Idara ya Huduma za Mifereji ya maji ya Serikali ya Mkoa Maalum wa Utawala wa Hong Kong imejitolea kusaidia kukabiliana na mabadiliko ya hali ya hewa duniani. Kwa miaka mingi, vifaa vya kuokoa nishati na nishati mbadala vimewekwa katika baadhi ya mimea yake. Kwa kuzinduliwa rasmi kwa "Mpango wa Pili wa Usafishaji wa Bandari Awamu ya A" ya Hong Kong, Idara ya Huduma za Mifereji ya maji imeweka mfumo wa kuzalisha umeme wa turbine ya hydraulic katika Kiwanda cha Maji taka cha Stonecutters Island (kiwanda cha kusafisha maji taka chenye uwezo mkubwa zaidi wa kusafisha maji taka huko Hong Kong), ambacho kinatumia nishati ya maji taka ya maji taka kuendesha gari la jenereta la mtambo na kisha kutumia jenereta ya mtambo wa kiwanda. Karatasi hii inatanguliza mfumo, ikijumuisha changamoto zilizojitokeza katika utekelezaji wa miradi husika, mazingatio na sifa za muundo na ujenzi wa mfumo, na utendaji wa uendeshaji wa mfumo. Mfumo huo sio tu unasaidia kuokoa gharama za umeme, lakini pia hutumia maji ili kupunguza uzalishaji wa kaboni.
1 Utangulizi wa mradi
Awamu ya pili A ya "Mpango wa Kusafisha Bandari" ni mpango mkubwa unaotekelezwa na Serikali ya Mkoa Maalum wa Hong Kong ili kuboresha ubora wa maji wa Bandari ya Victoria. Ilianza kutumika rasmi Desemba 2015. Wigo wake wa kazi ni pamoja na ujenzi wa mtaro wa maji taka wenye urefu wa takriban kilomita 21 na 163m chini ya ardhi, kusafirisha maji taka yanayozalishwa kaskazini na kusini-magharibi mwa kisiwa hadi Kiwanda cha Kusafisha Maji taka cha Stonecutters Island, na kuongeza uwezo wa kutibu wa mtambo wa maji taka kwa 245 × 1. kwa wananchi wapatao milioni 5.7. Kwa sababu ya mipaka ya ardhi, Kiwanda cha Kusafisha Maji taka cha Stonecutters Island kinatumia seti 46 za tangi za kuteleza za sitaha mbili kwa matibabu ya kimsingi ya maji taka yaliyoimarishwa kwa kemikali, na kila seti mbili za tangi za mchanga zitashiriki shimoni wima (yaani, jumla ya shimoni 23) kupeleka maji taka yaliyosafishwa kwenye bomba la chini la ardhi la mifereji ya maji, kisha mwisho wa mifereji ya maji.
2 Utafiti na maendeleo ya mapema yanayofaa
Kwa kuzingatia kiasi kikubwa cha maji taka yanayotibiwa na Kiwanda cha Majitaka cha Stonecutters Island kila siku na muundo wa kipekee wa safu mbili za tanki lake la mchanga, kinaweza kutoa kiasi fulani cha nishati ya majimaji huku ikitoa maji taka yaliyosafishwa ili kuendesha jenereta ya turbine kuzalisha umeme. Timu ya Idara ya Huduma za Mifereji ya maji kisha ilifanya upembuzi yakinifu unaofaa mwaka wa 2008 na kufanya mfululizo wa majaribio ya nyanjani. Matokeo ya tafiti hizi za awali yanathibitisha uwezekano wa kufunga jenereta za turbine.
Eneo la ufungaji: kwenye shimoni la tank ya sedimentation; Shinikizo la maji la ufanisi: 4.5 ~ 6m (muundo maalum unategemea hali halisi ya uendeshaji katika siku zijazo na nafasi halisi ya turbine); Upeo wa mtiririko: 1.1 ～ 1.25 m3 / s; Nguvu ya juu ya pato: 45 ~ 50 kW; Vifaa na vifaa: Kwa kuwa maji taka yaliyotakaswa bado yana kutu fulani, nyenzo zilizochaguliwa na vifaa vinavyohusiana lazima ziwe na ulinzi wa kutosha na upinzani wa kutu.
Katika suala hili, Idara ya Huduma za Mifereji ya maji imetenga nafasi kwa seti mbili za matangi ya mchanga katika mtambo wa kusafisha maji taka ili kufunga mfumo wa kuzalisha umeme wa turbine katika mradi wa upanuzi wa "Mradi wa Kusafisha Bandari Awamu ya II".
3 Mazingatio ya Muundo wa Mfumo na Vipengele
3.1 Nguvu inayozalishwa na shinikizo la maji linalofaa
Uhusiano kati ya nguvu za umeme zinazozalishwa na nishati ya hidrodynamic na shinikizo la maji linalofaa ni kama ifuatavyo: nguvu za umeme zinazozalishwa (kW)=[wiani wa maji taka yaliyosafishwa ρ (kg/m3) × Kiwango cha mtiririko wa maji Q (m3/s) × Shinikizo la maji linalofaa H (m) × Mvuto thabiti g (9.807 m/s10)0 ÷07 m/s2)0
× Ufanisi wa mfumo kwa ujumla (%). Shinikizo la maji yenye ufanisi ni tofauti kati ya kiwango cha juu cha maji kinachoruhusiwa cha shimoni na kiwango cha maji ya shimoni iliyo karibu katika maji yanayotembea.
Kwa maneno mengine, kasi ya mtiririko wa juu na shinikizo la maji yenye ufanisi, nguvu zaidi inayozalishwa. Kwa hiyo, ili kuzalisha nguvu zaidi, mojawapo ya malengo ya kubuni ni kuwezesha mfumo wa turbine kupokea kasi ya juu ya mtiririko wa maji na shinikizo la maji.
3.2 Mambo muhimu ya muundo wa mfumo
Kwanza kabisa, kwa suala la muundo, mfumo mpya wa turbine uliowekwa lazima usiathiri utendakazi wa kawaida wa mtambo wa kusafisha maji taka iwezekanavyo. Kwa mfano, mfumo lazima uwe na vifaa vya kinga vinavyofaa ili kuzuia tangi ya mchanga ya juu ya mto kutoka kwa maji taka yaliyosafishwa kutokana na udhibiti usio sahihi wa mfumo. Vigezo vya uendeshaji vilivyoamuliwa wakati wa kubuni: kiwango cha mtiririko 1.06 ～ 1.50m3 / s, kiwango cha shinikizo la maji 24 ～ 52kPa.
Kwa kuongezea, kwa kuwa maji taka yaliyosafishwa na tanki ya mchanga bado yana vitu vya babuzi, kama vile sulfidi hidrojeni na chumvi, vifaa vyote vya sehemu ya mfumo wa turbine vinapogusana na maji taka yaliyosafishwa lazima viwe na sugu ya kutu (kama vile vifaa vya chuma cha pua duplex mara nyingi hutumika kwa vifaa vya matibabu ya maji taka), ili kuboresha uimara wa mfumo na kupunguza uimara wa mfumo.
Kwa upande wa muundo wa mfumo wa nguvu, kwa kuwa uzalishaji wa umeme wa turbine ya maji taka sio thabiti kabisa kwa sababu tofauti, mfumo mzima wa uzalishaji wa umeme umeunganishwa sambamba na gridi ya taifa ili kudumisha usambazaji wa nguvu wa kuaminika. Muunganisho wa gridi ya taifa utapangwa kwa mujibu wa miongozo ya kiufundi ya kuunganisha gridi ya taifa iliyotolewa na kampuni ya umeme na Idara ya Huduma za Umeme na Mitambo ya Serikali ya Mkoa Maalum wa Hong Kong.
Kwa upande wa mpangilio wa bomba, pamoja na vikwazo vya tovuti zilizopo, haja ya matengenezo na ukarabati wa mfumo pia huzingatiwa. Katika suala hili, mpango wa awali wa kufunga turbine ya hydraulic katika shimoni la tank ya kutatua iliyopendekezwa katika mradi wa R & D imebadilishwa. Badala yake, maji taka yaliyotakaswa yanaongozwa nje ya shimoni na koo na kupelekwa kwenye turbine ya majimaji, ambayo hupunguza sana ugumu na wakati wa matengenezo na kupunguza athari kwenye operesheni ya kawaida ya mmea wa matibabu ya maji taka.
Kwa kuzingatia ukweli kwamba tank ya sedimentation mara kwa mara inahitaji kusimamishwa kwa matengenezo, koo la mfumo wa turbine huunganishwa na shafts mbili za seti nne za mizinga ya sedimentation ya sitaha mbili. Hata kama seti mbili za mizinga ya mchanga itaacha kufanya kazi, seti zingine mbili za mizinga ya mchanga inaweza pia kutoa maji taka yaliyosafishwa, kuendesha mfumo wa turbine, na kuendelea kutoa umeme. Kwa kuongeza, mahali pamehifadhiwa karibu na shimoni ya 47/49 # sedimentation tank kwa ajili ya ufungaji wa mfumo wa pili wa kuzalisha umeme wa hydraulic turbine katika siku zijazo, ili wakati seti nne za mizinga ya sedimentation inafanya kazi kwa kawaida, mifumo miwili ya kuzalisha nguvu ya turbine inaweza kuzalisha nguvu kwa wakati mmoja, kufikia uwezo wa juu wa nguvu.
3.3 Uteuzi wa turbine ya majimaji na jenereta
Turbine ya Hydraulic ni kifaa muhimu cha mfumo mzima wa uzalishaji wa nguvu. Turbines kwa ujumla zinaweza kugawanywa katika makundi mawili kulingana na kanuni ya uendeshaji: aina ya mapigo na aina ya majibu. Aina ya msukumo ni kwamba kiowevu huchipuka kwenye blade ya turbine kwa kasi ya juu kupitia nozzles nyingi, na kisha huendesha jenereta kutoa nishati. Aina ya majibu hupitia blade ya turbine kupitia giligili, na hutumia shinikizo la kiwango cha maji kuendesha jenereta kutoa nishati. Katika muundo huu, kwa kuzingatia ukweli kwamba maji taka yaliyotakaswa yanaweza kutoa shinikizo la chini la maji wakati inapita, turbine ya Kaplan, mojawapo ya aina za majibu sahihi zaidi, huchaguliwa, kwa sababu turbine hii ina ufanisi mkubwa kwa shinikizo la chini la maji na ni kiasi kidogo, ambacho kinafaa zaidi kwa nafasi ndogo kwenye tovuti.
Kwa upande wa jenereta, jenereta ya kudumu ya sumaku ya synchronous inayoendeshwa na turbine ya hydraulic ya kasi ya mara kwa mara huchaguliwa. Jenereta hii inaweza kutoa voltage na frequency thabiti zaidi kuliko jenereta isiyolingana, kwa hivyo inaweza kuboresha ubora wa usambazaji wa nishati, kurahisisha gridi ya sambamba, na kuhitaji matengenezo kidogo.
Vipengele 4 vya Ujenzi na Uendeshaji
4.1 Mpangilio wa sambamba wa gridi
Uunganisho wa gridi ya taifa utafanywa kwa mujibu wa miongozo ya kiufundi ya kuunganisha gridi ya taifa iliyotolewa na kampuni ya umeme na Idara ya Huduma za Umeme na Mitambo ya Serikali ya Mkoa Maalum wa Utawala wa Hong Kong. Kulingana na miongozo, mfumo wa uzalishaji wa nishati mbadala lazima uwe na kazi ya ulinzi ya kuzuia kisiwa, ambayo inaweza kutenganisha kiotomatiki mfumo wa uzalishaji wa nishati mbadala kutoka kwa mfumo wa usambazaji wakati gridi ya umeme itaacha kusambaza nguvu kwa sababu yoyote, ili mfumo wa uzalishaji wa nishati mbadala hauwezi kuendelea kusambaza nguvu kwenye mfumo wa usambazaji, ili kuhakikisha usalama wa wafanyikazi wa uhandisi wa umeme wanaofanya kazi kwenye gridi ya taifa au mfumo wa usambazaji.
Kwa upande wa utendakazi wa ugavi wa umeme unaosawazishwa, mfumo wa uzalishaji wa nishati mbadala na mfumo wa usambazaji unaweza kusawazishwa tu wakati kiwango cha voltage, pembe ya awamu au tofauti ya mzunguko inadhibitiwa ndani ya mipaka inayokubalika.
4.2 Udhibiti na ulinzi
Mfumo wa kuzalisha umeme wa turbine ya majimaji unaweza kudhibitiwa kwa njia ya kiotomatiki au ya mwongozo. Katika hali ya kiotomatiki, shimoni za tank ya mchanga 47/49 # au 51/53 # zinaweza kutumika kama chanzo cha nishati ya majimaji, na mfumo wa kudhibiti utaanza vali tofauti za kudhibiti kulingana na data chaguo-msingi ili kuchagua tanki inayofaa zaidi ya mchanga, ili kuongeza uzalishaji wa nguvu ya turbine ya maji. Kwa kuongeza, valve ya kudhibiti itarekebisha moja kwa moja kiwango cha maji taka ya juu ya mto ili tank ya sedimentation isizidishe maji taka yaliyosafishwa, na hivyo kuongeza uzalishaji wa nguvu kwa kiwango cha juu zaidi. Mfumo wa jenereta wa turbine unaweza kudhibitiwa katika chumba kikuu cha udhibiti au kwenye tovuti.
Kwa upande wa ulinzi na udhibiti, ikiwa sanduku la usambazaji wa umeme au vali ya kudhibiti ya mfumo wa turbine itashindwa au kiwango cha maji kinazidi kiwango cha juu kinachoruhusiwa cha maji, mfumo wa uzalishaji wa umeme wa turbine ya hydraulic pia utasimamisha operesheni kiatomati na kumwaga maji taka yaliyosafishwa kupitia bomba la kupita, ili kuzuia tanki la mchanga wa mto kutoka kufurika kwa maji taka yaliyosafishwa kwa sababu ya kutofaulu kwa mfumo.
5 Utendaji wa uendeshaji wa mfumo
Mfumo huu wa kuzalisha umeme wa turbine ya maji ulianza kutumika mwishoni mwa 2018, ukiwa na wastani wa kila mwezi wa zaidi ya 10000 kW · h. Shinikizo la maji linalofaa ambalo linaweza kuendesha mfumo wa uzalishaji wa umeme wa turbine ya majimaji pia hubadilika kulingana na wakati kwa sababu ya mtiririko wa juu na mdogo wa maji taka yanayokusanywa na kutibiwa na mtambo wa kusafisha maji taka kila siku. Ili kuongeza nguvu zinazozalishwa na mfumo wa turbine, Idara ya Huduma za Mifereji ya maji imeunda mfumo wa kudhibiti kurekebisha kiotomatiki torati ya uendeshaji wa turbine kulingana na mtiririko wa kila siku wa maji taka, na hivyo kuboresha ufanisi wa uzalishaji wa nguvu. Mchoro wa 7 unaonyesha uhusiano kati ya mfumo wa kuzalisha umeme na mtiririko wa maji. Wakati mtiririko wa maji unazidi kiwango kilichowekwa, mfumo utafanya kazi moja kwa moja ili kuzalisha umeme.
6 Changamoto na Masuluhisho
Idara ya Huduma za Mifereji ya maji imekumbana na changamoto nyingi katika kutekeleza miradi husika, na imeandaa mipango inayolingana katika kukabiliana na changamoto hizo.
7 Hitimisho
Licha ya changamoto mbalimbali, seti hii ya mfumo wa kuzalisha umeme wa turbine ya hydraulic ilianza kutumika kwa ufanisi mwishoni mwa 2018. Wastani wa kila mwezi wa pato la nguvu ya mfumo ni zaidi ya 10000 kW · h, ambayo ni sawa na wastani wa matumizi ya kila mwezi ya kaya 25 za Hong Kong (wastani wa matumizi ya kila mwezi ya kila nyumba ya Hong Kong katika 2018k 2018 · W. Idara ya Huduma za Mifereji ya maji imejitolea "kutoa huduma za kiwango cha kimataifa za maji taka na maji ya mvua na huduma za mifereji ya maji ili kukuza maendeleo endelevu ya Hong Kong", huku ikikuza ulinzi wa mazingira na miradi ya mabadiliko ya hali ya hewa. Katika matumizi ya nishati mbadala, Idara ya Huduma za Mifereji hutumia gesi asilia, nishati ya jua na nishati kutoka kwa mtiririko wa maji taka yaliyosafishwa ili kuzalisha nishati mbadala. Katika miaka michache iliyopita, wastani wa nishati mbadala ya kila mwaka inayozalishwa na Idara ya Huduma za Mifereji ni takriban kW milioni 27 · h, ambayo inaweza kukidhi mahitaji ya nishati ya karibu 9% ya Idara ya Huduma za Mifereji ya Maji. Idara ya Huduma za Mifereji ya Maji itaendelea na juhudi zake za kuimarisha na kukuza matumizi ya nishati mbadala.
Muda wa kutuma: Nov-22-2022
