Генератор природного газа и пропана: в чем разница?

Генераторы природного газа и пропана используют газообразное топливо для производства электроэнергии, но они существенно различаются по поставке топлива, хранению, энергоемкости, эксплуатационным расходам и пригодности для промышленного применения..

Природный газ обычно поставляется по трубопроводу, что делает его привлекательным для объектов, которым требуется продолжительная работа генератора, где имеется надежная газовая инфраструктура. Пропан, также известный как сжиженный нефтяной газ, хранится на месте в резервуарах под давлением, что делает его полезным для удаленных объектов или мест, где нет подключения к природному газу.

DIYPOWER предлагает решения для промышленных газогенераторов для резервного, основного, непрерывного и распределенного энергоснабжения. В этом руководстве сравниваются генераторы на природном газе и пропане, чтобы помочь промышленным покупателям выбрать подходящее топливо для своего проекта.

Генератор природного газа и пропана: быстрое сравнение

Лучший выбор зависит от топливной инфраструктуры объекта , ожидаемого времени работы, профиля нагрузки, местных цен на топливо и требований к устойчивости..

Что такое генератор природного газа?

Генератор природного газа использует газообразное топливо, состоящее в основном из метана, для питания двигателя внутреннего сгорания.

Основной процесс:

Природный газ → Сгорание → Вращение двигателя → Генератор → Электричество

На многие промышленные объекты природный газ подается по существующему трубопроводу. Это снижает потребность в хранении жидкого топлива на месте и плановых поставках топлива.

Генераторы природного газа могут использоваться для:

• Резервное питание

• Основная власть

• Непрерывная генерация

• Распределенная мощность

• Комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ)

• Промышленные электростанции

Однако трубопроводный газ не следует рассматривать как неограниченный или гарантированный источник топлива. Доступность зависит от местной инфраструктуры, давления газа, пропускной способности трубопровода, состояния инженерных сетей и чрезвычайных обстоятельств.

Подробное объяснение рабочего процесса можно найти в статье « Как работает генератор природного газа?».

Вы также можете изучить генераторы природного газа DIYPOWER для конфигураций промышленных генераторов.

Что такое генератор пропана?

Генератор пропана работает на сжиженном нефтяном газе (СНГ), который хранится в виде жидкости под давлением и подается в двигатель в виде пара.

В отличие от трубопроводного природного газа, пропан можно хранить на месте.

Это делает его полезным для:

• Удаленные промышленные объекты

• Сельскохозяйственные операции

• Строительные площадки

• Места добычи полезных ископаемых

• Сельские объекты

• Резервные системы без трубопроводного газа

Основное ограничение — емкость хранилища.

Генератор пропана может продолжать работать только до тех пор, пока в баке остается достаточно топлива и поддерживается адекватное испарение.

Поэтому при длительных простоях или длительной промышленной эксплуатации при проектировании системы необходимо учитывать емкость резервуаров, логистику заправки и пиковую потребность в топливе.

Природный газ против пропана: 7 ключевых отличий

1. Подача топлива

Самая большая практическая разница между природным газом и пропаном заключается в том, как топливо попадает в генератор.

Природный газ обычно подается непрерывно по трубопроводу.

Это может уменьшить:

• Хранение топлива на территории

• Мониторинг резервуаров

• Планирование подачи топлива

• Требования к заправке

Однако объект должен иметь доступ к газовой сети с достаточным давлением и расходом.

Пропан хранится на месте.

Это обеспечивает большую независимость от инфраструктуры природного газа, но менеджеры объектов должны контролировать уровень топлива и организовывать поставки.

Для промышленных объектов ни один из вариантов не следует автоматически считать более надежным.

Вместо этого оцените:

Природный газ: надежность трубопровода + располагаемое давление + мощность

Пропан: емкость резервуара + надежность доставки + инфраструктура хранения.

Лучшее решение зависит от сайта.

2. Содержание энергии

Пропан содержит больше энергии на единицу объема газа, чем природный газ.

Согласно данным Управления энергетической информации США по преобразованию энергии , природный газ в среднем составляет около 1036 БТЕ на кубический фут , а пропан — примерно 91 452 БТЕ на галлон..

При сравнении сжиженного нефтяного газа в газообразной форме технические данные Агентства по охране окружающей среды показывают существенно более высокую теплотворную способность на стандартный кубический фут, чем у обычного природного газа.

Это означает, что пропану требуется меньший объем газа, чтобы обеспечить такое же количество топливной энергии.

Однако:

Более высокая плотность энергии ≠ более высокая эффективность генератора

Электрический КПД зависит от:

• Конструкция двигателя

• Размер генератора

• Стратегия сгорания

• Степень сжатия

• Нагрузка

• Воздушно-топливный контроль

• Условия эксплуатации

Поэтому не выбирайте пропан просто потому, что он содержит больше энергии на единицу объема.

Для получения дополнительной информации об эффективности генератора см. Насколько эффективен генератор природного газа?.

3. Расход топлива

Потребление природного газа и пропана не следует сравнивать только по объему топлива, поскольку они имеют разную теплоту сгорания.

Лучшим подходом является сравнение:

Потребление топливной энергии → Электрическая мощность

и:

Стоимость топлива за кВтч

Расход топлива генератора зависит от:

• Выход генератора

• КПД двигателя

• Процент загрузки

• Теплотворная способность топлива

• Условия окружающей среды

• Конфигурация двигателя

Например, два генератора, производящие одинаковую электрическую мощность 500 кВт, могут потреблять совершенно разные объемы топлива, получая при этом одинаковое количество топливной энергии.

Поэтому промышленным покупателям следует ознакомиться с данными производителя о расходе топлива по адресу:

• 25% нагрузка

• 50% нагрузка

• 75% нагрузка

• 100% нагрузка

вместо того, чтобы сравнивать только кубические футы или кубические метры.

Формулы расчета и примеры можно найти в статье « Сколько газа потребляет генератор?»..

4. Стоимость топлива

Что дешевле использовать: природный газ или пропан?

Универсального ответа не существует.

Стоимость эксплуатации зависит от:

• Местный тариф на природный газ

• Цена пропана с доставкой

• КПД генератора

• Нагрузка

• Годовое время работы

• Монтаж трубопровода

• Хранение пропана

• Обслуживание

• Местные налоги и сборы

Вместо сравнения только цен на топливо рассчитайте:

Почасовая стоимость топлива = Расход топлива в час × Цена топлива

Затем:

Стоимость топлива за кВтч = почасовая стоимость топлива ÷ электрическая мощность

Например, топливо может стоить дороже в расчете на физическую единицу, но при этом обеспечивать конкурентоспособные эксплуатационные расходы, если генератор использует это топливо эффективно.

Для интенсивного промышленного применения также рассчитайте:

Годовая стоимость топлива = Часовая стоимость топлива × Годовые часы работы

Это обеспечивает более полезную основу для сравнения природного газа и пропана.

5. Хранение и логистика топлива

Природный газ и пропан требуют совершенно разной инфраструктуры.

Природный газ

Генератор с питанием по трубопроводу обычно не требует наличия большого топливного бака на месте.

Однако проект должен проверить:

• Наличие трубопровода

• Давление газа

• Максимальный поток

• Диаметр трубы

• Падение давления

• Производительность счетчика

• Мощность регулятора

Для крупного промышленного генератора или электростанции с несколькими генераторами может потребоваться модернизация существующей газовой службы.

Пропан

Пропан требует хранения под давлением на месте.

При выборе размера резервуара следует учитывать:

• Расход топлива генератора

• Ожидаемое время работы

• Максимальная нагрузка

• Температура окружающей среды

• Обязательный резерв

• Частота доставки

• Доступное место для установки

Для критически важных объектов вопрос заключается не просто в наличии топлива, а в том, как долго объект сможет работать без пополнения запасов..

6. Работа в холодную погоду

Климат может влиять на конструкцию топливной системы.

Трубопроводный природный газ не зависит от наличия на объекте резервуара для сжиженного нефтяного газа, испаряющего жидкое топливо, что может упростить работу в некоторых холодных условиях.

Пропан должен испаряться перед тем, как попасть в типичный двигатель, работающий на газообразном топливе.

При понижении температуры давление паров пропана уменьшается. Для крупных генераторов с высокой потребностью в топливе важными становятся размер бака и паропроизводительность.

Поэтому установки на пропане в холодную погоду могут потребовать рассмотрения:

• Размер бака

• Уровень топлива

• Температура окружающей среды

• Скорость испарения

• Размеры регулятора

• Потребность в топливе

Это не означает, что пропан нельзя использовать в холодном климате. Это означает, что система хранения и подачи топлива должна быть рассчитана на необходимую нагрузку генератора и минимальную температуру на объекте.

7. Выбросы

Природный газ и пропан являются газообразными углеводородными топливами, но показатели выбросов зависят не только от типа топлива.

Важные факторы включают в себя:

• Технология двигателя

• Соотношение воздух-топливо

• Стратегия сгорания

• Нагрузка двигателя

• Катализатор

• Оборудование для контроля выбросов

• Применимые правила

Агентство по охране окружающей среды США отмечает, что комплектные системы ТЭЦ могут использовать природный газ, пропан и другие виды топлива, в то время как фактические выбросы NOx, CO, VOC и других зависят от топлива, технологии первичного двигателя и систем контроля выбросов.

Поэтому не думайте, что одно топливо автоматически обеспечивает лучшие показатели выбросов в каждом генераторе.

Для регулируемых промышленных проектов сравните фактическую сертификацию двигателя и данные о выбросах для конкретного генератора.

Эффективность генератора природного газа и пропана

Распространенное заблуждение заключается в следующем:

Пропан имеет больше энергии на кубический фут, поэтому генераторы пропана должны быть более эффективными.

Это не обязательно так.

Плотность энергии показывает, сколько химической энергии содержится в определенном количестве топлива.

КПД генератора показывает, какая часть этой топливной энергии становится полезной электроэнергией.

Использовать:

Электрический КПД = Выходная электрическая энергия ÷ Входная энергия топлива × 100%

Следовательно, эффективность генератора необходимо сравнивать, используя фактические данные о производительности двигателя, а не только плотность энергии топлива.

Для оценки промышленного генератора сравните:

• Электрический КПД

• Скорость нагрева

• Расход топлива при разных нагрузках

• Стоимость за произведенный кВтч

Это обеспечивает более значимое сравнение, чем просто БТЕ на кубический фут.

Природный газ или пропан в качестве резервного промышленного источника питания

Для резервной мощности могут подойти оба топлива.

Природный газ может подойти, если:

• Имеется надежная трубопроводная инфраструктура.

• Требуется увеличенное время работы

• Хранение топлива на территории нежелательно.

• Объект уже имеет достаточную мощность газа

• Требуется автоматический режим ожидания

Типичные области применения могут включать в себя:

• Производственные предприятия

• Коммерческие здания

• Дата-центры

• Склады

• Больницы

• Промышленные объекты

Пропан может подойти, если:

• Трубопроводный природный газ недоступен

• Объект находится удаленно

• Предпочтительно хранение топлива на территории.

• Время работы генератора может быть обеспечено за счет доступной емкости резервуара.

• Инфраструктура доставки СУГ надежна

Типичные области применения могут включать в себя:

• Удаленные промышленные объекты

• Сельское хозяйство

• Горное дело

• Сельские объекты

• Строительство

• Телекоммуникационные сайты

Правильный выбор должен основываться на фактической топливной инфраструктуре объекта и требуемой продолжительности простоя.

Природный газ против пропана для основной и непрерывной мощности

Экономия топлива становится более важной по мере увеличения годового количества часов работы генератора.

Для генератора, работающего только во время периодических отключений, небольшие различия в стоимости топлива могут иметь ограниченное влияние на жизненный цикл.

Для генератора, работающего тысячи часов в год, даже небольшая разница в:

• Скорость нагрева

• Цена топлива

• Электрический КПД

• Стоимость обслуживания

может создать значительную годовую разницу в затратах.

Поэтому проекты с высокой продолжительностью работы должны рассчитываться:

Годовой расход топлива

Годовая стоимость топлива

Стоимость топлива за кВтч

Стоимость обслуживания за час работы

Общая стоимость жизненного цикла

Природный газ может быть особенно привлекательным для высокопроизводительных применений, где существует достаточная пропускная способность трубопровода и благоприятная местная газовая экономика.

Пропан может оставаться ценным там, где трубопроводный газ недоступен или где хранение топлива на месте является важной частью стратегии устойчивости проекта.

Природный газ и пропан для ТЭЦ

Комбинированное производство тепла и электроэнергии может изменить способ оценки топливной эффективности.

Обычный генератор производит электричество, отводя при этом значительное количество тепла через выхлопную систему и систему охлаждения.

ТЭЦ улавливает часть этого тепла и использует его для:

• Технологический нагрев

• Горячая вода

• Пар

• Сушка

• Отопление помещений

Агентство по охране окружающей среды США объясняет , что системы ТЭЦ с поршневыми двигателями могут генерировать электроэнергию, рекуперируя тепло двигателя в качестве полезной тепловой энергии.

Для промышленных объектов, требующих как электроэнергии, так и тепла, это может улучшить общее использование топлива.

Природный газ широко используется для ТЭЦ из-за развитой газовой инфраструктуры во многих промышленных объектах, хотя Агентство по охране окружающей среды отмечает, что комплектные системы ТЭЦ также могут работать на пропане и других подходящих видах топлива.

Какое топливо лучше для удаленных промышленных объектов?

Для отдаленных мест без трубопроводной инфраструктуры пропан может предложить большое практическое преимущество, поскольку топливо можно хранить на месте.

Однако в проекте следует рассчитать:

Требуемое время работы × Часовой расход топлива = Требуемый запас топлива

Например, удаленному объекту, которому требуется несколько дней непрерывной работы генератора, может потребоваться значительное хранилище сжиженного нефтяного газа.

Учитывать:

• Емкость бака

• Расстояние доставки

• Доступ к дороге

• Сезонные условия

• Максимальная нагрузка генератора

• Аварийный запас топлива

В некоторых отдаленных промышленных проектах может потребоваться оценка дизельных, сжиженных нефтяных газов, природных газовых, биогазовых или гибридных энергетических систем.

Лучшим топливом является то, которое обеспечивает необходимое сочетание доступности, надежности, стоимости эксплуатации и ремонтопригодности..

Может ли генератор работать как на природном газе, так и на пропане?

Некоторые генераторные двигатели специально разработаны для работы на двух или нескольких видах топлива.

Однако природный газ и пропан имеют разные характеристики:

• Тепловая ценность

• Давление топлива

• Требования к потоку

• Требования к воздуху и топливу

• Конфигурации регулятора

Для промышленного оборудования не допускается перевод генератора с одного газообразного топлива на другое с использованием непроверенной типовой модификации.

Производитель двигателя должен утвердить конфигурацию топлива, а топливная система должна быть спроектирована для конкретного генератора.

Для крупных промышленных проектов, как правило, более подходящей является специально разработанная система, работающая на природном газе, сжиженном нефтяном газе или двухтопливной системе.

Как выбрать между природным газом и пропаном

Прежде чем выбирать топливо, оцените весь проект.

1. Проверьте наличие топлива.

Имеется ли трубопроводный природный газ?

Если да, подтвердите:

• Доступное давление

• Максимальный поток

• Коммунальная мощность

Если нет, определите, целесообразны ли доставка и хранение сжиженного нефтяного газа.

2. Определите режим работы генератора.

Обеспечит ли генератор:

• Аварийное резервное питание?

• Основная власть?

• Непрерывная мощность?

• ТЭЦ?

• Удаленная/автономная генерация?

При работе с большим количеством часов работы большее значение придается стоимости топлива и эффективности.

3. Рассчитайте необходимое время выполнения

Определите, как долго генератор должен работать без перерыва.

Для пропана:

Время работы напрямую связано с доступным запасом топлива.

Для природного газа:

Время работы зависит от постоянной доступности и пропускной способности трубопровода.

4. Рассчитайте стоимость топлива за кВтч

Не сравнивайте цены на топливо в одиночку.

Сравнивать:

Стоимость топлива за кВтч = Часовая стоимость топлива ÷ Мощность генератора

5. Учитывайте условия на месте

Оценивать:

• Температура окружающей среды

• Высота

• Вентиляция

• Доступное место для установки

• Требования к хранению топлива

• Местные коды

6. Оцените долгосрочные эксплуатационные затраты

Для высокопроизводительных промышленных систем сравните:

• Топливо

• Обслуживание

• Инфраструктура

• КПД генератора

• Интервалы между капитальными ремонтами

• Годовые часы работы

Самая низкая цена покупки не обязательно приводит к самой низкой стоимости жизненного цикла.

Контрольный список выбора промышленного природного газа или пропана

Решения DIYPOWER для промышленных газогенераторов

DIYPOWER предлагает генераторные решения для промышленного резервного, основного, непрерывного и распределенного энергоснабжения.

Для проектов по добыче природного газа важная информация включает в себя:

• Требуемая кВт/кВА

• Напряжение и частота

• Режим ожидания, основной или непрерывный режим работы

• Средняя и пиковая нагрузка

• Годовые часы работы

• Состав газа

• Давление газа

• Высота и температура места установки

• Требования к параллельной работе

• Требования ТЭЦ

Изучите генераторы природного газа DIYPOWER для индивидуальных генераторных установок.

Информацию о более крупных проектах распределенной генерации см. в разделе « Электростанции на природном газе DIYPOWER»..

Чтобы понять расход топлива перед выбором генератора, прочтите «Сколько газа использует генератор?».

Подробнее о вопросах эффективности см. в разделе « Насколько эффективен генератор природного газа?»..

Часто задаваемые вопросы

Что лучше для промышленного генератора: природный газ или пропан?

Ни одно из видов топлива не является в целом лучшим. Природный газ может быть привлекательным там, где надежная трубопроводная инфраструктура обеспечивает длительную эксплуатацию, а пропан может быть полезен для удаленных мест, требующих хранения топлива на месте.

Является ли пропан более эффективным, чем природный газ?

Не обязательно.

Пропан имеет более высокое содержание энергии на единицу объема газа, но эффективность генератора зависит от конструкции двигателя, нагрузки, стратегии сгорания и условий эксплуатации.

Плотность энергии и электрический КПД — это разные измерения.

Что дешевле использовать: природный газ или пропан?

Это зависит от местных цен на топливо, эффективности генератора, годового времени работы, инфраструктуры и технического обслуживания.

Сравните стоимость топлива за произведенный кВтч , а не только цену топлива.

Производит ли пропан больше энергии, чем природный газ?

Мощность генератора зависит от конструкции двигателя и утвержденного расхода топлива. Некоторые многотопливные двигатели могут иметь разную мощность на природном газе и пропане.

Всегда проверяйте спецификации производителя для конкретного двигателя.

Какое топливо лучше для непрерывной работы?

Природный газ может быть привлекательным для непрерывного производства при наличии достаточной пропускной способности трубопроводов и благоприятной газовой экономики.

Также можно использовать пропан, но длительная работа требует достаточного хранилища и надежных поставок топлива.

Какое топливо лучше для удаленных объектов?

Пропан легче использовать там, где нет газопровода, поскольку сжиженный нефтяной газ можно хранить на месте.

Однако требуемая емкость резервуара и логистика доставки должны рассчитываться исходя из ожидаемого времени работы и нагрузки генератора.

Может ли генератор использовать как природный газ, так и пропан?

Некоторые генераторы специально разработаны для работы на двух видах топлива.

Конверсию промышленного топлива следует выполнять только при поддержке производителя двигателя и при условии, что он правильно спроектирован с учетом требуемого давления газа, расхода, средств управления и системы сгорания.

Работает ли пропан в холодную погоду?

Да, но низкие температуры снижают давление паров пропана и могут повлиять на способность к испарению.

Крупные генераторные установки должны выбирать размеры оборудования для хранения сжиженного нефтяного газа и подачи топлива в соответствии с минимальной ожидаемой температурой окружающей среды и максимальной потребностью генератора в топливе.

Сколько природного газа потребляет промышленный генератор?

Потребление зависит от размера генератора, нагрузки, эффективности двигателя и теплоты сгорания газа.

См. DIYPOWER . формулы и примеры расчетов в Руководстве по расходу топлива для генераторов природного газа

Можно ли использовать природный газ и пропан для ТЭЦ?

Да, в зависимости от двигателя и конструкции системы.

Агентство по охране окружающей среды определяет природный газ как обычное топливо для ТЭЦ и отмечает, что пропан и другие виды топлива также могут использоваться в подходящих блочных системах ТЭЦ.

Заключение

Основное различие между генератором природного газа и генератором пропана заключается не только в том, какое топливо содержит больше энергии.

Наиболее важными различиями являются поставка топлива, его хранение, время работы, местные затраты, инфраструктура и требования к месту эксплуатации..

Природный газ может хорошо подходить для промышленных объектов с адекватной трубопроводной инфраструктурой и расширенными эксплуатационными требованиями. Пропан обеспечивает хранение топлива на месте и может быть практичным вариантом для удаленных объектов, не имеющих доступа к природному газу.

Для промышленных проектов сравните всю систему:

Наличие топлива + КПД генератора + Стоимость топлива за кВтч + Требуемое время работы + Инфраструктура + Техническое обслуживание

DIYPOWER предлагает решения для промышленных газогенераторов для различных требований к резервному, основному, непрерывному и распределенному питанию. Согласование генератора и топливной системы с фактической нагрузкой, условиями на объекте, топливной инфраструктурой и ожидаемыми часами работы более важно, чем выбор топлива, основанный только на плотности энергии.