从“杀手”湖发电的赌博

溅射波

基伍瓦特Kibuye的一座26.2兆瓦的发电厂,卢旺达旨在帮助降低基伍湖超压气体爆发的风险。第一个集成甲烷气体提取和生产设施已成为一个重要的区域电力生产商。

位于大裂谷西支的两个火山区之间,在卢旺达和刚果民主共和国(DRC)之间的边界上,是1,040平方英里的波光粼粼的水域,海岸参差不齐,其风景如画的环境掩盖了其被称为“的事实杀手湖。”“

那是因为基伍湖,东非五大湖的一部分,是一个深达485米(m)的Meromictic湖。与浅湖相比,风力驱动的水流常年保持水的混合,在默默西克湖,水流不再能够克服顶部和底部水域之间的密度差,所以它们会分层。

基伍湖底部的大部分水吸收高浓度的二氧化碳(CO)来自地下深处岩浆热泉,微生物转化了大部分的一氧化碳甲烷。这些溶解气体在湖底的压力下被溶解:研究表明高达250-300立方公里(公里)的二氧化碳50-55立方公里的甲烷被困在湖的深水中。然而,如果高浓度区向地表移动,气体就会出现,一个被称为石灰喷发的过程,或“翻倒。”由于该地区经常发生大规模地震事件和火山喷发,并且考虑到甲烷具有高分压,已知基伍湖经历了剧烈的倾覆。地质学家认为它们大约每1个月发生一次在基伍湖。一千年了,这湖又成熟了。

这种担心是建立在最近,喀麦隆两个小得多的火山湖突然脱气。1984年8月,CO在莫农湖爆发,被认为是滑坡造成的,窒息37人。1986年8月,尼奥斯湖的一个更为灾难性的事件——一个气体云在一个高度超过80米的巨大喷泉中爆发,导致1,伤亡746人,损失8人以上,000牲畜,并促使国际社会作出反应,其中包括联合国教育部组织的一次会议,科学的,和文化组织(教科文组织)在1987年初。

科学家注意到基伍湖,它们的水和溶解气体沿着五个盆地的垂直剖面聚集,是2,比尼奥斯湖大1000倍,但是基伍湖离批判性的一氧化碳饱和度甲烷和漏斗状的尼奥斯湖相比,当它爆发的时候已经饱和了。然而,2002年1月后,对基伍湖倾覆的担忧加剧,尼拉贡戈火山是地球上最活跃的火山之一,它从刚果北部海岸向湖中注入了大量的熔岩流。这一事件引发了人们的担忧,即溶解气体(尤其是甲烷)的增加可能会在80至200年内引发一次褐铁矿事件,对大约350万的河岸人口构成危险。

基瓦瓦特

雄心勃勃的解决方案

卢旺达政府和刚果民主共和国,在国际努力的支持下,在事故发生后的几年里,为了降低超压气体爆炸的风险,采取了高速档。同时,缓解因系统内技术损失严重而恶化的电力危机,卢旺达在私营部门的参与下加快了基伍湖甲烷储量的开发。其领导人于2002年7月与苏格兰注册的Dane Associates签署了一份关于35兆瓦项目的谅解备忘录(最终,Kibuye Power 1(KP1)有限公司将在自建-运营基础上开发一项供应高达200兆瓦的特许权。(丹麦和卢旺达政府之间的一个70-30合资企业)。芬兰电力设备制造商W_rtsil_公司是为项目提供设备,以及操作和维护。然而,2007,尽管一个3.6兆瓦的试点已经开始在湖岸发电,政府要求离婚“来自丹麦,声称该公司未能提供当时300万美元的详细信息。”项目前成本。”“

2009,卢旺达转向了2005年在纽约成立的(现在在伦敦上市)轮廓外科,签署了一项价值3.25亿美元的两阶段计划,该计划包括综合沼气提取和生产设施,以及容量达到100兆瓦的相关发电厂。项目的第一阶段为1.42亿美元(最终总额为2.2亿美元),“基伍瓦特“需要一艘750吨的驳船来容纳一个采气设施,以及一座26兆瓦发电厂,包括由W_rtsil_供应的3台20缸34SG燃气发电机组。该项目计划于2012年投入使用。

必须克服的第一个壮举是评估项目的技术可行性,哪个轮廓球模型和测试”基于最先进的计算机模拟软件和现有的科学研究数据和KP1试验厂的观察数据,“公司告诉我功率在九月。

然后于2011年8月开始施工。在建造发电厂的时候,淹没了浮式甜气管道,搭建了浮式生产平台。一项需要工程的任务,采购,安装,最后,调试气体处理设备和平台系泊系统。“此外,包括港口设施在内的整个配套基础设施必须设计和建造,“公司注意到。

可以预见,第一个同类项目充满了挑战。“除了发电厂,所有其他结构和设施都是新颖的应用,没有其他地方的经验,“它说。“无配套基础设施,机器,或者当地有人力资源。”加之于此,离最近港口的距离超过2.000公里。

糖醋法

该项目最重要的特点可能是其天然气开采设施,于2015年12月开始运营。距海岸13.5公里,这个设施被拴在湖底。它通过自动虹吸法提取甲烷,当泵通过大型抽气立管从湖底资源区(355 m以下)抽取含气水时启动自动虹吸法。直到它到达水平安装的气体分离器,位于平台下方20米处。

Kivuwatt的气体提取工艺是一种自动虹吸管工艺。礼貌:轮廓球

Kivuwatt的气体提取工艺是一种自动虹吸管工艺。礼貌:轮廓球

当水通过立管输送时,水中最初是甲烷(CH)的气体)然后CO硫化氢从240米深处向上冒出气泡。“脱气然后将水重新注入湖中,安全地与一氧化碳重新分层满载水的分离气体-酸性气体-然后通过一系列洗涤塔和洗涤水输送,从湖面(深度约40 m)提取。气体向上流动,冲洗水向下流过一系列托盘,其过程旨在溶解不需要的CO。以及硫化氢进入洗涤水中。结果得到一种90%左右的含糖气体。,剩下的是一氧化碳和氮。然后压缩气体,干燥的,运到发电厂。

“由于此类项目没有先例,因此估计可用于该项目的天然气量只是理论上的。“轮廓球说。公司注意到收割系统和气体净化系统新颖独特,“以及到海岸的运送系统,采用聚乙烯水下浮动管道,也是“创新。”“

利用权力威胁

W·R·茨西尔,设计,提供,对发电厂的34SG发动机进行了微调,2015年12月上线,说,发动机的最佳热值比正常天然气低(图1)。“这有助于缩小开采驳船的规模,降低发电成本,“它说。

KivuWatt发电厂由三台W_rtsil_34SG发动机提供动力,这些发动机依靠从Kivu湖深处提升的甲烷气运行。
1。针对湖泊甲烷进行了优化。W_rtsil_的三个34SG发动机经过优化,可在Kivu湖的气体上运行,比天然气热值低。礼遇:W_rtsil_

该公司指出,它必须纯粹依靠计算机模拟,并且很多猜测”在设计阶段,由于对Kivu湖的气体和水分离技术知之甚少。腐蚀也是一个问题,因为湖水是酸性的。另一个挑战是确保这一过程不会破坏湖中的生物平衡。

当KivuWatt正式开始运营,生产可靠且可负担得起的电力,正如卢旺达所设想的那样,最终落后于计划三年,超出预算近7200万美元。但是,尽管发展时间很长,随之而来的困难,在KivuWatt运营的三年内,获得的整形外科的经验已经得到了实质性的回报。“KivuWatt已经学习并积累了[天然气]开采方面的经验,并能够通过小规模改造将实际天然气开采设施的容量从26.2兆瓦增加到34兆瓦。“公司说。

基瓦瓦特卢旺达轮廓全球维米欧.

“工程师设计的天然气开采设施能够持续开采26兆瓦当量的天然气,但实际上,我们发现天然气开采设施的实际容量为34兆瓦,相当于天然气。我们建议通过增加发电厂的容量来利用这一额外的天然气容量,增加一个额外的引擎,以及满足天然气开采设施容量的管道。”该公司补充说,它准备动员其完整的开发团队来开发项目的第二阶段。最终达到100兆瓦,但是“这一增长阶段取决于卢旺达能源计划和卢旺达消耗这一额外电力的能力。”“

现在,至少,KivuWatt似乎已经为更多的项目打开了水源。2018年8月,独立电力生产商Symbion Power,获得了在基伍湖上交付两个项目的权利,宣布将克拉克能源公司作为Kivu 56的首选投标商,一个56兆瓦的项目,将3.6兆瓦的KP1试点扩大到25兆瓦。克拉克将向该项目交付通用电气的J620 3兆瓦的詹巴赫(Jenbacher)天然气发动机。ω

-Sonal Patel是一名权威助理编辑。