Геотермийн цахилгаан станцын зураг төсөл ба угсралт
Геотермаль цахилгаан станц (PLTP) нь геотермаль дулааныг ашиглан цахилгаан үүсгэдэг цахилгаан станц юм. Чулуужсан түлшээр ажилладаг цахилгаан станцуудаас ялгаатай нь геотермаль цахилгаан станцууд нь дэлхийн гадаргын доор байгалийн гаралтай эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашигладаг, ялангуяа галт уулын идэвхжил эсвэл дулааны өндөр градиент бүхий газарт. Эдгээр нь өндөр хүчин чадалтай суурь цахилгаан станц болгон ажиллах боломжтой тул PLTP нь геотермаль цахилгаан станцын чухал тулгуур багана бөгөөд үүнд геотермаль цахилгаан станцын ихээхэн боломжит нөөц бий. Энэхүү нийтлэлд геотермаль цахилгаан станцын дизайны зарчим, үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг, суурилуулах үе шатуудын талаар товч боловч цогцоор нь авч үзэх болно.
1. Геотермийн цахилгаан станцын мөчлөгийн ажиллах зарчим ба төрлүүд
Ерөнхийдөө, геотермаль усан сангаас дулааныг ажлын шингэн рүү шилжүүлж, генератортой холбогдсон турбиныг эргүүлдэг. Цахилгаан циклийн төрлийг усан сангийн шингэний температур болон шинж чанараар тодорхойлно:
1. Хуурай уур
Үйлдвэрлэлийн худгаас гарсан хуурай уур нь шууд турбин руу урсдаг. Энэ систем нь энгийн боловч зөвхөн өндөр уурын агууламжтай, өндөр чанартай талбайд тохиромжтой.
2. Флаш Steam (Дан/Давхар Флаш)
Геотермаль шингэн нь ерөнхийдөө өндөр даралттай халуун ус юм. Даралт буурахад (сепараторт) зарим шингэн нь уур болж "анивчих" бөгөөд дараа нь турбин эргэлддэг. Давхар анивчих систем нь үр ашгийг нэмэгдүүлэхийн тулд хоёр түвшний ялгах аргыг ашигладаг.
3. Хоёртын цикл (ORC/Kalina)
Завсрын температурт газрын гүний дулааны энерги нь бага буцлах цэгтэй хоёрдогч шингэнийг (жишээлбэл, изобутан/пентан эсвэл аммиак-усны холимог) халаадаг. Хоёрдогч шингэн нь ууршиж, турбиныг эргүүлдэг. Давуу тал нь газрын гүний дулааны шингэн нь турбин руу шууд ордоггүй бөгөөд ерөнхийдөө хаалттай системд агуулагддаг тул ялгаруулалт маш бага байдаг.
Циклийн сонголт нь хоолойн тохиргоо, гол тоног төхөөрөмж, өртөг, гүйцэтгэлд нөлөөлдөг тул хамгийн эрт дизайны шийдвэр юм.
2. Дизайны үе шат: Анхны судалгаанаас FEED хүртэл
Геотермийн цахилгаан станцын зураг төсөл нь барилга барихаас хамаагүй өмнө эхэлдэг. Эхний үе шатанд дараахь зүйлс орно.
– Геологийн, геохимийн болон геофизикийн судалгаагаар газрын гүний дулааны системийг зураглах.
– Даралт, температур, урсгалын хурд болон шингэний найрлагын талаарх мэдээллийг авахын тулд худгийн хайгуул, өрөмдлөг хийх.
– Худгийн хүчин чадал болон усан сангийн тогтвортой байдлыг хангахын тулд үйлдвэрлэлийн туршилт (худагны туршилт).
Нөөцийг ашиглах боломжтой гэж үзсэний дараа урьдчилан FEED болон FEED (Урд талын инженерийн зураг төсөл)-ийг явуулдаг. Энэ үе шатанд инженерүүд зураг төслийн үндэс суурийг боловсруулдаг: зорилтот хүчин чадал (жишээ нь, 55 МВт), мөчлөгийн төрөл, үйл ажиллагааны гол параметрүүд, бэлэн байдлын зорилтууд, сүлжээний холболтын шаардлага, байгаль орчин, нийгмийн хязгаарлалтууд.
3. Геотермийн цахилгаан станцын дизайны үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
а. Үйлдвэрлэл ба шахах худгийн систем
Геотермаль цахилгаан станцууд нь үйлдвэрлэлийн болон шахах хоёр худаг дээр суурилдаг. Үйлдвэрлэлийн худгууд нь геотермаль шингэнийг гадаргуу дээр өргөдөг бол шахах худгууд нь усан сангийн даралтыг болон нөөцийн тогтвортой байдлыг хангахын тулд давсны уусмал/конденсатыг буцааж өгдөг. Зураг төсөлд дараахь зүйлийг харгалзан үзсэн болно.
- бүрхүүлийн гүн ба диаметр;
– зэврэлт болон өнгөлгөөний хяналт,
– дулааны өөрчлөлтөөс урьдчилан сэргийлэх тарилгын стратеги (үйлдвэрлэлийн бүсэд хурдан хөргөлт).
b. Цуглуулах систем (цуглуулах хоолой)
Хэд хэдэн худгаас гарсан шингэн нь хоолойн сүлжээгээр дамжин үндсэн байгууламж руу урсдаг. Цуглуулах системийн зураг төсөлд дараахь зүйлс орно.
– хоолойн материалын сонголт (зэврэлт/элэгдэлд тэсвэртэй),
– даралтын уналтыг багасгахын тулд диаметрийг тодорхойлох,
– худгийн талбай, хавхлагын станц, ус зайлуулах/агааржуулалтын системийг байрлуулах,
– дулааны тэлэлтийн нөхөн олговор (тэлэх гогцоо, тулгуур, зангуу).
c. Ялгагч ба цэвэрлэгч (Flash Steam-д зориулсан)
Гэнэтийн геотермаль цахилгаан станцад тусгаарлагч нь уур болон давсны уусмалыг ялгадаг. Цэвэрлэгч нь турбин руу орох өндөр чанартай уурыг хангахын тулд шингэний дуслыг багасгаж, ирний элэгдэлээс сэргийлдэг. Тусгаарлагчийн загвар нь урсгалын хурд, уурын фракц, даралтын хэлбэлзэл болон болзошгүй шилжилтийг харгалзан үздэг.
d. Турбин ба генераторууд
Геотермаль турбинууд нь уламжлалт бойлерийн уурынхаас ялгаатай уурын шинж чанарт зориулагдсан: конденсацлах боломжгүй хийн агууламж, зэврэлт, уурын чанарын хэлбэлзэл. Генератор болон синхрончлолын систем нь хамгаалалт (реле) болон өдөөлтийн систем зэрэг сүлжээний давтамж болон хүчдэлтэй тохирч байхаар бүтээгдсэн.
e. Конденсатор, хөргөлтийн цамхаг болон хөргөлтийн систем
Олон тооны геотермаль цахилгаан станцуудад турбины утааны уурыг үр ашгийг нэмэгдүүлэхийн тулд конденсацалдаг. Хөргөлтийн систем нь дараахь байж болно.
– нойтон хөргөх цамхаг (үр ашигтай боловч ус шаарддаг),
– агаарын хөргөлттэй конденсатор (ус хэмнэдэг боловч гүйцэтгэлд орчны температур нөлөөлдөг).
Хөргөлтийн системийн сонголт нь усны хүртээмж, цаг уурын нөхцөл, хүрээлэн буй орчны шаардлагаас хамаарна.
f. Хий зайлуулах систем
Конденсацлах боломжгүй хий (жишээлбэл, CO₂ болон H₂S) нь конденсаторын вакуумыг тасалдуулж болзошгүй. Тиймээс уурын тийрэлтэт эжектор эсвэл вакуум насос ашигладаг. H₂S-ийн хувьд агаарын чанарын дүрэм журмыг дагаж мөрдөхийн тулд ялгарлын хяналтын систем (жишээлбэл, цэвэрлэгч эсвэл тусгай исэлдүүлэх аргууд)-ийг ихэвчлэн суурилуулдаг.
g. Цахилгаан систем ба сүлжээний харилцан холболтууд
Цахилгаан байгууламжууд нь дараахь зүйлийг агуулдаг.
- шаталсан трансформатор,
– шилжүүлэгч станц,
– цахилгаан кабель, хамгаалалт болон SCADA,
– эрчим хүчний системийн судалгаа: ачааллын урсгал, богино холболт, гармоник ба тогтвортой байдал.
Сүлжээнд холбогдохын тулд дамжин өнгөрөх чадвар болон реактив чадлын зохицуулалт зэрэг сүлжээний дүрмийг дагаж мөрдөх шаардлагатай.
h. Хэмжих хэрэгсэл, хяналт, аюулгүй байдал
DCS/PLC нь үйл явцыг хянадаг бол SIS (Safety Instrumented System) нь чухал хамгаалалтад ашиглагддаг. Аюулгүй байдлын чухал талуудад дараахь зүйлс орно.
- хэт даралтын хамгаалалт,
– H₂S илрүүлэх,
- гал унтраах систем,
– асаах/унтраах журам болон онцгой байдлын хариу арга хэмжээ.
4. Материалын анхаарах зүйлс: Зэврэлт, хэмжээсжилт болон найдвартай байдал
Геотермаль шингэн нь хлорид, цахиурын давхар исэл, хүчиллэг хий агуулж болно. Хамгийн түгээмэл хоёр асуудал нь:
– Хоолой, хавхлага, тоног төхөөрөмжийн зэврэлт; материалын сонголт, бүрээс, дарангуйлагч, химийн хяналтаар дамжуулан зэврэлтийг бууруулах.
– Хоолойг бөглөрүүлж, гүйцэтгэлийг бууруулдаг царцдас (цахиурын/карбонатын тунадасжилт); температур/даралтын хяналт, химийн бодисын тун, цэвэрлэгээг хөнгөвчлөх загвараар багасгадаг.
Найдвартай байдал нь насосны нөөцлөлтийн дизайн, чухал цахилгаан систем, нөхцөл байдалд суурилсан засвар үйлчилгээний стратеги зэргээс шалтгаалдаг.
5. Суурилуулалтын үе шатууд: Барилгын ажлаас ашиглалтад оруулах хүртэл
а. Бэлтгэл болон барилгын ажил
Суурилуулалт нь зам барих, газрыг бэлтгэх, ус зайлуулах хоолой тавих, суурийг тавихаас эхэлдэг. Геотермийн олон талбай уулархаг бүсэд байрладаг тул геотехникийн төлөвлөлт, хөрсний гулсалтыг бууруулах нь чухал юм. Энэ үе шатанд худгийн талбай, үйлдвэрийн талбай, туслах байгууламж (цех, агуулах, кэмп) барих ажил багтана.
b. Үндсэн тоног төхөөрөмжийг суурилуулах
Салгагч, турбин, генератор, конденсатор, хөргөх цамхаг зэрэг тоног төхөөрөмжийг барилгын дарааллын дагуу суурилуулсан. Хүнд жин, байршил нь хүндрэлтэй байсан тул өргөх нь нарийн тоноглолын төлөвлөгөө шаарддаг байв. Ашиглалтын явцад хэт их чичиргээнээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд турбин-генераторын тохиргоог хийх нь нарийн ажил байв.
в. Шугам хоолой ба механик суурилуулалт
Уурын болон давсны уусмалын хоолойг дараахь зүйлийг харгалзан суурилуулсан болно.
– чанартай гагнуур болон NDT (рентген зураг/UT),
– журмын дагуу гидротест эсвэл хийн туршилт хийх,
– тулгуур, тэлэлтийн холбоос болон хавхлагыг суурилуулах,
– дулааны алдагдлыг бууруулж, ажилчдыг хамгаалах зориулалттай дулаалга.
d. Цахилгаан угсралт ба багаж хэрэгсэл
Ажилд цахилгаан кабель, тавиур, хавтан, трансформатор, унтраалга, газардуулга, хээрийн багаж хэрэгслийг (даралт/температур/урсгал) суурилуулах ажил багтана. Функциональ туршилтын өмнө багажийн тохируулга болон удирдлагын интеграцийг гүйцэтгэдэг.
e. Ашиглалтад оруулахаас өмнөх болон ашиглалтад оруулах
Энэ үе шат нь дараахь зүйлийг агуулна.
- хоолойг угаах, цэвэрлэх,
– турбины эргэлтийн туршилт (хаалт/эргэх араа),
– цахилгаан системийг аажмаар эрчим хүчээр хангах,
– уур үлээх (уурын шугамыг цэвэрлэхийн тулд),
– генераторуудыг сүлжээнд синхрончлох,
– гаралт болон дулааны хурдыг батлах гүйцэтгэлийн туршилт,
– үйл ажиллагааны тогтвортой байдлыг хангахын тулд найдвартай ажиллагааг хангана.
Амжилттай ашиглалтад оруулах нь салбар дундын зохицуулалт, аюулгүй ажиллагааны журмыг дагаж мөрдөхөөс ихээхэн хамаарна.
6. Зураг төсөл, барилгын ажлын байгаль орчин, нийгмийн талууд
Геотермийн цахилгаан станцууд нь ерөнхийдөө чулуужсан түлшнээс бага ялгаруулалттай байдаг ч зохицуулах шаардлагатай нөлөөлөлтэй хэвээр байна:
– H₂S болон үнэр: хяналт болон хяналтын систем шаардлагатай.
– Давсны уусмалын менежмент: аюулгүй шахалт нь гадаргын усны бохирдлоос сэргийлдэг.
– Өрөмдлөг болон уурын агааржуулалтын үеийн чимээ шуугиан: дуу намсгагч болон хуваарь гаргах замаар бууруулах.
– Биологийн олон янз байдал ба газар: ул мөрийн зураг төсөл, дамжуулах хоолойн зам, замын хүртээмж нь саад тотгорыг хамгийн бага байлгах ёстой.
Төслийн тогтвортой байдлыг хангахын тулд олон нийтийн оролцоо, орон нутгийн ашиг тусын тодорхой байдал, мэдээллийн ил тод байдал чухал юм.
7. Дүгнэлт
Геотермаль цахилгаан станцын зураг төсөл, угсралт нь усан сангийн шинжлэх ухаан, процессын инженерчлэл, механик инженерчлэл, цахилгааны инженерчлэл, байгаль орчны менежментийг хослуулсан олон салбарыг хамарсан ажил юм. Циклийн сонголт (флэш эсвэл хоёртын), үйлдвэрлэлийн шахах худгийн стратеги, хөргөлтийн системийн тохиргоо зэрэг эрт үеийн шийдвэрүүд нь өртөг, үр ашиг, урт хугацааны найдвартай байдалд нөлөөлнө. Суурилуулалтын үе шатанд гол бэрхшээлүүд нь ихэвчлэн нарийн төвөгтэй талбайн нөхцөл байдал, хоолойн чанар болон эргэлдэгч тоног төхөөрөмжийн уялдаа холбоо, хатуу чанд аюулгүй байдлын журмаас үүдэлтэй байдаг. Болгоомжтой төлөвлөлт, сахилга баттай гүйцэтгэлийн тусламжтайгаар геотермаль цахилгаан станцууд нь цэвэр цахилгаан эрчим хүчний тогтвортой эх үүсвэр болж, эрчим хүчний аюулгүй байдлыг дэмжиж, ялгарлыг бууруулж чадна.
Хэрэв та хүсвэл би энэ өгүүллийг Индонезийн нөхцөл байдалд тохируулан (зөвшөөрлийн үйл явц, ерөнхий стандарт, 55 МВт эсвэл 110 МВт-ын геотермаль цахилгаан станцын жишээ тохиргоо) эсвэл үйл явцын урсгалын диаграм (PFD) болон тоног төхөөрөмжийн жагсаалттай илүү техникийн хувилбарыг гаргаж болно.
