Departemen Layanan Drainase Pemerintah Daerah Administratif Khusus Hong Kong setya mbantu nyuda owah-owahan iklim global. Sajrone pirang-pirang taun, fasilitas hemat energi lan energi terbarukan wis dipasang ing sawetara pabrik. Kanthi diluncurake resmi "Rencana Pemurnian Pelabuhan Tahap II A" ing Hong Kong, Departemen Layanan Drainase wis nginstal sistem pembangkit listrik turbin hidrolik ing Stonecutters Island Sewage Treatment Plant (pabrik perawatan limbah kanthi kapasitas perawatan limbah paling gedhe ing Hong Kong), sing nggunakake energi hidrolik saka limbah sing mili kanggo nyopir generator turbin, banjur ngasilake listrik kanggo panggunaan fasilitas ing pabrik kasebut. Makalah iki ngenalake sistem, kalebu tantangan sing ditemoni ing implementasine proyek sing relevan, pertimbangan lan karakteristik desain lan konstruksi sistem, lan kinerja operasi sistem. Sistem kasebut ora mung mbantu ngirit biaya listrik, nanging uga nggunakake banyu kanggo nyuda emisi karbon.
1 Pengenalan proyek
Tahap kapindho A "Rencana Pemurnian Pelabuhan" minangka rencana skala gedhe sing ditindakake dening Pemerintah Daerah Administratif Khusus Hong Kong kanggo ningkatake kualitas banyu ing Pelabuhan Victoria. Iki resmi dienggo kanthi lengkap ing Desember 2015. Ruang lingkup kerjane kalebu pambangunan trowongan limbah jero kanthi total dawane udakara 21km lan 163m ing ngisor lemah, kanggo ngeterake limbah sing diasilake ing sisih lor lan kidul-kulon pulo kasebut menyang Pabrik Pengolahan Limbah Pulo Stonecutters, lan nambah kapasitas perawatan saka pabrik limbah dadi 2545 × 7 yuta kanggo 2545 × 7 yuta. warga. Amarga watesan tanah, Stonecutters Island Sewage Treatment Plant nggunakake 46 set tangki sedimentasi dek ganda kanggo perawatan utama limbah kimia sing ditingkatake kanthi kimia, lan saben rong set tangki sedimentasi bakal nuduhake poros vertikal (yaiku, total 23 shaft) kanggo ngirim limbah sing diresiki menyang pipa saluran lemah, lan banjur disinfeksi sea.
2 Riset lan pangembangan awal sing relevan
Ing tampilan saka jumlah gedhe saka limbah dianggep dening Stonecutters Island Sewage Treatment Plant saben dina lan desain pindho lapisan unik tank sedimentasi sawijining, bisa nyedhiyani jumlah tartamtu saka energi hydraulic nalika discharging limbah diresiki kanggo drive generator turbin kanggo generate listrik. Tim Departemen Layanan Drainase banjur nindakake studi kelayakan sing relevan ing taun 2008 lan nganakake serangkaian uji lapangan. Asil panaliten awal iki ngonfirmasi kelayakan kanggo nginstal generator turbin.
Lokasi instalasi: ing batang tangki sedimentasi; Tekanan banyu sing efektif: 4,5 ~ 6m (desain spesifik gumantung saka kahanan operasi nyata ing mangsa ngarep lan posisi turbin sing pas); Rentang aliran: 1,1 ~ 1,25 m3/s; Daya output maksimal: 45~50 kW; Peralatan lan bahan: Amarga limbah sing diresiki isih duwe karat tartamtu, bahan sing dipilih lan peralatan sing gegandhengan kudu duwe perlindungan lan tahan korosi sing cukup.
Ing babagan iki, Departemen Pelayanan Drainase wis nyediakake ruang kanggo rong set tangki sedimentasi ing pabrik pengolahan limbah kanggo nginstal sistem pembangkit listrik turbin ing proyek ekspansi "Proyek Pemurnian Pelabuhan Tahap II A".
3 Pertimbangan lan Fitur Desain Sistem
3.1 Daya lan tekanan banyu sing efektif
Hubungane antarane daya listrik sing diasilake dening energi hidrodinamika lan tekanan banyu efektif kaya ing ngisor iki: daya listrik sing diasilake (kW)=[kapadhetan limbah sing diresiki ρ (kg/m3) × Laju aliran banyu Q (m3/s) × Tekanan banyu efektif H (m) × Konstanta gravitasi g (9,807 m/s2)] ÷ 1000
× Efisiensi sistem sakabèhé (%). Tekanan banyu sing efektif yaiku bedane antarane tingkat banyu maksimum sing diidini saka poros lan tingkat banyu saka batang jejer ing banyu sing mili.
Ing tembung liya, sing luwih dhuwur kecepatan aliran lan tekanan banyu sing efektif, luwih gedhe daya sing diasilake. Mula, kanggo ngasilake daya luwih akeh, salah sawijining tujuan desain yaiku supaya sistem turbin nampa kecepatan aliran banyu sing paling dhuwur lan tekanan banyu sing efektif.
3.2 Titik utama desain sistem
Kaping pisanan, ing babagan desain, sistem turbin sing mentas dipasang kudu ora mengaruhi operasi normal pabrik perawatan limbah. Contone, sistem kasebut kudu duwe piranti protèktif sing cocog kanggo nyegah tangki sedimentasi hulu saka kebanjiran limbah sing diresiki amarga kontrol sistem sing salah. Parameter operasi sing ditemtokake sajrone desain: laju aliran 1.06 ～ 1.50m3/s, kisaran tekanan banyu efektif 24 ～ 52kPa.
Kajaba iku, wiwit limbah diresiki dening tank sedimentasi isih ngemot sawetara zat korosif, kayata hidrogen sulfida lan uyah, kabeh bahan komponen sistem turbin ing kontak karo limbah diresiki kudu tahan karat (kayata bahan stainless steel duplex asring digunakake kanggo peralatan perawatan limbah), supaya minangka kanggo nambah kekiatan saka sistem lan ngurangi jumlah pangopènan.
Ing babagan desain sistem tenaga, amarga pembangkit listrik turbin limbah ora stabil amarga macem-macem alasan, kabeh sistem pembangkit listrik disambungake bebarengan karo kothak kanggo njaga sumber daya sing dipercaya. Sambungan kothak kudu diatur miturut pedoman teknis kanggo sambungan jaringan sing diterbitake dening perusahaan listrik lan Departemen Layanan Listrik lan Mekanik Pemerintah Daerah Administratif Khusus Hong Kong.
Ing babagan tata letak pipa, saliyane watesan situs sing ana, perlu kanggo pangopènan lan perbaikan sistem uga dianggep. Ing babagan iki, rencana asli nginstal turbin hidrolik ing poros tangki sing diusulake ing proyek R&D wis diganti. Nanging, limbah sing diresiki digawa metu saka batang kanthi tenggorokan lan dikirim menyang turbin hidrolik, sing nyuda kesulitan lan wektu pangopènan lan nyuda impact ing operasi normal pabrik perawatan limbah.
Amarga kasunyatane yen tangki sedimentasi sok-sok kudu digantung kanggo pangopènan, tenggorokan sistem turbin disambungake menyang rong shaft saka patang set tangki sedimentasi dek ganda. Sanajan rong set tangki sedimentasi mandheg operasi, rong set tangki sedimentasi liyane uga bisa nyedhiyakake limbah sing diresiki, nyopir sistem turbin, lan terus ngasilake listrik. Kajaba iku, papan wis dilindhungi undhang-undhang cedhak batang 47/49 # tank sedimentasi kanggo instalasi sistem pembangkit listrik turbin hidrolik kapindho ing mangsa ngarep, supaya nalika papat set tangki sedimentasi bisa digunakake kanthi normal, sistem pembangkit listrik loro turbin bisa ngasilake daya ing wektu sing padha, tekan kapasitas daya maksimum.
3.3 Pamilihan turbin hidrolik lan generator
Turbin hidrolik minangka peralatan utama ing kabeh sistem pembangkit listrik. Turbin umume bisa dipérang dadi rong kategori miturut prinsip operasi: jinis pulsa lan jinis reaksi. Jinis impulse yaiku cairan kasebut nembak menyang bilah turbin kanthi kecepatan dhuwur liwat pirang-pirang nozzle, lan banjur nyopir generator kanggo ngasilake energi. Jinis reaksi ngliwati bilah turbin liwat cairan, lan nggunakake tekanan tingkat banyu kanggo nyopir generator kanggo ngasilake energi. Ing desain iki, adhedhasar kasunyatan manawa limbah sing diresiki bisa nyedhiyakake tekanan banyu sing kurang nalika mili, turbin Kaplan, salah sawijining jinis reaksi sing luwih cocok, dipilih, amarga turbin iki nduweni efisiensi dhuwur ing tekanan banyu sing kurang lan relatif tipis, sing luwih cocok kanggo papan sing winates ing situs kasebut.
Ing babagan generator, generator sinkron magnet permanen sing didorong dening turbin hidrolik kecepatan konstan dipilih. Generator iki bisa ngasilake voltase lan frekuensi sing luwih stabil tinimbang generator asinkron, saengga bisa nambah kualitas sumber daya, nggawe kothak paralel luwih gampang, lan mbutuhake perawatan sing kurang.
4 Fitur Konstruksi lan Operasi
4.1 Grid susunan podo
Sambungan kothak kudu ditindakake miturut pedoman teknis kanggo sambungan jaringan sing diterbitake dening perusahaan listrik lan Departemen Layanan Listrik lan Mekanik Pemerintah Daerah Administratif Khusus Hong Kong. Miturut pedoman kasebut, sistem pembangkit tenaga energi sing bisa dianyari kudu dilengkapi fungsi proteksi anti islanding, sing bisa kanthi otomatis misahake sistem pembangkit listrik energi sing bisa dianyari saka sistem distribusi nalika jaringan listrik mandheg nyediakake daya kanthi alesan apa wae, supaya sistem pembangkit tenaga energi sing bisa dianyari ora bisa terus nyuplai daya menyang sistem distribusi, supaya njamin keamanan personel teknik listrik sing digunakake ing jaringan utawa sistem distribusi.
Ing babagan operasi sinkron sumber daya, sistem pembangkit listrik lan sistem distribusi energi sing bisa dianyari mung bisa disinkronake nalika intensitas voltase, sudut fase utawa prabédan frekuensi dikontrol ing watesan sing bisa ditampa.
4.2 Kontrol lan pangayoman
Sistem pembangkit tenaga turbin hidrolik bisa dikontrol kanthi mode otomatis utawa manual. Ing mode otomatis, shafts tank sedimentasi 47/49 # utawa 51/53 # bisa digunakake minangka sumber energi hydraulic, lan sistem kontrol bakal miwiti klep kontrol beda miturut data standar kanggo milih tank sedimentasi paling cocok, supaya minangka kanggo ngoptimalake generasi daya turbin hydraulic. Kajaba iku, katup kontrol bakal kanthi otomatis nyetel tingkat limbah hulu supaya tangki sedimentasi ora bakal kebanjiran limbah sing wis diresiki, saéngga nambah pembangkit listrik menyang tingkat paling dhuwur. Sistem generator turbin bisa diatur ing kamar kontrol utama utawa ing situs.
Ing babagan pangayoman lan kontrol, yen kothak sumber daya utawa katup kontrol sistem turbin gagal utawa tingkat banyu ngluwihi tingkat banyu maksimum allowable, sistem generasi daya turbin hydraulic uga bakal kanthi otomatis mungkasi operasi lan discharge limbah diresiki liwat pipe bypass, supaya minangka kanggo nyegah tank sedimentasi hulu saka overflowing limbah diresiki amarga gagal sistem.
5 Kinerja operasi sistem
Sistem pembangkit tenaga turbin hidrolik iki dileksanakake ing pungkasan taun 2018, kanthi rata-rata output saben wulan luwih saka 10000 kW · h. Tekanan banyu sing efektif sing bisa nyurung sistem pembangkit listrik turbin hidrolik uga owah-owahan kanthi wektu amarga aliran limbah sing dhuwur lan sithik sing diklumpukake lan diolah dening pabrik pengolahan limbah saben dina. Kanggo nggedhekake daya sing diasilake dening sistem turbin, Departemen Layanan Drainase wis ngrancang sistem kontrol kanthi otomatis nyetel torsi operasi turbin miturut aliran limbah saben dina, saengga bisa ningkatake efisiensi produksi tenaga. Gambar 7 nuduhake hubungan antarane sistem pembangkit listrik lan aliran banyu. Nalika aliran banyu ngluwihi tingkat sing disetel, sistem bakal otomatis operate kanggo ngasilake listrik.
6 Tantangan lan Solusi
Departemen Layanan Drainase nemoni akeh tantangan kanggo nindakake proyek sing relevan, lan wis nyusun rencana sing cocog kanggo nanggepi tantangan kasebut,
7 Kesimpulan
Senadyan macem-macem tantangan, pesawat sistem pembangkit listrik turbin hidrolik iki kasil dileksanakake ing pungkasan taun 2018. Output daya saben wulan rata-rata sistem kasebut luwih saka 10000 kW · h, sing padha karo konsumsi daya saben wulan rata-rata udakara 25 rumah tangga Hong Kong (konsumsi daya saben wulan rata-rata saben kluwarga Hong Kong ing 2018 h). Departemen Layanan Drainase nduweni komitmen kanggo "nyediakake layanan limbah lan banyu udan kelas donya lan layanan saluran banyu kanggo ningkatake pembangunan lestari Hong Kong", nalika promosi proyèk perlindungan lingkungan lan owah-owahan iklim. Ing aplikasi energi sing bisa dianyari, Departemen Layanan Drainase nggunakake biogas, energi surya lan energi saka aliran limbah sing diresiki kanggo ngasilake energi sing bisa dianyari. Ing sawetara taun kepungkur, rata-rata energi terbarukan taunan sing diasilake dening Departemen Layanan Drainase kira-kira 27 yuta kW · h, sing bisa nyukupi kabutuhan energi kira-kira 9% saka Departemen Layanan Drainase. Departemen Layanan Drainase bakal nerusake upaya kanggo nguatake lan ningkatake aplikasi energi sing bisa dianyari.
Wektu kirim: Nov-22-2022
