Гонконгтың арнайы әкімшілік аймағы үкіметінің дренаждық қызметтер департаменті жаһандық климаттың өзгеруін азайтуға көмектесуге ниетті. Осы жылдар ішінде оның кейбір зауыттарында энергияны үнемдейтін және жаңартылатын энергия нысандары орнатылды. Гонконгтың «Айлақты тазарту жоспарының II А фазасының» ресми іске қосылуымен Дренаж қызметтері департаменті Stonecutters Island ағынды суларды тазарту зауытында (Гонконгтағы ең үлкен ағынды суларды тазарту қуаттылығы бар ағынды суларды тазарту қондырғысы) гидравликалық турбиналық электр энергиясын өндіру жүйесін орнатты, ол ағынды суларды генераторлық және ағынды суларды пайдалану үшін гидравликалық энергияны пайдаланады. зауыттағы нысандар. Бұл құжат жүйені, соның ішінде тиісті жобаларды жүзеге асыру кезінде кездесетін қиындықтарды, жүйені жобалау мен салудың қарастырылуы мен сипаттамаларын және жүйенің жұмыс өнімділігін ұсынады. Жүйе электр қуатын үнемдеуге көмектесіп қана қоймайды, сонымен қатар көміртегі шығарындыларын азайту үшін суды пайдаланады.
1 Жобамен таныстыру
«Айлақтарды тазарту жоспарының» екінші А кезеңі Виктория айлағындағы су сапасын жақсарту үшін Гонконг арнайы әкімшілік аймағының үкіметі жүзеге асырған ауқымды жоспар болып табылады. Ол ресми түрде 2015 жылдың желтоқсанында толық пайдалануға берілді. Оның жұмыс көлеміне жалпы ұзындығы шамамен 21 км және жер астынан 163 м терең канализациялық туннель салу, аралдың солтүстігі мен оңтүстік-батысында пайда болған ағынды суларды Стоунктерс аралының кәріздік тазарту қондырғысына тасымалдау және тазарту қондырғысының қуатын ұлғайту кіреді ×14,5м/ 5,7 миллионға жуық азаматқа ағынды суларды тазарту қызметтерін көрсету. Жер шектеулеріне байланысты, Stonecutters Island ағынды суларды тазарту қондырғысы ағынды суларды химиялық күшейтілген бастапқы тазарту үшін екі қабатты тұндыру цистерналарының 46 жиынтығын пайдаланады және тұндыру цистерналарының әрбір екі жинағы тазартылған ағынды суларды тереңдікте және түпкілікті ағызу құбырларына жіберу үшін тік оқпанмен (яғни барлығы 23 білік) ортақ болады. теңіз.
2 Сәйкес ерте зерттеулер мен әзірлемелер
Stonecutters Island ағынды суларды тазарту қондырғысы күн сайын тазартатын ағынды сулардың көп мөлшерін және оның тұндыру резервуарының бірегей екі қабатты дизайнын ескере отырып, ол электр энергиясын өндіру үшін турбиналық генераторды қозғау үшін тазартылған ағынды суларды ағызған кезде белгілі бір гидравликалық энергияны қамтамасыз ете алады. Дренаждық қызмет департаментінің командасы 2008 жылы тиісті техникалық-экономикалық негіздеме жасап, бірқатар дала сынақтарын жүргізді. Осы алдын ала зерттеулердің нәтижелері турбогенераторларды орнатудың орындылығын растайды.
Орнату орны: тұндыру резервуарының шахтасында; Судың тиімді қысымы: 4,5~6м (нақты дизайн болашақтағы нақты жұмыс жағдайларына және турбинаның нақты жағдайына байланысты); Ағын диапазоны: 1,1 ～ 1,25 м3/с; Максималды шығыс қуаты: 45~50 кВт; Жабдықтар мен материалдар: Тазартылған ағынды судың әлі де белгілі бір коррозияға қабілеттілігі болғандықтан, таңдалған материалдар мен тиісті жабдық тиісті қорғаныс пен коррозияға төзімділікке ие болуы керек.
Осыған байланысты, дренаждық қызмет көрсету басқармасы «Айналаларды тазарту жобасының II А фазасы» кеңейту жобасында турбиналық электр генерациялау жүйесін орнату үшін кәріздік тазарту қондырғысында тұндыру цистерналарының екі жиынтығына орын бөлді.
3 Жүйені жобалауды қарастыру және мүмкіндіктері
3.1 Өндірілген қуат және тиімді су қысымы
Гидродинамикалық энергиямен өндірілген электр энергиясы мен тиімді су қысымы арасындағы байланыс келесідей: өндірілген электр қуаты (кВт)=[тазартылған ағынды сулардың тығыздығы ρ (кг/м3) × Су шығыны Q (м3/с) × Судың тиімді қысымы H (м) × Ауырлық тұрақтысы g (9,807 м/с2) ÷1 ÷0]0
× Жүйенің жалпы тиімділігі (%). Судың тиімді қысымы - бұл ағынды судағы оқпанның шекті рұқсат етілген су деңгейі мен көршілес оқпанның су деңгейі арасындағы айырмашылық.
Басқаша айтқанда, ағынның жылдамдығы және тиімді су қысымы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым көп қуат өндіріледі. Сондықтан, көбірек қуат өндіру үшін турбиналық жүйеге су ағынының ең жоғары жылдамдығын және тиімді су қысымын алуға мүмкіндік беру жобалық мақсаттардың бірі болып табылады.
3.2 Жүйені жобалаудың негізгі нүктелері
Біріншіден, жобалық тұрғыда жаңадан орнатылған турбиналық жүйе ағынды суларды тазарту қондырғысының қалыпты жұмысына мүмкіндігінше әсер етпеуі керек. Мысалы, жүйенің дұрыс реттелмеуіне байланысты жоғарыдағы тұндыру цистернасының тазартылған ағынды сулардан асып кетуіне жол бермеу үшін жүйеде тиісті қорғаныс құрылғылары болуы керек. Жобалау кезінде анықталған жұмыс параметрлері: ағын жылдамдығы 1,06 ～ 1,50 м3/с, тиімді су қысымының диапазоны 24 ～ 52 кПа.
Сонымен қатар, тұндыру цистернасымен тазартылған ағынды суларда күкіртсутек және тұз сияқты кейбір коррозиялық заттар әлі де болғандықтан, тазартылған ағынды сулармен жанасатын турбиналық жүйе құрамдастарының барлық материалдары коррозияға төзімді болуы керек (мысалы, кәрізді тазарту жабдығы үшін жиі қолданылатын тот баспайтын болаттан жасалған дуплексті материалдар), жүйенің беріктігін жақсарту және техникалық қызмет көрсету санын азайту.
Энергетикалық жүйенің дизайны бойынша, кәріздік турбинаның электр қуатын өндіру әртүрлі себептермен толығымен тұрақты емес болғандықтан, сенімді электрмен жабдықтауды қамтамасыз ету үшін бүкіл электр энергиясын өндіру жүйесі желіге параллель қосылған. Торға қосылу электр компаниясы мен Гонконг арнайы әкімшілік аймағы үкіметінің Электр және механикалық қызметтер департаменті шығарған желіге қосылуға арналған техникалық нұсқауларға сәйкес реттелуі керек.
Құбырлардың орналасуына қатысты сайттың қолданыстағы шектеулерінен басқа, жүйеге техникалық қызмет көрсету және жөндеу қажеттілігі де қарастырылады. Осыған байланысты ҒЗТКЖ жобасында ұсынылған тұндырғыш білігіне гидравликалық турбинаны орнатудың бастапқы жоспары өзгертілді. Оның орнына тазартылған ағынды сулар оқпаннан шығарылады және гидравликалық турбинаға жіберіледі, бұл техникалық қызмет көрсетудің қиындықтары мен уақытын айтарлықтай азайтады және тазарту қондырғысының қалыпты жұмысына әсерін азайтады.
Тұндыру цистернасын техникалық қызмет көрсету үшін анда-санда тоқтата тұру қажет болатынын ескере отырып, турбиналық жүйенің жұлдыруы екі қабатты тұндыру цистерналарының төрт жиынтығының екі білігіне қосылады. Тұндыру цистерналарының екі жиынтығы жұмысын тоқтатса да, басқа екі тұндыру цистерналары да тазартылған ағынды суларды қамтамасыз ете алады, турбиналық жүйені жүргізеді және электр энергиясын өндіруді жалғастыра алады. Сонымен қатар, 47/49 # тұндыру цистернасының білігіне жақын жерде болашақта екінші гидравликалық турбиналық электр энергиясын өндіру жүйесін орнату үшін орын бөлінген, осылайша тұндыру цистерналарының төрт жинағы қалыпты жұмыс істегенде, екі турбиналық энергия өндіру жүйесі бір уақытта қуат өндіріп, максималды қуат қуатына жетеді.
3.3 Гидравликалық турбинаны және генераторды таңдау
Гидравликалық турбина бүкіл электр энергиясын өндіру жүйесінің негізгі жабдығы болып табылады. Турбиналарды жұмыс принципі бойынша әдетте екі санатқа бөлуге болады: импульстік тип және реакция түрі. Импульстің түрі - сұйықтық бірнеше саптамалар арқылы турбинаның қалақшасына жоғары жылдамдықпен түседі, содан кейін энергия өндіру үшін генераторды басқарады. Реакция түрі турбиналық қалақ арқылы сұйықтық арқылы өтеді және энергия өндіру үшін генераторды басқару үшін су деңгейінің қысымын пайдаланады. Бұл дизайнда тазартылған ағынды сулар ағып жатқанда судың төмен қысымын қамтамасыз ете алатындығына сүйене отырып, қолайлы реакция түрлерінің бірі Каплан турбинасы таңдалған, себебі бұл турбина судың төмен қысымында жоғары тиімділікке ие және салыстырмалы түрде жұқа, бұл учаскедегі шектеулі кеңістікке қолайлы.
Генератор тұрғысынан тұрақты жылдамдықты гидравликалық турбинамен басқарылатын тұрақты магнитті синхронды генератор таңдалады. Бұл генератор асинхронды генераторға қарағанда тұрақты кернеу мен жиілікті шығара алады, осылайша ол қуат беру сапасын жақсартады, параллель торды қарапайым етеді және аз техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді.
4 Құрылыс және пайдалану ерекшеліктері
4.1 Тордың параллель орналасуы
Желіге қосылу электр компаниясы мен Гонконг арнайы әкімшілік аймағы үкіметінің Электр және механикалық қызметтер департаменті берген желіге қосылуға арналған техникалық нұсқауларға сәйкес жүзеге асырылады. Нұсқауларға сәйкес, жаңартылатын энергия көздерін өндіру жүйесі электр желісі қандай да бір себептермен электр қуатын беруді тоқтатқан кезде, жаңартылатын энергияны өндіру жүйесі тарату жүйесіне қуат беруді жалғастыра алмайтындай, электр инженерлік немесе электрлік тарату жүйесінде жұмыс істейтін персоналдың қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін, жаңартылатын энергияны өндіру жүйесін бөлу жүйесінен автоматты түрде бөлуге болатын аралдан қорғау функциясымен жабдықталуы керек.
Электрмен жабдықтаудың синхронды жұмысы тұрғысынан жаңартылатын энергия көздерін өндіру жүйесі мен тарату жүйесі кернеудің қарқындылығы, фазалық бұрыш немесе жиілік айырмашылығы рұқсат етілген шектерде бақыланатын кезде ғана синхрондауға болады.
4.2 Бақылау және қорғау
Гидравликалық турбинаның электр энергиясын өндіру жүйесін автоматты немесе қолмен басқаруға болады. Автоматты режимде 47/49 # немесе 51/53 # тұндыру цистернасының біліктерін гидравликалық энергия көзі ретінде пайдалануға болады, ал басқару жүйесі гидравликалық турбинаның электр энергиясын өндіруді оңтайландыру үшін ең қолайлы тұндыру цистернасын таңдау үшін әдепкі деректерге сәйкес әртүрлі басқару клапандарын іске қосады. Сонымен қатар, реттеу клапаны тұндыру цистернасы тазартылған ағынды сулардан асып кетпеуі үшін ағынды сулардың жоғарғы деңгейін автоматты түрде реттейді, осылайша электр қуатын өндіруді ең жоғары деңгейге дейін арттырады. Турбина-генератор жүйесін негізгі басқару бөлмесінде немесе учаскеде реттеуге болады.
Қорғау және бақылау тұрғысынан, егер турбиналық жүйенің қоректендіру қорабы немесе реттеу клапаны істен шықса немесе су деңгейі рұқсат етілген су деңгейінен асып кетсе, гидравликалық турбинаның электр энергиясын өндіру жүйесі де автоматты түрде жұмысын тоқтатады және жүйенің істен шығуы салдарынан жоғарыдағы тұндыру цистернасының тазартылған ағынды сулардан асып кетуіне жол бермеу үшін айналма құбыр арқылы тазартылған ағынды суларды ағызады.
5 Жүйе жұмысының өнімділігі
Бұл гидравликалық турбиналық электр энергиясын өндіру жүйесі 2018 жылдың соңында пайдалануға берілді, орташа айлық өнімділігі 10000 кВт · сағ. Гидравликалық турбинаның электр қуатын өндіру жүйесін қозғай алатын тиімді су қысымы күн сайын тазарту қондырғысы жинайтын және тазартатын ағынды сулардың жоғары және төмен ағынына байланысты уақыт өте өзгереді. Турбиналық жүйемен өндірілетін қуатты барынша арттыру үшін Дренаж қызметі бөлімі турбинаның жұмыс моментін ағынды сулардың күнделікті ағынына сәйкес автоматты түрде реттейтін басқару жүйесін жобалады, осылайша электр қуатын өндіру тиімділігін арттырады. 7-суретте электр энергиясын өндіру жүйесі мен су ағыны арасындағы байланыс көрсетілген. Су ағыны белгіленген деңгейден асқанда, жүйе электр энергиясын өндіру үшін автоматты түрде жұмыс істейді.
6 Қиындықтар мен шешімдер
Су бұру қызметтері департаменті тиісті жобаларды жүзеге асыруда көптеген қиындықтарға тап болды және осы қиындықтарға жауап ретінде тиісті жоспарларды құрды,
7 Қорытынды
Түрлі қиындықтарға қарамастан, гидравликалық турбиналық электр энергиясын өндіру жүйесінің бұл жинағы 2018 жылдың соңында сәтті іске қосылды. Жүйенің орташа айлық қуаты 10000 кВт · сағ асады, бұл шамамен 25 Гонконг үй шаруашылығының орташа айлық қуат тұтынуына баламалы (әр Гонконг үй шаруашылығының орташа айлық электр қуатын тұтынуы шамамен 2 ·30 Вт). Дренаж қызметтері департаменті қоршаған ортаны қорғау және климаттың өзгеруі жобаларын ілгерілетумен бірге «Гонконгтың тұрақты дамуына жәрдемдесу үшін әлемдік деңгейдегі ағынды суларды және жаңбыр суларын тазарту және дренаждық қызметтерді ұсынуды» міндеттейді. Жаңартылатын энергияны қолдануда Дренаж қызметі бөлімі жаңартылатын энергияны өндіру үшін биогазды, күн энергиясын және тазартылған ағынды сулар ағынының энергиясын пайдаланады. Соңғы бірнеше жылда дренаждық қызмет департаменті өндіретін жаңартылатын энергияның орташа жылдық мөлшері шамамен 27 млн кВт·сағ құрайды, бұл Дренаж қызметі басқармасының шамамен 9% энергия қажеттілігін қанағаттандыра алады. Дренаж қызметтері департаменті жаңартылатын энергияны қолдануды нығайту және ілгерілету бойынша күш-жігерін жалғастырады.
Жіберу уақыты: 22 қараша 2022 ж
