kW; Offer a deunyddiau: Gan fod gan y carthion wedi'u puro rywfaint o gyryduedd o hyd, rhaid i'r deunyddiau a ddewisir a'r offer cysylltiedig gael amddiffyniad a gwrthiant cyrydiad digonol.
Yn hyn o beth, mae'r Adran Gwasanaethau Draenio wedi neilltuo lle ar gyfer dau set o danciau gwaddodiad yn y gwaith trin carthion i osod system cynhyrchu pŵer tyrbin ym mhrosiect ehangu "Prosiect Puro'r Harbwr Cam II A".
3 Ystyriaethau a Nodweddion Dylunio System
3.1 Pŵer a gynhyrchir a phwysau dŵr effeithiol
Dyma'r berthynas rhwng pŵer trydan a gynhyrchir gan ynni hydrodynamig a phwysau dŵr effeithiol: pŵer trydan a gynhyrchir (kW) = [dwysedd carthion wedi'u puro ρ (kg/m3) × Cyfradd llif dŵr Q (m3/s) × Pwysau dŵr effeithiol H (m) × cysonyn disgyrchiant g (9.807 m/s2)] ÷ 1000
× Effeithlonrwydd cyffredinol y system (%). Y pwysedd dŵr effeithiol yw'r gwahaniaeth rhwng y lefel dŵr uchaf a ganiateir yn y siafft a lefel dŵr y siafft gyfagos yn y dŵr sy'n llifo.
Mewn geiriau eraill, po uchaf yw cyflymder y llif a phwysau effeithiol y dŵr, y mwyaf yw'r pŵer a gynhyrchir. Felly, er mwyn cynhyrchu mwy o bŵer, un o nodau'r dyluniad yw galluogi'r system tyrbin i dderbyn y cyflymder llif dŵr uchaf a'r pwysau dŵr effeithiol.
3.2 Pwyntiau allweddol dylunio system
Yn gyntaf oll, o ran dylunio, ni ddylai'r system tyrbin sydd newydd ei gosod effeithio cymaint â phosibl ar weithrediad arferol y gwaith trin carthion. Er enghraifft, rhaid i'r system fod â dyfeisiau amddiffynnol priodol i atal y tanc gwaddodiad i fyny'r afon rhag gorlifo'r carthion wedi'u puro oherwydd rheolaeth anghywir ar y system. Paramedrau gweithredu a bennwyd yn ystod y dylunio: cyfradd llif 1.06 ～ 1.50m3/s, ystod pwysedd dŵr effeithiol 24 ～ 52kPa.
Yn ogystal, gan fod y carthion sy'n cael eu puro gan y tanc gwaddod yn dal i gynnwys rhai sylweddau cyrydol, fel hydrogen sylffid a halen, rhaid i bob deunydd cydran system tyrbin sydd mewn cysylltiad â'r carthion wedi'u puro fod yn gwrthsefyll cyrydiad (megis deunyddiau dur di-staen deuplex a ddefnyddir yn aml ar gyfer offer trin carthion), er mwyn gwella gwydnwch y system a lleihau nifer y gwaith cynnal a chadw.
O ran dylunio system bŵer, gan nad yw cynhyrchu pŵer tyrbin carthffosiaeth yn gwbl sefydlog am wahanol resymau, mae'r system gynhyrchu pŵer gyfan wedi'i chysylltu ochr yn ochr â'r grid i gynnal cyflenwad pŵer dibynadwy. Dylid trefnu'r cysylltiad grid yn unol â'r canllawiau technegol ar gyfer cysylltiad grid a gyhoeddwyd gan y cwmni pŵer ac Adran Gwasanaethau Trydanol a Mecanyddol Llywodraeth Rhanbarth Gweinyddol Arbennig Hong Kong.
O ran cynllun y pibellau, yn ogystal â'r cyfyngiadau safle presennol, ystyrir yr angen am gynnal a chadw ac atgyweirio'r system hefyd. Yn hyn o beth, mae'r cynllun gwreiddiol o osod y tyrbin hydrolig yn siafft y tanc gwaddodi a gynigiwyd yn y prosiect Ymchwil a Datblygu wedi'i newid. Yn lle hynny, mae'r carthion wedi'u puro yn cael eu harwain allan o'r siafft gan wddf a'u hanfon i'r tyrbin hydrolig, sy'n lleihau anhawster ac amser cynnal a chadw yn fawr ac yn lleihau'r effaith ar weithrediad arferol y gwaith trin carthion.
O ystyried y ffaith bod angen atal y tanc gwaddodiad weithiau ar gyfer cynnal a chadw, mae gwddf y system tyrbin wedi'i gysylltu â dwy siafft o bedair set o danciau gwaddodiad deulawr. Hyd yn oed os bydd dwy set o danciau gwaddodiad yn rhoi'r gorau i weithredu, gall y ddwy set arall o danciau gwaddodiad hefyd ddarparu carthffosiaeth wedi'i phuro, gyrru'r system tyrbin, a pharhau i gynhyrchu trydan. Yn ogystal, mae lle wedi'i gadw ger siafft tanc gwaddodiad 47/49 # ar gyfer gosod yr ail system gynhyrchu pŵer tyrbin hydrolig yn y dyfodol, fel pan fydd y pedair set o danciau gwaddodiad yn gweithredu'n normal, gall y ddwy system gynhyrchu pŵer tyrbin gynhyrchu pŵer ar yr un pryd, gan gyrraedd y capasiti pŵer mwyaf.
3.3 Dewis tyrbin hydrolig a generadur
Tyrbin hydrolig yw offer allweddol y system gynhyrchu pŵer gyfan. Yn gyffredinol, gellir rhannu tyrbinau yn ddau gategori yn ôl yr egwyddor weithredu: math pwls a math adwaith. Math byrbwls yw bod yr hylif yn saethu i lafn y tyrbin ar gyflymder uchel trwy ffroenellau lluosog, ac yna'n gyrru'r generadur i gynhyrchu ynni. Mae'r math adwaith yn mynd trwy lafn y tyrbin trwy'r hylif, ac yn defnyddio pwysau lefel y dŵr i yrru'r generadur i gynhyrchu ynni. Yn y dyluniad hwn, yn seiliedig ar y ffaith y gall y carthion wedi'u puro ddarparu pwysau dŵr isel wrth lifo, dewisir tyrbin Kaplan, un o'r mathau adwaith mwy priodol, oherwydd bod gan y tyrbin hwn effeithlonrwydd uchel ar bwysedd dŵr isel ac mae'n gymharol denau, sy'n fwy addas ar gyfer y lle cyfyngedig ar y safle.
O ran generadur, dewisir generadur cydamserol magnet parhaol sy'n cael ei yrru gan dyrbin hydrolig cyflymder cyson. Gall y generadur hwn allbynnu foltedd ac amledd mwy sefydlog na generadur asynchronous, felly gall wella ansawdd y cyflenwad pŵer, symleiddio'r grid paralel, a gofyn am lai o waith cynnal a chadw.
4 Nodweddion Adeiladu a Gweithredu
4.1 Trefniant cyfochrog grid
Rhaid cynnal y cysylltiad grid yn unol â'r canllawiau technegol ar gyfer cysylltu grid a gyhoeddwyd gan y cwmni pŵer ac Adran Gwasanaethau Trydanol a Mecanyddol Llywodraeth Rhanbarth Gweinyddol Arbennig Hong Kong. Yn ôl y canllawiau, rhaid i'r system gynhyrchu pŵer ynni adnewyddadwy fod â swyddogaeth amddiffyn gwrth-ynysu, a all wahanu'r system gynhyrchu pŵer ynni adnewyddadwy berthnasol yn awtomatig o'r system ddosbarthu pan fydd y grid pŵer yn rhoi'r gorau i gyflenwi pŵer am unrhyw reswm, fel na all y system gynhyrchu pŵer ynni adnewyddadwy barhau i gyflenwi pŵer i'r system ddosbarthu, er mwyn sicrhau diogelwch personél peirianneg drydanol sy'n gweithio ar y grid neu'r system ddosbarthu.
O ran gweithrediad cydamserol y cyflenwad pŵer, dim ond pan reolir dwyster y foltedd, ongl y cyfnod neu'r gwahaniaeth amledd o fewn terfynau derbyniol y gellir cydamseru'r system gynhyrchu pŵer ynni adnewyddadwy a'r system ddosbarthu.
4.2 Rheoli a diogelu
Gellir rheoli'r system gynhyrchu pŵer tyrbin hydrolig mewn modd awtomatig neu â llaw. Mewn modd awtomatig, gellir defnyddio siafftiau tanc gwaddodiad 47/49 # neu 51/53 # fel ffynhonnell ynni hydrolig, a bydd y system reoli yn cychwyn gwahanol falfiau rheoli yn ôl y data rhagosodedig i ddewis y tanc gwaddodiad mwyaf priodol, er mwyn optimeiddio cynhyrchu pŵer y tyrbin hydrolig. Yn ogystal, bydd y falf reoli yn addasu lefel y carthion i fyny'r afon yn awtomatig fel na fydd y tanc gwaddodiad yn gorlifo'r carthion wedi'u puro, gan gynyddu'r cynhyrchiad pŵer i'r lefel uchaf. Gellir rheoleiddio system generadur y tyrbin yn yr ystafell reoli brif neu ar y safle.
O ran amddiffyn a rheoli, os bydd blwch cyflenwi pŵer neu falf rheoli system y tyrbin yn methu neu os yw lefel y dŵr yn fwy na'r lefel dŵr uchaf a ganiateir, bydd system cynhyrchu pŵer y tyrbin hydrolig hefyd yn atal gweithrediad yn awtomatig ac yn rhyddhau'r carthion wedi'u puro trwy'r bibell osgoi, er mwyn atal y tanc gwaddodiad i fyny'r afon rhag gorlifo'r carthion wedi'u puro oherwydd methiant y system.
5 Perfformiad gweithrediad y system
Rhoddwyd y system gynhyrchu pŵer tyrbin hydrolig hon ar waith ddiwedd 2018, gydag allbwn misol cyfartalog o fwy na 10000 kW · h. Mae'r pwysedd dŵr effeithiol a all yrru'r system gynhyrchu pŵer tyrbin hydrolig hefyd yn newid dros amser oherwydd llif uchel ac isel y carthion a gesglir ac a drinnir gan y gwaith trin carthion bob dydd. Er mwyn gwneud y mwyaf o'r pŵer a gynhyrchir gan y system tyrbin, mae'r Adran Gwasanaethau Draenio wedi dylunio system reoli i addasu trorym gweithredu'r tyrbin yn awtomatig yn ôl y llif carthion dyddiol, a thrwy hynny wella effeithlonrwydd cynhyrchu pŵer. Mae Ffigur 7 yn dangos y berthynas rhwng y system gynhyrchu pŵer a llif y dŵr. Pan fydd llif y dŵr yn fwy na'r lefel a osodwyd, bydd y system yn gweithredu'n awtomatig i gynhyrchu trydan.
6 Her ac Ateb
Mae'r Adran Gwasanaethau Draenio wedi wynebu llawer o heriau wrth gyflawni prosiectau perthnasol, ac wedi llunio cynlluniau cyfatebol mewn ymateb i'r heriau hyn,
7 Casgliad
Er gwaethaf amrywiol heriau, rhoddwyd y set hon o system gynhyrchu pŵer tyrbin hydrolig ar waith yn llwyddiannus ddiwedd 2018. Mae allbwn pŵer misol cyfartalog y system yn fwy na 10000 kW · h, sy'n cyfateb i'r defnydd pŵer misol cyfartalog o tua 25 o gartrefi yn Hong Kong (mae'r defnydd pŵer misol cyfartalog gan bob cartref yn Hong Kong yn 2018 tua 390kW · h). Mae'r Adran Gwasanaethau Draenio wedi ymrwymo i "ddarparu gwasanaethau trin a draenio carthffosiaeth a dŵr glaw o'r radd flaenaf i hyrwyddo datblygiad cynaliadwy Hong Kong", gan hyrwyddo prosiectau diogelu'r amgylchedd a newid hinsawdd. Wrth gymhwyso ynni adnewyddadwy, mae'r Adran Gwasanaethau Draenio yn defnyddio biogas, ynni'r haul a'r ynni o lif carthffosiaeth wedi'i buro i gynhyrchu ynni adnewyddadwy. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r ynni adnewyddadwy blynyddol cyfartalog a gynhyrchir gan yr Adran Gwasanaethau Draenio tua 27 miliwn kW · h, a all ddiwallu anghenion ynni tua 9% o'r Adran Gwasanaethau Draenio. Bydd yr Adran Gwasanaethau Draenio yn parhau â'i hymdrechion i gryfhau a hyrwyddo cymhwyso ynni adnewyddadwy.
Amser postio: Tach-22-2022
