La Departemento pri Drenado de la Registaro de la Speciala Administra Regiono de Honkongo sin dediĉas al helpi mildigi tutmondan klimatan ŝanĝon. Tra la jaroj, energiŝparaj kaj renovigeblaj energiaj instalaĵoj estis instalitaj en kelkaj el ĝiaj ujoj. Kun la oficiala lanĉo de la "Havena Puriga Plano Fazo II A" de Honkongo, la Departemento pri Drenado instalis hidraŭlikan turbinan elektrogeneradan sistemon ĉe la Kloaka Prizorga Ujejo de Stonecutters Island (la kloaka prizorga ejo kun la plej granda kloaka pritrakta kapacito en Honkongo), kiu uzas la hidraŭlikan energion de fluanta kloakaĵo por funkciigi la turbingeneratoron, kaj poste generas elektron por la uzo de instalaĵoj en la ujo. Ĉi tiu artikolo prezentas la sistemon, inkluzive de la defioj renkontitaj dum la efektivigo de koncernaj projektoj, la konsideroj kaj karakterizaĵoj de sistemdezajno kaj konstruado, kaj la funkciada rendimento de la sistemo. La sistemo ne nur helpas ŝpari elektrokostojn, sed ankaŭ uzas akvon por redukti karbonemisiojn.
1 Enkonduko al la projekto
La dua fazo A de la "Havena Puriga Plano" estas grandskala plano efektivigita de la Registaro de la Speciala Administra Regiono de Honkongo por plibonigi la akvokvaliton de la Viktoria Haveno. Ĝi estis oficiale plene funkciigita en decembro 2015. Ĝia laboramplekso inkluzivas la konstruadon de profunda kloakaĵtunelo kun totala longo de ĉirkaŭ 21 km kaj 163 m sub la tero, por transporti kloakaĵon generitan en la nordo kaj sudokcidento de la insulo al la Kloakaĵa Prizorga Instalaĵo de Stonecutters Island, kaj pliigi la pritraktan kapaciton de la kloakaĵa instalaĵo al 245 × 10⁴ m³/tage, provizante kloakaĵajn purigajn servojn por ĉirkaŭ 5.7 milionoj da civitanoj. Pro terlimigoj, la Kloakaĵa Prizorga Instalaĵo de Stonecutters Island uzas 46 arojn da duetaĝaj sedimentigaj tankoj por kemie plibonigita primara traktado de kloakaĵo, kaj ĉiuj du aroj da sedimentigaj tankoj dividos vertikalan ŝafton (tio estas, entute 23 ŝaktoj) por sendi la purigitan kloakaĵon al la subtera drenadtubo por fina desinfektado, kaj poste al la profunda maro.
2 Rilata frua esplorado kaj disvolviĝo
Konsiderante la grandan kvanton da kloakaĵo traktata ĉiutage de la Kloaka Pritraktejo de Stonecutters Island kaj la unikan duobla-tavolan dezajnon de ĝia sedimentiga tanko, ĝi povas provizi certan kvanton da hidraŭlika energio dum eligado de la purigita kloakaĵo por funkciigi la turbingeneratoron por generi elektron. La teamo de la Drenada Servo-Departemento poste efektivigis koncernan fareblecan studon en 2008 kaj faris serion da kampaj testoj. La rezultoj de ĉi tiuj antaŭaj studoj konfirmas la fareblecon de instalado de turbingeneratoroj.
Instalaĵloko: en la ŝafto de sedimentiĝa tanko; Efektiva akvopremo: 4,5~6 m (la specifa dezajno dependas de la faktaj funkciaj kondiĉoj en la estonteco kaj la preciza pozicio de la turbino); Fluintervalo: 1,1 ～ 1,25 m3/s; Maksimuma elira potenco: 45~50 kW; Ekipaĵo kaj materialoj: Ĉar la purigita kloakaĵo ankoraŭ havas certan korodecon, la elektitaj materialoj kaj rilata ekipaĵo devas havi adekvatan protekton kaj korodreziston.
Rilate al tio, la Departemento pri Drenado rezervis spacon por du aroj da sedimentigaj tankoj en la akvopurigejo por instali turbinan elektrogeneran sistemon en la vastiga projekto de la "Projekto pri Havena Purigo Fazo II A".
3 Konsideroj kaj Trajtoj pri Sistemdezajno
3.1 Generita potenco kaj efika akvopremo
La rilato inter elektra energio generita per hidrodinamika energio kaj efika akvopremo estas jena: elektra energio generita (kW) = [denseco de purigita kloakaĵo ρ (kg/m3) × Akvofluo Q (m3/s) × Efika akvopremo H (m) × Gravitkonstanto g (9,807 m/s2)] ÷ 1000
× Ĝenerala sistemefikeco (%). La efektiva akvopremo estas la diferenco inter la maksimuma permesita akvonivelo de la ŝakto kaj la akvonivelo de la apuda ŝakto en la fluanta akvo.
Alivorte, ju pli alta la flurapido kaj la efika akvopremo, des pli granda la generita potenco. Tial, por generi pli da potenco, unu el la dezajnaj celoj estas ebligi al la turbinsistemo ricevi la plej altan akvofluorapidon kaj efikan akvopremon.
3.2 Ŝlosilaj punktoj de sistemdezajno
Unue, rilate al la projektado, la nove instalita turbinsistemo nepre ne devas kiel eble plej multe influi la normalan funkciadon de la kloakpurigejo. Ekzemple, la sistemo devas havi taŭgajn protektajn aparatojn por malhelpi, ke la kontraŭflua sedimentiga tanko superfluu la purigitan kloakaĵon pro malĝusta sistemregado. Funkciigaparametroj determinitaj dum la projektado: flukvanto 1,06 ～ 1,50 m³/s, efika akvoprema intervalo 24 ～ 52 kPa.
Krome, ĉar la kloakaĵo purigita per la sedimentiga tanko ankoraŭ enhavas iujn korodajn substancojn, kiel hidrogenan sulfidon kaj salon, ĉiuj materialoj de la turbinsistemo, kiuj kontaktas la purigitan kloakaĵon, devas esti korodorezistemaj (kiel ekzemple dupleksaj rustorezistaj ŝtalaj materialoj ofte uzataj por kloakaĵpurigaj ekipaĵoj), por plibonigi la daŭripovon de la sistemo kaj redukti la nombron da bontenado.
Rilate al la dezajno de la elektrosistemo, ĉar la elektrogenerado de kloakturbino ne estas tute stabila pro diversaj kialoj, la tuta elektrogenera sistemo estas konektita paralele al la reto por konservi fidindan elektroprovizon. La retkonekto devas esti aranĝita laŭ la teknikaj gvidlinioj por retkonekto eldonitaj de la elektrokompanio kaj la Elektro- kaj Mekanikaj Servo-Departemento de la Registaro de la Speciala Administra Regiono de Honkongo.
Rilate al la tubaranĝo, krom la ekzistantaj ejaj limigoj, oni ankaŭ konsideras la bezonon de sistemprizorgado kaj riparado. Tiurilate, la originala plano instali la hidraŭlikan turbinon en la ŝafto de la sedimenta tanko proponita en la esplora kaj disvolva projekto estis ŝanĝita. Anstataŭe, la purigita kloakaĵo estas kondukita el la ŝafto per gorĝo kaj sendita al la hidraŭlika turbino, kio multe reduktas la malfacilecon kaj tempon de prizorgado kaj reduktas la efikon sur la normala funkciado de la kloakpurigejo.
Konsiderante la fakton, ke la sedimentiga tanko foje bezonas esti suspendita por riparado, la gorĝo de la turbinsistemo estas konektita al du ŝaftoj de kvar aroj de duoble-ferdekaj sedimentigaj tankoj. Eĉ se du aroj de sedimentigaj tankoj ĉesas funkcii, la aliaj du aroj de sedimentigaj tankoj ankaŭ povas provizi purigitan kloakaĵon, funkciigi la turbinsistemon kaj daŭre generi elektron. Krome, loko estis rezervita proksime al la ŝafto de la sedimentiga tanko 47/49 por la instalado de la dua hidraŭlika turbina elektrogenera sistemo estonte, tiel ke kiam la kvar aroj de sedimentigaj tankoj funkcios normale, la du turbinaj elektrogeneraj sistemoj povu generi energion samtempe, atingante la maksimuman potencan kapaciton.
3.3 Elekto de hidraŭlika turbino kaj generatoro
Hidraŭlika turbino estas la ŝlosila ekipaĵo de la tuta elektrogenera sistemo. Turbinoj ĝenerale povas esti dividitaj en du kategoriojn laŭ la funkciprincipo: pulsa tipo kaj reakcia tipo. Impulsa tipo estas, ke la fluido pafas al la turbinklingo kun alta rapideco tra pluraj ajutoj, kaj poste pelas la generatoron por generi energion. La reakcia tipo pasas tra la turbinklingo tra la fluido, kaj uzas la akvonivelan premon por peli la generatoron por generi energion. En ĉi tiu dezajno, surbaze de la fakto, ke la purigita kloakaĵo povas provizi malaltan akvopremon dum fluado, Kaplan-turbino, unu el la pli taŭgaj reakciaj tipoj, estas elektita, ĉar ĉi tiu turbino havas altan efikecon ĉe malalta akvopremo kaj estas relative maldika, kio estas pli taŭga por la limigita spaco surloke.
Rilate al generatoro, oni elektis permanentan magnetan sinkronan generatoron, kiu estas funkciigata per konstanta-rapida hidraŭlika turbino. Ĉi tiu generatoro povas produkti pli stabilan tension kaj frekvencon ol nesinkrona generatoro, do ĝi povas plibonigi la kvaliton de la elektroprovizo, simpligi la paralelan reton, kaj postuli malpli da bontenado.
4 Konstruaj kaj Funkciaj Trajtoj
4.1 Krada paralela aranĝo
La konekto al la reto devas esti efektivigita laŭ la teknikaj gvidlinioj por konekto al la reto, eldonitaj de la elektrokompanio kaj la Departemento pri Elektraj kaj Mekanikaj Servoj de la Registaro de la Speciala Administra Regiono de Honkongo. Laŭ la gvidlinioj, la sistemo por generado de renovigebla energio devas esti ekipita per kontraŭ-insuliga protekta funkcio, kiu povas aŭtomate apartigi la koncernan sistemon por generado de renovigebla energio de la distribua sistemo kiam la elektroreto ĉesas provizi energion pro iu ajn kialo, por ke la sistemo por generado de renovigebla energio ne povu daŭre provizi energion al la distribua sistemo, por certigi la sekurecon de elektroteknikistoj laborantaj ĉe la reto aŭ distribua sistemo.
Rilate al sinkrona funkciigo de elektroprovizo, la sistemo por generado de renovigebla energio kaj la distribua sistemo povas esti sinkronigitaj nur kiam la tensiointenseco, fazangulo aŭ frekvencdiferenco estas kontrolitaj ene de akcepteblaj limoj.
4.2 Kontrolo kaj protekto
La sistemo por generado de hidraŭlika turbino povas esti kontrolata aŭtomate aŭ mane. En aŭtomata reĝimo, la ŝaftoj de la sedimentiĝa tanko 47/49 # aŭ 51/53 # povas esti uzataj kiel fonto de hidraŭlika energio, kaj la kontrola sistemo ekigos diversajn kontrolajn valvojn laŭ la defaŭltaj datumoj por elekti la plej taŭgan sedimentiĝan tankon, por optimumigi la generadon de la hidraŭlika turbino. Krome, la kontrola valvo aŭtomate agordos la kontraŭfluan kloakaĵnivelon, por ke la sedimentiĝa tanko ne superfluu la purigitan kloakaĵon, tiel pliigante la generadon al la plej alta nivelo. La turbina generatora sistemo povas esti reguligita en la ĉefa kontrolejo aŭ surloke.
Rilate al protekto kaj kontrolo, se la elektroproviza skatolo aŭ kontrolvalvo de la turbinsistemo paneas aŭ la akvonivelo superas la maksimuman permesitan akvonivelon, la hidraŭlika turbina elektrogenera sistemo ankaŭ aŭtomate ĉesigos funkciadon kaj eligos la purigitan kloakaĵon tra la preterpasa tubo, por malhelpi, ke la kontraŭflua sedimenta tanko superfluu la purigitan kloakaĵon pro sistema paneo.
5 Funkciado de la sistemo
Ĉi tiu hidraŭlika turbina elektrogenera sistemo ekfunkciis fine de 2018, kun averaĝa monata produktado de pli ol 10000 kW·h. La efektiva akvopremo, kiu povas funkciigi la hidraŭlikan turbinan elektrogeneran sistemon, ankaŭ ŝanĝiĝas laŭlonge de la tempo pro la alta kaj malalta fluo de kloakaĵo kolektita kaj traktita de la kloakpurigejo ĉiutage. Por maksimumigi la potencon generitan de la turbinsistemo, la Drenada Servo-Departemento desegnis kontrolsistemon por aŭtomate alĝustigi la turbinfunkciigan tordmomanton laŭ la ĉiutaga kloakaĵfluo, tiel plibonigante la elektroproduktefikecon. Figuro 7 montras la rilaton inter la elektrogenera sistemo kaj la akvofluo. Kiam la akvofluo superas la fiksitan nivelon, la sistemo aŭtomate funkcios por generi elektron.
6 Defioj kaj Solvoj
La Departemento pri Drenado renkontis multajn defiojn en la efektivigo de koncernaj projektoj, kaj formulis respondajn planojn por respondi al ĉi tiuj defioj.
7 Konkludo
Malgraŭ diversaj defioj, ĉi tiu aro de hidraŭlikaj turbinaj elektrogeneraj sistemoj estis sukcese ekfunkciigita fine de 2018. La averaĝa monata elektroproduktado de la sistemo estas pli ol 10000 kW·h, kio egalas al la averaĝa monata elektrokonsumo de ĉirkaŭ 25 honkongaj domanaroj (la averaĝa monata elektrokonsumo de ĉiu honkonga domanaro en 2018 estas ĉirkaŭ 390 kW·h). La Departemento pri Drenado estas dediĉita al "provizado de mondnivelaj kloakaĵaj kaj pluvakvaj traktadoj kaj drenadservoj por antaŭenigi la daŭripovan disvolviĝon de Honkongo", samtempe antaŭenigante projektojn pri media protekto kaj klimata ŝanĝo. En la apliko de renovigebla energio, la Departemento pri Drenado uzas biogason, sunenergion kaj la energion el la fluo de purigita kloakaĵo por generi renovigeblan energion. En la lastaj jaroj, la averaĝa jara renovigebla energio produktita de la Departemento pri Drenado estas ĉirkaŭ 27 milionoj da kW·h, kio povas kontentigi la energiajn bezonojn de ĉirkaŭ 9% de la Departemento pri Drenado. La Departemento pri Drenado daŭrigos siajn klopodojn por plifortigi kaj antaŭenigi la aplikon de renovigebla energio.
Afiŝtempo: 22-a de novembro 2022
