Id-Dipartiment tas-Servizzi tad-Drenaġġ tal-Gvern tar-Reġjun Amministrattiv Speċjali ta' Hong Kong huwa impenjat li jgħin biex itaffi t-tibdil fil-klima globali. Matul is-snin, ġew installati faċilitajiet li jiffrankaw l-enerġija u tal-enerġija rinnovabbli f'xi wħud mill-impjanti tiegħu. Bit-tnedija uffiċjali tal-"Pjan ta' Purifikazzjoni tal-Port Fażi II A" ta' Hong Kong, id-Dipartiment tas-Servizzi tad-Drenaġġ installa sistema ta' ġenerazzjoni tal-enerġija bit-turbini idrawliċi fl-Impjant tat-Trattament tad-Drenaġġ ta' Stonecutters Island (l-impjant tat-trattament tad-drenaġġ bl-akbar kapaċità ta' trattament tad-drenaġġ f'Hong Kong), li tuża l-enerġija idrawlika tad-drenaġġ li jiċċirkola biex issuq il-ġeneratur tat-turbini, u mbagħad tiġġenera l-elettriku għall-użu tal-faċilitajiet fl-impjant. Dan id-dokument jintroduċi s-sistema, inklużi l-isfidi li nqalgħu fl-implimentazzjoni ta' proġetti rilevanti, il-kunsiderazzjonijiet u l-karatteristiċi tad-disinn u l-kostruzzjoni tas-sistema, u l-prestazzjoni operattiva tas-sistema. Is-sistema mhux biss tgħin biex tiffranka l-ispejjeż tal-elettriku, iżda tuża wkoll l-ilma biex tnaqqas l-emissjonijiet tal-karbonju.
1 Introduzzjoni tal-proġett
It-tieni fażi A tal-“Pjan ta’ Purifikazzjoni tal-Port” huwa pjan fuq skala kbira implimentat mill-Gvern tar-Reġjun Amministrattiv Speċjali ta’ Hong Kong biex itejjeb il-kwalità tal-ilma tal-Port ta’ Victoria. Dan beda jintuża bis-sħiħ uffiċjalment f’Diċembru 2015. L-ambitu tax-xogħol tiegħu jinkludi l-kostruzzjoni ta’ mina fonda tad-drenaġġ b’tul totali ta’ madwar 21km u 163m taħt l-art, biex tittrasporta d-drenaġġ iġġenerat fit-tramuntana u l-lbiċ tal-gżira lejn l-Impjant tat-Trattament tad-Drenaġġ ta’ Stonecutters Island, u biex tiżdied il-kapaċità tat-trattament tal-impjant tad-drenaġġ għal 245 × 105m3/d, u b’hekk tipprovdi servizzi ta’ trattament tad-drenaġġ għal madwar 5.7 miljun ċittadin. Minħabba l-limitazzjonijiet tal-art, l-Impjant tat-Trattament tad-Drenaġġ ta’ Stonecutters Island juża 46 sett ta’ tankijiet tas-sedimentazzjoni b’żewġ gverti għat-trattament primarju mtejjeb kimikament tad-drenaġġ, u kull żewġ settijiet ta’ tankijiet tas-sedimentazzjoni se jaqsmu xaft vertikali (jiġifieri, total ta’ 23 xaft) biex jibagħtu d-drenaġġ purifikat lejn il-pajp tad-drenaġġ taħt l-art għad-diżinfezzjoni finali, u mbagħad lejn il-baħar fond.
2 Riċerka u żvilupp bikri rilevanti
Minħabba l-ammont kbir ta’ drenaġġ li jiġi ttrattat kuljum mill-Impjant tat-Trattament tad-Drenaġġ ta’ Stonecutters Island u d-disinn uniku b’saff doppju tat-tank tas-sedimentazzjoni tiegħu, dan jista’ jipprovdi ċertu ammont ta’ enerġija idrawlika waqt li jarmi d-drenaġġ purifikat biex isuq il-ġeneratur tat-turbini biex jiġġenera l-elettriku. It-tim tad-Dipartiment tas-Servizzi tad-Drenaġġ imbagħad wettaq studju ta’ fattibbiltà rilevanti fl-2008 u wettaq serje ta’ testijiet fuq il-post. Ir-riżultati ta’ dawn l-istudji preliminari jikkonfermaw il-fattibbiltà tal-installazzjoni ta’ ġeneraturi tat-turbini.
Post tal-installazzjoni: fix-xaft tat-tank tas-sedimentazzjoni; Pressjoni effettiva tal-ilma: 4.5~6m (id-disinn speċifiku jiddependi fuq il-kundizzjonijiet attwali tat-tħaddim fil-futur u l-pożizzjoni eżatta tat-turbina); Firxa tal-fluss: 1.1 ～ 1.25 m3/s; Qawwa massima tal-ħruġ: 45~50 kW; Tagħmir u materjali: Peress li d-drenaġġ purifikat għad għandu ċerta korrużività, il-materjali magħżula u t-tagħmir relatat irid ikollhom protezzjoni u reżistenza għall-korrużjoni adegwati.
F’dan ir-rigward, id-Dipartiment tas-Servizzi tad-Drenaġġ irriżerva spazju għal żewġ settijiet ta’ tankijiet tas-sedimentazzjoni fl-impjant tat-trattament tad-drenaġġ biex jinstalla sistema ta’ ġenerazzjoni tal-enerġija bit-turbini fil-proġett ta’ espansjoni tal-“Proġett ta’ Purifikazzjoni tal-Port Fażi II A”.
3 Konsiderazzjonijiet u Karatteristiċi tad-Disinn tas-Sistema
3.1 Qawwa ġġenerata u pressjoni effettiva tal-ilma
Ir-relazzjoni bejn l-enerġija elettrika ġġenerata mill-enerġija idrodinamika u l-pressjoni effettiva tal-ilma hija kif ġej: enerġija elettrika ġġenerata (kW)=[densità tad-drenaġġ purifikat ρ (kg/m3) × Rata tal-fluss tal-ilma Q (m3/s) × Pressjoni effettiva tal-ilma H (m) × Kostanti tal-gravità g (9.807 m/s2)] ÷ 1000
× Effiċjenza ġenerali tas-sistema (%). Il-pressjoni effettiva tal-ilma hija d-differenza bejn il-livell massimu permess tal-ilma tax-xaft u l-livell tal-ilma tax-xaft biswit fl-ilma li jiċċirkola.
Fi kliem ieħor, iktar ma tkun għolja l-veloċità tal-fluss u l-pressjoni effettiva tal-ilma, iktar tkun kbira l-qawwa ġġenerata. Għalhekk, sabiex tiġi ġġenerata aktar qawwa, wieħed mill-għanijiet tad-disinn huwa li s-sistema tat-turbini tkun tista' tirċievi l-ogħla veloċità tal-fluss tal-ilma u pressjoni effettiva tal-ilma.
3.2 Punti ewlenin tad-disinn tas-sistema
L-ewwelnett, f'termini ta' disinn, is-sistema tat-turbini li għadha kif ġiet installata m'għandhiex taffettwa kemm jista' jkun it-tħaddim normali tal-impjant tat-trattament tad-drenaġġ. Pereżempju, is-sistema għandu jkollha apparati protettivi xierqa biex jipprevjenu li t-tank tas-sedimentazzjoni 'l fuq milli jfur bid-drenaġġ purifikat minħabba kontroll mhux korrett tas-sistema. Il-parametri operattivi determinati waqt id-disinn: rata tal-fluss 1.06 ～ 1.50m3/s, firxa effettiva tal-pressjoni tal-ilma 24 ～ 52kPa.
Barra minn hekk, peress li d-drenaġġ purifikat mit-tank tas-sedimentazzjoni għadu fih xi sustanzi korrużivi, bħal sulfid tal-idroġenu u melħ, il-materjali kollha tal-komponenti tas-sistema tat-turbini f'kuntatt mad-drenaġġ purifikat iridu jkunu reżistenti għall-korrużjoni (bħal materjali tal-istainless steel duplex li spiss jintużaw għat-tagħmir tat-trattament tad-drenaġġ), sabiex titjieb id-durabbiltà tas-sistema u jitnaqqas l-għadd ta' manutenzjoni.
F'termini ta' disinn tas-sistema tal-enerġija, peress li l-ġenerazzjoni tal-enerġija tat-turbina tad-drenaġġ mhijiex kompletament stabbli għal diversi raġunijiet, is-sistema kollha tal-ġenerazzjoni tal-enerġija hija konnessa b'mod parallel mal-grilja biex tinżamm provvista tal-enerġija affidabbli. Il-konnessjoni mal-grilja għandha tiġi rranġata skont il-linji gwida tekniċi għall-konnessjoni mal-grilja maħruġa mill-kumpanija tal-enerġija u d-Dipartiment tas-Servizzi Elettriċi u Mekkaniċi tal-Gvern tar-Reġjun Amministrattiv Speċjali ta' Hong Kong.
F'termini ta' tqassim tal-pajpijiet, minbarra r-restrizzjonijiet eżistenti tas-sit, qed tiġi kkunsidrata wkoll il-ħtieġa għall-manutenzjoni u t-tiswija tas-sistema. F'dan ir-rigward, il-pjan oriġinali tal-installazzjoni tat-turbina idrawlika fix-xaft tat-tank tas-sedimentazzjoni propost fil-proġett ta' R&Ż inbidel. Minflok, id-drenaġġ purifikat jitmexxa 'l barra mix-xaft permezz ta' gerżuma u jintbagħat lit-turbina idrawlika, li tnaqqas ħafna d-diffikultà u l-ħin tal-manutenzjoni u tnaqqas l-impatt fuq it-tħaddim normali tal-impjant tat-trattament tad-drenaġġ.
Minħabba l-fatt li t-tank tas-sedimentazzjoni kultant jeħtieġ li jiġi sospiż għall-manutenzjoni, il-gerżuma tas-sistema tat-turbini hija konnessa ma' żewġ xaftijiet ta' erba' settijiet ta' tankijiet tas-sedimentazzjoni b'żewġ gverti. Anke jekk żewġ settijiet ta' tankijiet tas-sedimentazzjoni jieqfu joperaw, iż-żewġ settijiet l-oħra ta' tankijiet tas-sedimentazzjoni jistgħu wkoll jipprovdu drenaġġ purifikat, isuqu s-sistema tat-turbini, u jkomplu jiġġeneraw l-elettriku. Barra minn hekk, ġie riżervat post ħdejn ix-xaft tat-tank tas-sedimentazzjoni 47/49 # għall-installazzjoni tat-tieni sistema ta' ġenerazzjoni tal-enerġija tat-turbini idrawliċi fil-futur, sabiex meta l-erba' settijiet ta' tankijiet tas-sedimentazzjoni joperaw normalment, iż-żewġ sistemi ta' ġenerazzjoni tal-enerġija tat-turbini jkunu jistgħu jiġġeneraw l-enerġija fl-istess ħin, u jilħqu l-kapaċità massima tal-enerġija.
3.3 Għażla ta' turbina u ġeneratur idrawliku
Turbina idrawlika hija t-tagħmir ewlieni tas-sistema kollha tal-ġenerazzjoni tal-enerġija. It-turbini ġeneralment jistgħu jinqasmu f'żewġ kategoriji skont il-prinċipju operattiv: tip ta' impuls u tip ta' reazzjoni. It-tip ta' impuls huwa li l-fluwidu jispara lejn ix-xafra tat-turbina b'veloċità għolja permezz ta' żennuni multipli, u mbagħad isuq il-ġeneratur biex jiġġenera l-enerġija. It-tip ta' reazzjoni jgħaddi mix-xafra tat-turbina permezz tal-fluwidu, u juża l-pressjoni tal-livell tal-ilma biex isuq il-ġeneratur biex jiġġenera l-enerġija. F'dan id-disinn, ibbażat fuq il-fatt li d-drenaġġ purifikat jista' jipprovdi pressjoni baxxa tal-ilma meta jiċċirkola, it-turbina Kaplan, waħda mit-tipi ta' reazzjoni aktar xierqa, hija magħżula, għaliex din it-turbina għandha effiċjenza għolja bi pressjoni baxxa tal-ilma u hija relattivament irqiqa, li hija aktar adattata għall-ispazju limitat fuq il-post.
F'termini ta' ġeneratur, intgħażel ġeneratur sinkroniku b'kalamita permanenti mmexxi minn turbina idrawlika b'veloċità kostanti. Dan il-ġeneratur jista' joħroġ vultaġġ u frekwenza aktar stabbli mill-ġeneratur asinkroniku, u għalhekk jista' jtejjeb il-kwalità tal-provvista tal-enerġija, jagħmel il-grilja parallela aktar sempliċi, u jeħtieġ inqas manutenzjoni.
4 Karatteristiċi ta' Kostruzzjoni u Operazzjoni
4.1 Arranġament parallel tal-grilja
Il-konnessjoni mal-grilja għandha titwettaq skont il-linji gwida tekniċi għall-konnessjoni mal-grilja maħruġa mill-kumpanija tal-enerġija u d-Dipartiment tas-Servizzi Elettriċi u Mekkaniċi tal-Gvern tar-Reġjun Amministrattiv Speċjali ta' Hong Kong. Skont il-linji gwida, is-sistema ta' ġenerazzjoni tal-enerġija rinnovabbli għandha tkun mgħammra b'funzjoni ta' protezzjoni kontra l-islanding, li tista' tissepara awtomatikament is-sistema rilevanti ta' ġenerazzjoni tal-enerġija rinnovabbli mis-sistema ta' distribuzzjoni meta l-grilja tal-enerġija tieqaf tipprovdi l-enerġija għal kwalunkwe raġuni, sabiex is-sistema ta' ġenerazzjoni tal-enerġija rinnovabbli ma tkunx tista' tkompli tipprovdi l-enerġija lis-sistema ta' distribuzzjoni, sabiex tiġi żgurata s-sikurezza tal-persunal tal-inġinerija elettrika li jaħdem fuq il-grilja jew is-sistema ta' distribuzzjoni.
F'termini ta' tħaddim sinkroniku tal-provvista tal-enerġija, is-sistema ta' ġenerazzjoni tal-enerġija rinnovabbli u s-sistema ta' distribuzzjoni jistgħu jiġu sinkronizzati biss meta l-intensità tal-vultaġġ, l-angolu tal-fażi jew id-differenza fil-frekwenza jkunu kkontrollati fi ħdan limiti aċċettabbli.
4.2 Kontroll u protezzjoni
Is-sistema tal-ġenerazzjoni tal-enerġija tat-turbina idrawlika tista' tiġi kkontrollata f'modalità awtomatika jew manwali. Fil-modalità awtomatika, ix-xaftijiet tat-tank tas-sedimentazzjoni 47/49 # jew 51/53 # jistgħu jintużaw bħala s-sors tal-enerġija idrawlika, u s-sistema ta' kontroll tibda valvi ta' kontroll differenti skont id-dejta awtomatika biex tagħżel l-aktar tank tas-sedimentazzjoni xieraq, sabiex tottimizza l-ġenerazzjoni tal-enerġija tat-turbina idrawlika. Barra minn hekk, il-valv ta' kontroll jaġġusta awtomatikament il-livell tad-drenaġġ 'il fuq sabiex it-tank tas-sedimentazzjoni ma jfurx id-drenaġġ purifikat, u b'hekk iżid il-ġenerazzjoni tal-enerġija għall-ogħla livell. Is-sistema tal-ġeneratur tat-turbini tista' tiġi regolata fil-kamra tal-kontroll prinċipali jew fuq il-post.
F'termini ta' protezzjoni u kontroll, jekk il-kaxxa tal-provvista tal-enerġija jew il-valv tal-kontroll tas-sistema tat-turbina tfalli jew il-livell tal-ilma jaqbeż il-livell massimu permess tal-ilma, is-sistema tal-ġenerazzjoni tal-enerġija tat-turbina idrawlika twaqqaf ukoll awtomatikament l-operazzjoni u tarmi d-drenaġġ purifikat permezz tal-pajp tal-bypass, sabiex tevita li t-tank tas-sedimentazzjoni 'l fuq jimla d-drenaġġ purifikat minħabba ħsara fis-sistema.
5 Prestazzjoni tat-tħaddim tas-sistema
Din is-sistema ta' ġenerazzjoni tal-enerġija bit-turbini idrawliċi bdiet topera fl-aħħar tal-2018, b'produzzjoni medja ta' aktar minn 10000 kW · siegħa fix-xahar. Il-pressjoni effettiva tal-ilma li tista' ssuq is-sistema ta' ġenerazzjoni tal-enerġija bit-turbini idrawliċi tinbidel ukoll maż-żmien minħabba l-fluss għoli u baxx tad-drenaġġ miġbur u ttrattat mill-impjant tat-trattament tad-drenaġġ kuljum. Sabiex tiġi massimizzata l-enerġija ġġenerata mis-sistema tat-turbini, id-Dipartiment tas-Servizzi tad-Drenaġġ iddisinja sistema ta' kontroll biex taġġusta awtomatikament it-torque tat-tħaddim tat-turbina skont il-fluss tad-drenaġġ ta' kuljum, u b'hekk ittejjeb l-effiċjenza tal-produzzjoni tal-enerġija. Il-Figura 7 turi r-relazzjoni bejn is-sistema ta' ġenerazzjoni tal-enerġija u l-fluss tal-ilma. Meta l-fluss tal-ilma jaqbeż il-livell stabbilit, is-sistema topera awtomatikament biex tiġġenera l-elettriku.
6 Sfidi u Soluzzjonijiet
Id-Dipartiment tas-Servizzi tad-Drenaġġ iltaqa' ma' ħafna sfidi fit-twettiq ta' proġetti rilevanti, u fformula pjanijiet korrispondenti b'reazzjoni għal dawn l-isfidi,
7 Konklużjoni
Minkejja diversi sfidi, dan is-sett ta’ sistema ta’ ġenerazzjoni tal-enerġija bit-turbini idrawliċi tqiegħed fis-seħħ b’suċċess fi tmiem l-2018. Il-produzzjoni medja ta’ enerġija fix-xahar tas-sistema hija aktar minn 10000 kW · h, li huwa ekwivalenti għall-konsum medju ta’ enerġija fix-xahar ta’ madwar 25 familja f’Ħong Kong (il-konsum medju ta’ enerġija fix-xahar ta’ kull familja f’Ħong Kong fl-2018 huwa ta’ madwar 390 kW · h). Id-Dipartiment tas-Servizzi tad-Drenaġġ huwa impenjat li “jipprovdi servizzi ta’ trattament u drenaġġ tad-drenaġġ u tal-ilma tax-xita ta’ klassi dinjija biex jippromwovi l-iżvilupp sostenibbli ta’ Ħong Kong”, filwaqt li jippromwovi proġetti ta’ protezzjoni ambjentali u tibdil fil-klima. Fl-applikazzjoni tal-enerġija rinnovabbli, id-Dipartiment tas-Servizzi tad-Drenaġġ juża l-bijogass, l-enerġija solari u l-enerġija mill-fluss tad-drenaġġ purifikat biex jiġġenera enerġija rinnovabbli. Fl-aħħar ftit snin, l-enerġija rinnovabbli annwali medja prodotta mid-Dipartiment tas-Servizzi tad-Drenaġġ hija ta’ madwar 27 miljun kW · h, li tista’ tissodisfa l-ħtiġijiet tal-enerġija ta’ madwar 9% tad-Dipartiment tas-Servizzi tad-Drenaġġ. Id-Dipartiment tas-Servizzi tad-Drenaġġ se jkompli l-isforzi tiegħu biex isaħħaħ u jippromwovi l-applikazzjoni tal-enerġija rinnovabbli.
Ħin tal-posta: 22 ta' Novembru 2022
