Zloženie plynovej turbíny. Čo je lepšie, spoľahlivejšie, hospodárnejšie pre autonómnu elektráreň: pohonné jednotky s plynovým piestom alebo plynovou turbínou? Plynové piestové jednotky vs. motory s plynovou turbínou - závery

Parná turbína. Pokusy navrhnúť parnú turbínu, ktorá by mohla konkurovať parnému stroju až do polovice 19. storočia. boli neúspešné, pretože bolo možné premeniť len malý zlomok kinetickej energie prúdu pary na mechanickú energiu rotácie turbíny. Ide o to, že vynálezcovia

nebrali sme do úvahy závislosť účinnosti turbíny od pomeru rýchlosti pary a lineárnej rýchlosti lopatiek turbíny.

Zistime, pri akom pomere rýchlosti prúdu plynu a lineárnej rýchlosti lopatky turbíny dôjde k najkompletnejšiemu prenosu kinetickej energie prúdu plynu na lopatku turbíny (obr. 36). Keď sa kinetická energia pary úplne prenesie na lopatku turbíny, rýchlosť prúdu vzhľadom k Zemi by sa mala rovnať nule, t.j.

V referenčnom rámci pohybujúcom sa rýchlosťou je rýchlosť prúdu: .

Pretože v tomto referenčnom rámci je lopatka v momente interakcie s prúdom nehybná, rýchlosť prúdu po elastickom odraze zostáva nezmenená v absolútnej hodnote, ale mení smer na opačný:

Opätovným prechodom na referenčný rámec spojený so Zemou získame rýchlosť prúdu po odraze:

Odvtedy

Zistili sme, že k úplnému prenosu kinetickej energie prúdu na turbínu dôjde za predpokladu, že lineárna rýchlosť lopatiek turbíny je polovičná oproti rýchlosti prúdu Prvá parná turbína, ktorá našla praktické uplatnenie, bola vyrobená v r. Švédsky inžinier Gustav Laval v roku 1889. ot./min

Ryža. 36. Prenos kinetickej energie prúdu pary na lopatku turbíny

Vysoká výstupná rýchlosť plynu, dokonca aj pri stredných poklesoch tlaku, približne 1200 m/s, vyžaduje efektívnu prácu turbína, ktorá dáva svojim lopatkám lineárnu rýchlosť asi 600 m/s. Preto na dosiahnutie vysokých hodnôt účinnosti musí byť turbína vysokorýchlostná. Zotrvačnú silu pôsobiacu na lopatku turbíny s hmotnosťou 1 kg, umiestnenú na ráfiku rotora s polomerom 1 m, možno ľahko vypočítať pri rýchlosti lopatky 600 m/s:

Vzniká zásadný rozpor: pre ekonomickú prevádzku turbíny sú potrebné nadzvukové otáčky rotora, pri takýchto otáčkach však bude turbína zničená zotrvačnými silami. Na vyriešenie tohto rozporu je potrebné navrhnúť turbíny, ktoré sa otáčajú rýchlosťou menšou ako je optimálna, ale aby sa naplno využila kinetická energia prúdu pary, urobiť ich viacstupňové namontovaním niekoľkých rotorov so zväčšujúcim sa priemerom na spoločný hriadeľ. Para kvôli nedostatočne vysokej rýchlosti otáčania turbíny odovzdáva rotoru menšieho priemeru len časť svojej kinetickej energie. Potom sa para odvádzaná v prvom stupni posiela do druhého rotora s väčším priemerom, pričom jeho lopatkám dodáva časť zostávajúcej kinetickej energie atď. Odpadová para kondenzuje v chladiči-kondenzátore a teplá voda sa posiela do kotol.

Cyklus zariadenia parnej turbíny v súradniciach je znázornený na obrázku 37. V kotle prijíma pracovná kvapalina množstvo tepla, zahrieva sa a expanduje pri konštantnom tlaku (AB izobara). V turbíne sa para adiabaticky rozširuje (BC adiabat), pričom vykonáva prácu na otáčanie rotora. V chladiči, ktorý je umývaný napríklad riečnou vodou, para odovzdáva množstvo tepla vode a kondenzuje pri konštantnom tlaku. Tento proces zodpovedá izobare. Teplá voda z kondenzátora sa čerpá do kotla. Tento proces zodpovedá izochore, ako je vidieť, cyklus parnej turbíny je uzavretý. Práca vykonaná parou v jednom cykle sa číselne rovná ploche obrázku ABCD.

Moderné parné turbíny majú vysokú účinnosť kinetickej konverzie

Ryža. 37. Schéma pracovného cyklu zariadenia parnej turbíny

energiu prúdu pary na mechanickú energiu, mierne presahujúcu 90 %. Preto elektrické generátory takmer všetkých tepelných a jadrové elektrárne sveta, ktoré poskytujú viac ako 80 % všetkej vyrobenej elektriny, sú poháňané parnými turbínami.

Keďže teplota pary používanej v moderných zariadeniach s parnými turbínami nepresahuje 580 C (teplota ohrievača) a teplota pary na výstupe z turbíny zvyčajne nie je nižšia ako 30 °C (teplota chladiča), maximálna účinnosť parná turbína ako tepelný stroj sa rovná:

a reálne hodnoty účinnosti kondenzačných elektrární s parnou turbínou dosahujú len okolo 40 %.

Výkon moderných energetických jednotiek kotol - turbína - generátor dosahuje kW. Ďalším v poradí v 10. päťročnici je výstavba pohonných jednotiek s výkonom do kW.

Parné turbínové motory sú široko používané vo vodnej doprave. Ich využitie v pozemnej doprave, a ešte viac v letectve, je však brzdené potrebou pece a kotla na výrobu pary, ako aj veľkého množstva vody na použitie ako pracovnej tekutiny.

plynové turbíny. Myšlienka eliminácie pece a kotla v tepelnom motore s turbínou prenesením miesta spaľovania paliva do samotnej pracovnej tekutiny už dlho zamestnávala dizajnérov. Ale vývoj takýchto spaľovacích turbín, v ktorých pracovnou tekutinou nie je para, ale vzduch expandujúci z ohrevu, bol obmedzený nedostatkom materiálov schopných pracovať po dlhú dobu pri vysokých teplotách a vysokom mechanickom zaťažení.

Zariadenie s plynovou turbínou pozostáva zo vzduchového kompresora 1, spaľovacích komôr 2 a plynovej turbíny 3 (obr. 38). Kompresor pozostáva z rotora namontovaného na rovnakej osi ako turbína a pevnej vodiacej lopatky.

Keď turbína beží, rotor kompresora sa otáča. Lopatky rotora sú tvarované tak, že pri otáčaní tlak pred kompresorom klesá a po ňom stúpa. Vzduch je nasávaný do kompresora a jeho tlak za prvým radom lopatiek rotora sa zvyšuje. Za prvým radom lopatiek rotora sa nachádza rad lopatiek stacionárnej rozvádzacej lopatky kompresora, pomocou ktorej sa mení smer pohybu vzduchu a je možné ho ďalej stláčať pomocou lopatiek druhého stupňa rotora. , atď . Niekoľko stupňov lopatiek kompresora zaisťuje 5-7 násobné zvýšenie tlaku vzduchu .

Proces kompresie prebieha adiabaticky, takže teplota vzduchu výrazne stúpa a dosahuje 200 ° C alebo viac.

Ryža. 38. Zariadenie závodu s plynovou turbínou

Stlačený vzduch vstupuje do spaľovacej komory (obr. 39). Zároveň sa do nej cez trysku pod vysokým tlakom vstrekuje kvapalné palivo - petrolej, vykurovací olej.

Pri spaľovaní paliva vzduch, ktorý slúži ako pracovná tekutina, dostáva určité množstvo tepla a zahrieva sa na teplotu 1500-2200 ° C. K ohrievaniu vzduchu dochádza pri konštantnom tlaku, takže vzduch sa rozpína ​​a jeho rýchlosť sa zvyšuje.

Vzduch a produkty spaľovania pohybujúce sa vysokou rýchlosťou sa posielajú do turbíny. Prechádzajú zo stupňa na stupeň a odovzdávajú svoju kinetickú energiu lopatkám turbíny. Časť energie prijatej turbínou sa využíva na otáčanie kompresora, zvyšok sa využíva napríklad na otáčanie vrtule lietadla alebo rotora elektrického generátora.

Na ochranu lopatiek turbíny pred deštruktívnym pôsobením horúceho a vysokorýchlostného prúdu plynu do spaľovacej komory

Ryža. 39. Spaľovacia komora

kompresorom sa prečerpá podstatne viac vzduchu, ako je potrebné na úplné spálenie paliva. Vzduch vstupujúci do spaľovacej komory za zónou spaľovania paliva (obr. 38) znižuje teplotu prúdu plynu smerujúceho na lopatky turbíny. Zníženie teploty plynu v turbíne vedie k zníženiu účinnosti, takže vedci a dizajnéri hľadajú spôsoby, ako zvýšiť Horná hranica prevádzková teplota v plynovej turbíne. V niektorých moderných leteckých motoroch s plynovou turbínou dosahuje teplota plynu pred turbínou 1330 °C.

Odpadový vzduch spolu so splodinami horenia s tlakom blízkym atmosférickému a teplotou nad 500 °C pri rýchlosti nad 500 m/s sa zvyčajne uvoľňuje do atmosféry alebo sa pre zvýšenie účinnosti posiela do tepla výmenník, kde odovzdá časť tepla na ohrev vzduchu vstupujúceho do spaľovacej komory .

Cyklus prevádzky zariadenia s plynovou turbínou na schéme je znázornený na obrázku 40. Proces stláčania vzduchu v kompresore zodpovedá adiabatu AB, proces zahrievania a expanzie v spaľovacej komore zodpovedá izobare BC. Adiabatický proces expanzie horúceho plynu v turbíne predstavuje rez CD, proces ochladzovania a zmenšovania objemu pracovnej tekutiny predstavuje izobara DA.

Účinnosť zariadení s plynovou turbínou dosahuje 25-30%. Motory s plynovou turbínou nemajú objemné parné kotly, ako sú parné stroje a parné turbíny, neexistujú žiadne piesty a mechanizmy, ktoré premieňajú vratný pohyb na rotačný pohyb, ako sú parné stroje a spaľovacie motory. Preto motor s plynovou turbínou zaberá trikrát menej miesta ako dieselový motor s rovnakým výkonom a jeho merná hmotnosť (pomer hmotnosti k výkonu) je 6–9-krát menšia ako u leteckého piestového spaľovacieho motora. Kompaktnosť a rýchlosť v kombinácii s vysokým výkonom na jednotku hmotnosti určili prvú prakticky dôležitú oblasť použitia motorov s plynovou turbínou - letectvo.

Lietadlá s vrtuľou namontovanou na hriadeli motora s plynovou turbínou sa objavili v roku 1944. Takéto známe lietadlá ako AN-24, TU-114, IL-18, AN-22 - "Antey" majú turbovrtuľové motory.

Maximálna hmotnosť Antey pri štarte je 250 ton, nosnosť je 80 ton alebo 720 cestujúcich,

Ryža. 40. Schéma pracovného cyklu zariadenia s plynovou turbínou

rýchlosť 740 km/h, výkon každého zo štyroch motorov kW.

Motory s plynovou turbínou začínajú vo vodnej doprave, najmä na lodiach, nahrádzať motory s parnou turbínou. námorníctvo. Prechod od dieselových motorov na plynové turbíny umožnil štvornásobne zvýšiť nosnosť krídlových krídel, z 50 na 200 ton.

Na ťažké vozidlá sú inštalované motory s plynovou turbínou s výkonom 220-440 kW. V ťažobnom priemysle sa testuje 120-tonový BelAZ-549V s motorom s plynovou turbínou.

Vývoj nových typov plynových turbín, rastúci dopyt po plyne v porovnaní s inými druhmi paliva, rozsiahle plány priemyselných odberateľov na vytváranie vlastných kapacít spôsobujú rastúci záujem o výstavbu plynových turbín.

R Trh malej generácie má veľké vyhliadky na rozvoj. Odborníci predpovedajú nárast dopytu po distribuovanej energii z 8 % (v súčasnosti) na 20 % (do roku 2020). Tento trend sa vysvetľuje relatívne nízkou tarifou za elektrinu (2-3 krát nižšou ako tarifa za elektrinu z centralizovanej siete). Okrem toho, podľa Maxima Zagornova, člena generálnej rady Delovaya Rossiya, prezidenta Asociácie maloobjemovej výroby elektriny z Uralu, riaditeľa skupiny spoločností MKS, je malá výroba spoľahlivejšia ako sieť: v r. v prípade havárie na vonkajšej sieti sa dodávka elektriny nezastaví. Ďalšou výhodou decentralizovanej energetiky je rýchlosť uvedenia do prevádzky: 8-10 mesiacov, na rozdiel od 2-3 rokov na vytvorenie a pripojenie sieťových vedení.

Denis Čerepanov, spolupredseda výboru pre energetiku Delovaya Rossija, tvrdí, že budúcnosť patrí jej vlastnej generácii. Podľa prvého podpredsedu Výboru Štátnej dumy pre energetiku Sergeja Yesyakova je v prípade distribuovanej energie v energeticko-spotrebiteľskom reťazci rozhodujúcim článkom spotrebiteľ, nie energetický sektor. Pri vlastnej výrobe elektriny spotrebiteľ deklaruje potrebné kapacity, konfigurácie a dokonca aj druh paliva, čím zároveň ušetrí cenu za jeden kilowatt prijatej energie. Odborníci sa okrem iného domnievajú, že ďalšie úspory možno dosiahnuť, ak je elektráreň prevádzkovaná v kogeneračnom režime: termálna energia ide na kúrenie. Potom sa doba návratnosti výrobnej elektrárne výrazne skráti.

Najaktívnejšie sa rozvíjajúcou oblasťou distribuovanej energie je výstavba nízkokapacitných elektrární s plynovou turbínou. Elektrárne s plynovou turbínou sú určené na prevádzku v akýchkoľvek klimatických podmienkach ako hlavný alebo záložný zdroj elektriny a tepla pre priemyselné a domáce objekty. Použitie takýchto elektrární v odľahlých oblastiach vám umožňuje dosiahnuť značné úspory odstránením nákladov na výstavbu a prevádzku dlhých elektrických vedení a v centrálnych oblastiach - zvýšiť spoľahlivosť dodávok elektriny a tepla do jednotlivých podnikov a organizácií a území. ako celok. Zvážte niektoré plynové turbíny a plynové turbínové jednotky, ktoré ponúkajú známi výrobcovia na výstavbu plynových turbínových elektrární na ruskom trhu.

General Electric

Riešenia GE pre veterné turbíny sú vysoko spoľahlivé a vhodné pre aplikácie v širokej škále priemyselných odvetví, od ropy a zemného plynu až po verejné služby. V malej výrobe sa aktívne využívajú najmä plynové turbínové jednotky GE radu LM2500 s výkonom 21 až 33 MW a účinnosťou až 39 %. LM2500 sa používa ako mechanický pohon a pohon elektrocentrály, pracujú v elektrárňach v jednoduchom, kombinovanom cykle, kogeneračnom režime, na pobrežných plošinách a potrubiach.

Za posledných 40 rokov boli turbíny GE tejto série najpredávanejšími turbínami vo svojej triede. Celkovo bolo na svete nainštalovaných viac ako 2000 turbín tohto modelu s celkovou prevádzkovou dobou viac ako 75 miliónov hodín.

Kľúčové vlastnosti turbín LM2500: ľahký a kompaktný dizajn pre rýchlu inštaláciu a jednoduchú údržbu; dosiahnutie plného výkonu od okamihu spustenia za 10 minút; vysoká účinnosť (v jednoduchom cykle), spoľahlivosť a dostupnosť vo svojej triede; možnosť využitia dvojpalivových spaľovacích komôr na destilát a zemný plyn; možnosť použitia petroleja, propánu, koksárenského plynu, etanolu a LNG ako paliva; nízke emisie NOx využívajúce spaľovacie komory DLE alebo SAC; faktor spoľahlivosti - viac ako 99%; faktor pripravenosti - viac ako 98%; Emisie NOx - 15 ppm (modifikácia DLE).

Poskytovať zákazníkom spoľahlivú podporu po celú dobu životný cyklus výrobné zariadenia Spoločnosť GE otvorila špecializované centrum energetických technológií v Kaluge. Zákazníkom ponúka najmodernejšie riešenia pre údržbu, kontrolu a opravu plynových turbín. Spoločnosť má zavedený systém manažérstva kvality v súlade s norma ISO 9001.

Kawasaki Heavy Industries

Japonská spoločnosť Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) je diverzifikovaná strojárska spoločnosť. Významné miesto v jej výrobnom programe zaujímajú plynové turbíny.

V roku 1943 Kawasaki vytvorila prvý japonský motor s plynovou turbínou a teraz je jedným z uznávaných svetových lídrov vo výrobe plynových turbín s malým a stredným výkonom, pričom nazhromaždila referencie pre viac ako 11 000 inštalácií.

S ekologickosťou a efektívnosťou ako prioritou spoločnosť urobila veľké pokroky vo vývoji technológií plynových turbín a aktívne sleduje sľubný vývoj, a to aj v oblasti nových zdrojov energie ako alternatívy k fosílnym palivám.

S dobrými skúsenosťami v kryogénnych technológiách, technológiách výroby, skladovania a prepravy skvapalnených plynov, Kawasaki aktívne skúma a vyvíja v oblasti využitia vodíka ako paliva.

Spoločnosť už má najmä prototypy turbín, ktoré využívajú vodík ako prísadu do metánového paliva. V budúcnosti sa počíta s turbínami, u ktorých, oveľa energeticky efektívnejšie a absolútne ekologickejšie, vodík nahradí uhľovodíky.

Séria GTU Kawasaki GPB sú navrhnuté pre prevádzku so základným zaťažením, vrátane schém paralelnej aj izolovanej siete, pričom výkonový rozsah je založený na strojoch od 1,7 do 30 MW.

IN modelový rad existujú turbíny, ktoré využívajú vstrekovanie pary na potlačenie škodlivých emisií a využívajú technológiu DLE upravenú inžiniermi spoločnosti.

Elektrická účinnosť v závislosti od výrobného cyklu a výkonu od 26,9 % pre GPB17 a GPB17D (turbíny M1A-17 a M1A-17D) do 40,1 % pre GPB300D (turbína L30A). Elektrický výkon - od 1700 do 30 120 kW; tepelný výkon - od 13 400 do 8970 kJ / kWh; teplota výfukových plynov - od 521 do 470 ° C; spotreba výfukových plynov - od 29,1 do 319,4 tisíc m3 / h; NOx (pri 15 % O2) - 9/15 ppm pre plynové turbíny M1A-17D, M7A-03D, 25 ppm pre turbínu M7A-02D a 15 ppm pre turbíny L20A a L30A.

Pokiaľ ide o účinnosť, plynové turbíny Kawasaki, každá vo svojej triede, sú buď svetovým lídrom, alebo jedným z lídrov. Celková tepelná účinnosť energetických jednotiek v kogeneračných konfiguráciách dosahuje 86 – 87 %. Spoločnosť vyrába množstvo GTU v dvojpalivových verziách (zemný plyn a kvapalné palivo) s automatickým prepínaním. V súčasnosti sú medzi ruskými spotrebiteľmi najžiadanejšie tri modely plynových turbín - GPB17D, GPB80D a GPB180D.

Plynové turbíny Kawasaki sa vyznačujú: vysokou spoľahlivosťou a dlhou životnosťou; kompaktný dizajn, ktorý je obzvlášť atraktívny pri výmene zariadení existujúcich výrobných zariadení; jednoduchosť údržby vďaka delenej konštrukcii tela, odnímateľným horákom, optimálne umiestneným kontrolným otvorom atď., čo zjednodušuje kontrolu a údržbu, a to aj zo strany personálu užívateľa;

Šetrnosť k životnému prostrediu a hospodárnosť. Spaľovacie komory turbín Kawasaki sú navrhnuté s použitím najpokročilejších techník na optimalizáciu spaľovacieho procesu a dosiahnutie najlepšej účinnosti turbíny, ako aj na zníženie NOx a iných škodlivých látok vo výfukových plynoch. Environmentálny výkon sa zlepšuje aj použitím pokročilej technológie potlačenia suchých emisií (DLE);

Použiteľnosť široký rozsah palivá. Možno použiť zemný plyn, petrolej, motorovú naftu, ľahký vykurovací olej typu "A", ako aj súvisiace ropný plyn;

Spoľahlivý popredajný servis. Vysoká úroveň služieb vrátane bezplatný systém online monitoring (TechnoNet) s poskytovaním správ a prognóz, technickou podporou vysokokvalifikovaného personálu, ako aj výmenou motora s plynovou turbínou výmenou počas generálnej opravy (odstávka plynovej turbíny sa skráti na 2 -3 týždne) atď.

V septembri 2011 predstavila Kawasaki najnovší systém spaľovacej komory, ktorá znížila emisie NOx na menej ako 10 ppm pre motor s plynovou turbínou M7A-03, čo je ešte menej, ako vyžadujú súčasné predpisy. Jedným z dizajnových prístupov spoločnosti je vytvorenie nového zariadenia, ktoré spĺňa nielen moderné, ale aj budúce, prísnejšie požiadavky na ochranu životného prostredia.

Vysoko účinná 5 MW plynová turbína GPB50D s turbínou Kawasaki M5A-01D využíva najnovšie overené technológie. Vysoká účinnosť zariadenia ho robí optimálnym pre elektrinu a kogeneráciu. Kompaktný dizajn GPB50D je tiež obzvlášť výhodný pri modernizácii existujúcich zariadení. Menovitá elektrická účinnosť 31,9 % je najlepšia na svete spomedzi 5 MW elektrární.

Turbína M1A-17D má vďaka použitiu originálnej konštrukcie spaľovacej komory s potlačením suchých emisií (DLE) vynikajúce environmentálne vlastnosti (NOx< 15 ppm) и эффективности.

Ultranízka hmotnosť turbíny (1470 kg), najnižšia v triede, je spôsobená rozšíreným použitím kompozitných materiálov a keramiky, z ktorej sú vyrobené napríklad lopatky obežného kolesa. Keramika je odolnejšia voči práci pod zvýšené teploty menej náchylné na kontamináciu ako kovy. Elektrická účinnosť plynovej turbíny je takmer 27 %.

V Rusku už Kawasaki Heavy Industries, Ltd. v spolupráci s Ruské spoločnosti zrealizovali množstvo úspešných projektov:

Mini-TPP "Central" vo Vladivostoku

Na príkaz spoločnosti JSC „Energia Ďalekého východu správcovská spoločnosť(JSC DVEUK) 5 GTU GPB70D (M7A-02D) bolo dodaných pre TPP Tsentralnaya. Stanica poskytuje elektrinu a teplo spotrebiteľom v centrálnej časti rozvoja Ruského ostrova a kampusu Federálnej univerzity Ďalekého východu. TPP Tsentralnaja je prvým energetickým zariadením v Rusku s turbínami Kawasaki.

Mini-CHP "Oceanarium" vo Vladivostoku

Tento projekt realizovala aj spoločnosť JSC "DVEUK" pre napájanie vedeckého a vzdelávacieho komplexu "Primorsky Oceanarium" nachádzajúceho sa na ostrove. Boli dodané dve plynové turbíny GPB70D.

GTU vyrábané spoločnosťou Kawasaki v Gazprom PJSC

Ruský partner Kawasaki, MPP Energotechnika LLC, na báze plynovej turbíny M1A-17D, vyrába kontajnerovú elektráreň Korvette 1,7K na inštaláciu na otvorených priestranstvách s rozsahom teploty okolia od -60 do + 40 °С.

V rámci zmluvy o spolupráci bolo vo výrobných prevádzkach MPP Energotechnika vyvinutých a zmontovaných päť EGTEPS KORVET-1,7K. Oblasti zodpovednosti firiem v tomto projekte boli rozdelené nasledujúcim spôsobom: Kawasaki dodáva motor s plynovou turbínou M1A-17D a riadiace systémy turbíny, Siemens AG dodáva generátor vysokého napätia. MPP Energotechnika LLC vyrába blokový kontajner, odsávacie a nasávacie zariadenie, riadiaci systém pohonnej jednotky (vrátane budiaceho systému SHUVGM), elektrické zariadenie- hlavné a pomocné, kompletizuje všetky systémy, montuje a dodáva kompletnú elektráreň, ako aj - implementáciu automatizovaných systémov riadenia procesov.

EGTES Korvet-1.7K prešiel medzirezortnými testami a odporúča sa na použitie v zariadeniach Gazprom PJSC. Pohonná jednotka s plynovou turbínou bola vyvinutá spoločnosťou MPP Energotechnika LLC podľa zadávacích podmienok PJSC Gazprom v rámci Programu vedecko-technickej spolupráce medzi PJSC Gazprom a Japonskou agentúrou pre prírodné zdroje a energiu.

Turbína pre CCGT 10 MW na NRU MPEI

Spoločnosť Kawasaki Heavy Industries Ltd. vyrobila a dodala kompletnú elektráreň s plynovou turbínou GPB80D s nominálnym výkonom 7,8 MW pre Národnú výskumnú univerzitu „MPEI“ so sídlom v Moskve. CHP MPEI je praktický výcvik a vyrába elektrinu a teplo v priemyselnom meradle, poskytuje im samotný Moskovský energetický inštitút a dodáva ich do inžinierskych sietí Moskvy.

Rozšírenie geografie projektov

Kawasaki, ktorá upozornila na výhody rozvoja miestnej energetiky smerom k distribuovanej výrobe, navrhla začať realizovať projekty využívajúce plynové turbíny s minimálnym výkonom.

Mitsubishi Hitachi Power Systems

Modelový rad turbín H-25 je prezentovaný vo výkonovom rozsahu 28-41 MW. Kompletný balík výroby turbín, vrátane R&D a vzdialeného monitorovacieho centra, vykonáva v závode v Hitachi v Japonsku spoločnosť MHPS (Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd.). Jej vznik pripadá na február 2014 zlúčením výrobných sektorov uznávaných lídrov v strojárstve Mitsubishi Heavy Industries Ltd. a Hitachi Ltd.

Modely H-25 sú široko používané po celom svete ako pre jednoduchý cyklus prevádzky vďaka vysokej účinnosti (34-37%), tak pre kombinovaný cyklus v konfigurácii 1x1 a 2x1 s účinnosťou 51-53%. S indikátormi vysokej teploty výfukových plynov sa GTU úspešne osvedčil aj pri prevádzke v kogeneračnom režime s celkovou účinnosťou zariadenia viac ako 80 %.

Dlhoročná odbornosť vo výrobe plynových turbín pre široký rozsah výkonov a premyslená konštrukcia jednohriadeľovej priemyselnej turbíny odlišuje N-25 vysokou spoľahlivosťou s faktorom dostupnosti zariadenia viac ako 99 %. Celková prevádzková doba modelu presiahla v druhej polovici roku 2016 6,3 milióna hodín. Moderná plynová turbína je vyrobená s horizontálnym axiálnym delením, čo zaisťuje jednoduchú údržbu, ako aj možnosť výmeny častí horúcej dráhy pri miesto prevádzky.

Protiprúdová rúrkovo-prstencová spaľovacia komora zaisťuje stabilné spaľovanie rôznych druhov palív, ako je zemný plyn, motorová nafta, skvapalnený ropný plyn, spaliny, koksárenský plyn atď. predmiešanie zmesi plynu a vzduchu (DLN). Motor s plynovou turbínou H-25 je 17-stupňový axiálny kompresor spojený s trojstupňovou aktívnou turbínou.

Príkladom spoľahlivej prevádzky N-25 GTU na malých výrobných zariadeniach v Rusku je prevádzka ako súčasti kogeneračnej jednotky pre vlastnú potrebu závodu JSC Ammonii v Mendelejevsku, Republika Tatarstan. Kogeneračná jednotka poskytuje výrobnej lokalite 24 MW elektriny a 50 t/h pary (390°C / 43 kg/cm3). V novembri 2017 bola na mieste úspešne vykonaná prvá kontrola spaľovacieho systému turbíny, ktorá potvrdila spoľahlivú prevádzku komponentov a zostáv stroja pri vysokých teplotách.

V sektore ropy a zemného plynu boli N-25 GTU použité na prevádzku pobrežného spracovateľského zariadenia Sachalin II (OPF) spoločnosti Sakhalin Energy Investment Company, Ltd. OPF sa nachádza 600 km severne od Južno-Sachalinska v oblasti pevniny pobrežného plynovodu a je jedným z najdôležitejších zariadení spoločnosti zodpovedných za prípravu plynu a kondenzátu na následnú prepravu potrubím do terminálu na export ropy a do závodu LNG. Súčasťou technologického komplexu sú štyri plynové turbíny N-25, ktoré sú v komerčnej prevádzke od roku 2008. Kogeneračná jednotka na báze N-25 GTU je maximálne integrovaná do integrovaného energetického systému OPF, najmä teplo z výfukových plynov turbína slúži na ohrev ropy pre potreby rafinácie ropy.

Súpravy priemyselných plynových turbín Siemens (ďalej len GTU) pomôžu vyrovnať sa s ťažkosťami dynamicky sa rozvíjajúceho trhu distribuovanej výroby. GTU s jednotkovým menovitým výkonom od 4 do 66 MW plne spĺňajú vysoké požiadavky v oblasti priemyselnej kombinovanej výroby energie, pokiaľ ide o účinnosť zariadenia (až 90%), prevádzkovú spoľahlivosť, flexibilitu služieb a environmentálnu bezpečnosť, zaisťujúcu nízky životný cyklus náklady a vysoká návratnosť investícií. Siemens má viac ako 100-ročné skúsenosti s výstavbou priemyselných plynových turbín a tepelných elektrární na nich založených.

Siemens GTU v rozsahu od 4 do 66 MW používajú malé podniky, nezávislí výrobcovia elektriny (napr. ropný a plynárenský priemysel. Využitie technológií na distribuovanú výrobu elektriny s kombinovanou výrobou tepelnej energie umožňuje odmietnuť investovať do mnohých kilometrov elektrického vedenia, minimalizovať vzdialenosť medzi zdrojom energie a objektom, ktorý ju spotrebúva, a dosiahnuť výrazné úspory nákladov pokrytím kúrenie priemyselné podniky a infraštruktúrne zariadenia prostredníctvom rekuperácie tepla. Štandardné Mini-TPP založené na Siemens GTU je možné postaviť kdekoľvek, kde je prístup k zdroju paliva alebo jeho rýchle zásobovanie.

SGT-300 je priemyselná plynová turbína s menovitým elektrickým výkonom 7,9 MW (pozri tabuľku 1), ktorá kombinuje jednoduchú, spoľahlivú konštrukciu s najnovšou technológiou.

Tabuľka 1. Špecifikácie SGT-300 pre mechanický pohon a výrobu energie

1) Elektrické 2) Namontované na hriadeli

Ryža. 1. Štruktúra plynového generátora SGT-300

Na výrobu priemyselnej energie sa používa jednohriadeľová verzia plynovej turbíny SGT-300 (pozri obr. 1). Je ideálny pre kombinovanú výrobu tepelných a elektrická energia(TPP). Plynová turbína SGT-300 je priemyselná plynová turbína, pôvodne navrhnutá na výrobu a má nasledujúce prevádzkové výhody pre prevádzkové organizácie:

Elektrická účinnosť - 31%, čo je v priemere o 2-3% vyššia ako účinnosť plynových turbín nižších výkonov, vďaka vyššej hodnote účinnosti sa dosahuje ekonomický efekt na úsporu palivového plynu;

Plynový generátor je vybavený nízkoemisnou suchou spaľovacou komorou využívajúcou technológiu DLE, ktorá umožňuje dosiahnuť úrovne emisií NOx a CO, ktoré sú viac ako 2,5-krát nižšie ako tie, ktoré stanovujú regulačné dokumenty;

GTP má dobré dynamické vlastnosti vďaka jednohriadeľovej konštrukcii a zabezpečuje stabilnú prevádzku generátora v prípade kolísania zaťaženia externej pripojenej siete;

Priemyselný dizajn plynovej turbíny poskytuje dlhú životnosť a je optimálny z hľadiska organizácie servisných prác, ktoré sa vykonávajú na mieste prevádzky;

Výrazné zníženie pôdorysu budovy, ako aj investičných nákladov, vrátane obstarania celozávodného mechanického a elektrické zariadenie, jeho inštaláciu a uvedenie do prevádzky, pri použití riešenia na báze SGT-300 (obr. 2).

Ryža. 2. Hmotnostné a rozmerové charakteristiky bloku SGT-300

Celková prevádzková doba inštalovanej flotily SGT-300 je viac ako 6 miliónov hodín, pričom prevádzková doba popredného GTU je 151 tisíc hodín Pomer dostupnosť/dostupnosť - 97,3%, pomer spoľahlivosti - 98,2%.

OPRA (Holandsko) je popredným dodávateľom energetické systémy na báze plynových turbín. OPRA vyvíja, vyrába a predáva najmodernejšie motory s plynovou turbínou s výkonom okolo 2 MW. Kľúčový smerČinnosťou spoločnosti je výroba elektrickej energie pre ropný a plynárenský priemysel.

Spoľahlivý motor OPRA OP16 poskytuje vyšší výkon za nižšiu cenu a dlhšiu životnosť ako ktorákoľvek iná turbína vo svojej triede. Motor beží na niekoľko druhov kvapalných a plynných palív. Dochádza k úprave spaľovacej komory so zníženým obsahom škodlivín vo výfukových plynoch. Elektráreň OPRA OP16 1,5-2,0 MW bude spoľahlivým pomocníkom v náročných prevádzkových podmienkach.

Plynové turbíny OPRA sú dokonalým zariadením na výrobu elektrickej energie v elektrických a malých kogeneračných systémoch mimo siete. Dizajn turbíny sa vyvíjal viac ako desať rokov. Výsledkom je jednoduchý, spoľahlivý a efektívny motor s plynovou turbínou vrátane modelu s nízkymi emisiami.

Charakteristickým znakom technológie premeny chemickej energie na elektrickú v OP16 je patentovaný COFAR systém riadenia prípravy a dodávky palivovej zmesi, ktorý zabezpečuje režimy spaľovania s minimálnou tvorbou oxidov dusíka a uhlíka, ako aj s minimom nespálených zvyškov paliva. Originálna je aj patentovaná geometria radiálnej turbíny a všeobecne konzolová konštrukcia vymeniteľnej patróny vrátane hriadeľa, ložísk, odstredivého kompresora a turbíny.

Špecialisti OPRA a MES Engineering vypracovali koncept vytvorenia unikátneho jednotného technického komplexu na spracovanie odpadov. Z 55-60 miliónov ton všetkého TKO vyprodukovaného v Rusku ročne pripadá pätina - 11,7 milióna ton - na región hlavného mesta (3,8 milióna ton - Moskovský región, 7,9 milióna ton - Moskva). Zároveň sa z Moskvy odvezie mimo Moskovského okruhu 6,6 milióna ton domového odpadu. V moskovskom regióne sa tak usadzuje viac ako 10 miliónov ton odpadu. Od roku 2013 bolo z 39 skládok v Moskovskom regióne zatvorených 22. spaľovne. Rovnaká situácia nastáva vo väčšine ostatných regiónov. Výstavba veľkých závodov na spracovanie odpadu však nie je vždy zisková, takže problém spracovania odpadu je veľmi aktuálny.

Vyvinutý koncept jedného technického komplexu kombinuje plne radiálne zariadenia OPRA s vysokou spoľahlivosťou a účinnosťou so systémom splyňovania / pyrolýzy MES, ktorý umožňuje efektívnu konverziu rôznych druhov odpadu (vrátane TKO, ropných kalov, kontaminovanej pôdy, biologických a medicínskych odpadov). odpad, drevospracujúci odpad, podvaly a pod.) na vynikajúce palivo na výrobu tepla a elektriny. Výsledkom dlhodobej spolupráce je projektovanie a realizácia štandardizovaného komplexu na spracovanie odpadov s kapacitou 48 ton/deň. (obr. 3).

Ryža. 3. Celkové usporiadanie štandardného komplexu na spracovanie odpadu s kapacitou 48 ton/deň.

Súčasťou komplexu je splyňovacia jednotka MES so skladom odpadu, dva OPRA GTU s celkovým elektrickým výkonom 3,7 MW a tepelným výkonom 9 MW, ako aj rôzne pomocné a ochranné systémy.

Realizácia takéhoto komplexu umožňuje na ploche 2 hektárov získať možnosť autonómneho zásobovania energiou a teplom rôznych priemyselných a komunálnych zariadení a zároveň riešiť otázku recyklácie rôznych druhov domového odpadu.

Rozdiely vyvinutého komplexu od existujúcich technológií vychádzajú z jedinečnej kombinácie ponúkaných technológií. Malé (2 t/h) objemy spotrebovaného odpadu spolu s malou potrebnou plochou staveniska umožňujú umiestniť tento komplex priamo v blízkosti malých sídiel, priemyselných podnikov a pod., čím sa výrazne šetria peniaze na neustálu prepravu odpadu na miesta jeho likvidácie. Úplná autonómia komplexu umožňuje nasadiť ho takmer kdekoľvek. Použitie vyvinutého štandardný projekt, modulárne konštrukcie a maximálny stupeň továrenskej pripravenosti zariadenia umožňuje minimalizovať čas výstavby na 1-1,5 roka. Použitie nových technológií zabezpečuje najvyššiu ekologickú šetrnosť komplexu. Splyňovacia jednotka MES súčasne produkuje plynné a kvapalné palivové frakcie a vzhľadom na dvojpalivový charakter OPRA GTU sa používajú súčasne, čo zvyšuje flexibilitu paliva a spoľahlivosť dodávky energie. Nízke nároky OPRA GTU na kvalitu paliva zvyšujú spoľahlivosť celého systému. Jednotka MES umožňuje využitie odpadu s vlhkosťou do 85 %, preto odpadá sušenie odpadu, čo zvyšuje efektivitu celého komplexu. Vysoká teplota výfukových plynov GTU OPRA umožňuje spoľahlivé zásobovanie teplom horúca voda alebo para (až 11 ton pary za hodinu pri 12 baroch). Projekt je štandardný a škálovateľný, čo umožňuje likvidáciu akéhokoľvek množstva odpadu.

Z prepočtov vyplýva, že náklady na výrobu elektriny budú od 0,01 do 0,03 eura za 1 kWh, čo svedčí o vysokej ekonomickej efektívnosti projektu. Spoločnosť OPRA tak opäť potvrdila svoju orientáciu na rozširovanie sortimentu používaných palív a zvyšovanie flexibility palív, ako aj zameranie sa na maximálne využitie „zelených“ technológií pri svojom vývoji.

Článok popisuje, ako sa vypočíta účinnosť najjednoduchšej plynovej turbíny, sú uvedené tabuľky rôznych plynových turbín a zariadení s kombinovaným cyklom na porovnanie ich účinnosti a iných charakteristík.

V oblasti priemyselného využitia plynových turbín a paroplynových technológií Rusko výrazne zaostáva za vyspelými krajinami sveta.

Svetoví lídri vo výrobe vysokokapacitných plynových elektrární a elektrární s kombinovaným cyklom: GE, Siemens Wistinghouse, ABB - dosiahli hodnoty jednotkového výkonu elektrární s plynovou turbínou 280-320 MW a účinnosť nad 40 %, pri s využitím paroenergetickej nadstavby v paroplynovom cykle (nazývanom aj binárne) - výkony 430-480 MW s účinnosťou do 60%. Ak máte otázky týkajúce sa spoľahlivosti CCGT - prečítajte si článok.

Tieto pôsobivé čísla slúžia ako referenčné hodnoty pri určovaní smerov rozvoja energetického priemyslu v Rusku.

Ako sa určuje účinnosť plynovej turbíny?

Tu je niekoľko jednoduchých vzorcov, ktoré ukazujú, aká je účinnosť zariadenia s plynovou turbínou:

Vnútorný výkon turbíny:

• Nt = Gex * Lt, kde Lt je prevádzka turbíny, Gex je prietok výfukových plynov;

Vnútorné napájanie GTU:

• Ni gtu \u003d Nt - Nk, kde Nk je vnútorný výkon vzduchového kompresora;

Efektívny výkon GTU:

• Nef \u003d Ni gtu * Mech účinnosti, mech účinnosti - účinnosť spojená s mechanickými stratami v ložiskách, možno brať 0,99

Elektrická energia:

• Nel \u003d Ne * účinnosť napr., kde účinnosť napr. je účinnosť spojená so stratami v elektrickom generátore, môžeme vziať 0,985

Dostupné teplo paliva:

• Qsp = Gtop * Qrn, kde Gref - spotreba paliva, Qrn - najnižšia pracovná výhrevnosť paliva

Absolútna elektrická účinnosť zariadenia s plynovou turbínou:

• Efektivita \u003d Nel / Q dist

Účinnosť CCGT je vyššia ako účinnosť GTU keďže zariadenie s kombinovaným cyklom využíva teplo výfukových plynov plynovej turbíny. Za plynovou turbínou je inštalovaný kotol na odpadové teplo, v ktorom sa teplo z výfukových plynov plynovej turbíny odovzdáva pracovnej kvapaline (napájacej vode), vytvorená para sa posiela do parnej turbíny na výrobu elektriny a tepla.

Prečítajte si tiež: Ako si vybrať zariadenie s plynovou turbínou pre zariadenie CCGT

Účinnosť CCGT je zvyčajne vyjadrená pomerom:

• Účinnosť PGU \u003d účinnosť GTU * B + (účinnosť 1 GTU * B) * účinnosť PSU

B je stupeň binarity cyklu

Efficiency PSU - Efektivita parnej elektrárne

• B = Qks/(Qks+Qku)

Qks je teplo paliva spáleného v spaľovacej komore plynovej turbíny

Qku - teplo prídavného paliva spáleného v kotle na odpadové teplo

Zároveň je potrebné poznamenať, že ak Qku = 0, potom B = 1, t.j. inštalácia je úplne binárna.

Vplyv stupňa binarity na účinnosť CCGT

Uveďme si postupne tabuľky s charakteristikami účinnosti plynových turbín a za nimi ukazovatele CCGT s týmito plynovými motormi a porovnajme účinnosť samostatnej plynovej turbíny a účinnosť CCGT.

Charakteristika moderných výkonných plynových turbín

plynové turbíny ABB

Zariadenia s kombinovaným cyklom s plynovými turbínami ABB

plynové turbíny GE

Prečítajte si tiež: Prečo stavať tepelné elektrárne s kombinovaným cyklom? Aké sú výhody zariadení s kombinovaným cyklom.

Zariadenia s kombinovaným cyklom s plynovými turbínami GE

plynové turbíny Siemens

Zariadenia s kombinovaným cyklom s plynovými turbínami Siemens

Plynové turbíny Westinghouse-Mitsubishi-Fiat

Plynová turbína ako tepelný motor spája charakteristické vlastnosti parnej turbíny a spaľovacieho motora, v ktorom sa energia paliva pri jeho spaľovaní premieňa priamo na mechanickú prácu. Pracovným telesom plynových turbín pracujúcich v otvorenom cykle sú produkty spaľovania paliva a pracovným telesom plynových turbín pracujúcich v uzavretom cykle - čerstvý vzduch alebo plynu nepretržite cirkulujúceho v systéme. Na lodiach sa používajú plynové turbínové jednotky (GTU) pracujúce v otvorenom cykle, so spaľovaním paliva pri konštantnom tlaku (p = const) a GTU pracujúce v uzavretom cykle.

V súčasnosti sú lodné plynové turbíny dvoch typov: 1) turbokompresorové a 2) s generátormi plynu s voľným piestom (SPGG).

Schéma najjednoduchšieho zariadenia s turbokompresorovou plynovou turbínou pracujúcou pri konštantnom tlaku spaľovania paliva je znázornená na obr. 101. Kompresor 9 nasáva čistý atmosférický vzduch, stláča ho na vysoký tlak a dodáva ho vzduchovým potrubím3 do spaľovacej komory 2, kde súčasne cez dýzu1 dodáva sa palivo. Palivo zmiešané so vzduchom tvorí pracovnú zmes, ktorá pri horíR = konšt. Výsledné produkty spaľovania sú ochladzované vzduchom a posielané do prietokovej dráhy turbíny. V pevných lopatkách 4 sa splodiny rozpínajú a vysokou rýchlosťou vstupujú do rotorových lopatiek 5, kde sa kinetická energia prúdu plynu premieňa na mechanickú prácu otáčania hriadeľa. Cez potrubie 6 opúšťajú výfukové plyny turbínu. Plynová turbína poháňa kompresor 9 a cez prevodovku7 vrtuľa 8. Na spustenie agregátu slúži štartovací motor 10, ktorý roztočí kompresor na minimálne otáčky.

Rovnaký obrázok znázorňuje teoretický cyklus uvažovaného GTP v súradniciach p - ? AS - T: AB - proces kompresie vzduchu v kompresore; VS-spaľovanie paliva pri konštantnom tlaku v spaľovacej komore; SD - expanzia plynu v turbíne, ÁNO - odvod tepla z výfukových plynov.

Na zvýšenie účinnosti prevádzky plynovej turbíny sa využíva regeneračný ohrev vzduchu vstupujúceho do spaľovacej komory, alebo stupňovité spaľovanie paliva vo viacerých za sebou idúcich spaľovacích komorách, ktoré obsluhujú jednotlivé turbíny. Kvôli konštrukčnej zložitosti sa stupňovité spaľovanie používa len zriedka. Pre zvýšenie efektívnej účinnosti inštalácie sa spolu s regeneráciou využíva dvojstupňová kompresia vzduchu, pričom medzi kompresory je zaradený vzduchový medzichladič, ktorý znižuje potrebný výkon vysokotlakového kompresora.

Na obr. 102 je schéma najjednoduchšieho zariadenia s plynovou turbínou so spaľovaním paliva priR = konštantná a rekuperácia tepla. Vzduch stlačený v kompresore1 , prechádza cez regenerátor 2 do spaľovacej komory3 , kde sa ohrieva teplom výfukových plynov opúšťajúcich turbínu 4 s relatívne vysokou teplotou. Skutočný cyklus tejto inštalácie je zobrazený v S-T diagram(obr. 103): proces stláčania vzduchu v kompresore1 - 2 ; ohrev vzduchu v regenerátore, sprevádzaný poklesom tlaku zR 2 predtýmR 4 2 - 3; dodávka tepla v procese spaľovania paliva 3 - 4; skutočný proces expanzie plynu v turbínach4-5 ; ochladzovanie plynu v regenerátore, sprevádzané stratou tlaku p 5 -R 1 5-6; odvod plynu - odvod tepla6-1 . Množstvo tepla prijatého vzduchom v regenerátore predstavuje plocha 2"-2-3-3" a množstvo tepla odovzdaného výfukovými plynmi v regenerátore plocha 6"-6-5-5". Tieto oblasti sú rovnaké.

V plynovej turbíne s uzavretým cyklom vyčerpaná pracovná tekutina nevstupuje do atmosféry a po predchladení sa opäť posiela do kompresora. V dôsledku toho pracovná tekutina cirkuluje v cykle, nie je kontaminovaná produktmi spaľovania. Tým sa zlepšujú pracovné podmienky prietokových častí turbín, čo má za následok zvýšenú spoľahlivosť inštalácie a zvýšenie zdroja motora. Splodiny horenia sa nemiešajú s pracovnou kvapalinou a preto je na spaľovanie vhodný akýkoľvek druh paliva.

Na obr. 104 znázorňuje schematický diagram lodnej plynovej turbíny s uzavretým cyklom pre všetky režimy. Vzduch po predchladení vo vzduchovom chladiči 4 vstupuje do kompresora5 , ktorý je poháňaný vysokotlakovou turbínou7 . Vzduch sa posiela z kompresora do regenerátora.3 a potom do ohrievača vzduchu 6, ktorý plní rovnakú úlohu ako spaľovacia komora v inštaláciách otvoreného typu. Z ohrievača vzduchu vstupuje do vysokotlakovej turbíny pracovný vzduch s teplotou 700 °C7 , ktorý roztáča kompresor a následne do nízkotlakovej turbíny2 , ktorý cez reduktor1 ovláda nastaviteľnú vrtuľu. Štartovací motor 8 je určený na spustenie inštalácie. Nevýhody plynových turbín s uzavretým cyklom zahŕňajú objemnosť výmenníkov tepla.

Obzvlášť zaujímavé sú plynové turbíny uzavretého cyklu s jadrovým reaktorom. V týchto zariadeniach sa ako pracovná kvapalina plynových turbín (chladiaca kvapalina) používa hélium, dusík, oxid uhličitý. Tieto plyny nie sú aktivované v nukleárny reaktor. Plyn zahriaty v reaktore na vysokú teplotu sa priamo posiela do práce v plynovej turbíne.

Hlavnými výhodami plynových turbín v porovnaní s parnými turbínami sú: nízka hmotnosť a rozmery, keďže tu nie je kotol a kondenzačná jednotka s pomocnými mechanizmami a zariadeniami; rýchle spustenie a rozvinutie plného výkonu do 10-15 minút, veľmi nízka spotreba chladiacej vody; jednoduchosť údržby.

Hlavné výhody plynových turbín v porovnaní so spaľovacími motormi sú: absencia kľukového mechanizmu a s tým spojené zotrvačné sily; nízka hmotnosť a rozmery pri vysokom výkone (GTU sú 2-2,5-krát ľahšie a 1,5-2-krát kratšie ako dieselové motory); schopnosť pracovať na nízkokvalitnom palive; nižšie prevádzkové náklady. Nevýhody plynových turbín sú nasledovné: krátka životnosť pri vysokých teplotách plynu (napríklad pri teplote plynu 1173 ° K je životnosť 500-1000 hodín); menej ako dieselové motory, účinnosť; výrazný hluk počas prevádzky.

V súčasnosti sa plynové turbíny používajú ako hlavné motory námorných dopravných lodí. V niektorých prípadoch sa plynové turbíny s nízkym výkonom používajú ako pohon čerpadiel, núdzových generátorov energie, pomocných posilňovacích kompresorov atď. Plynové turbíny sú mimoriadne zaujímavé ako hlavné motory pre krídlové lode a vznášadlá.

Tu a tam sa v správach hovorí, že napríklad v takej a takej štátnej okresnej elektrárni je v plnom prúde výstavba paroplynového bloku 400 MW a na ďalšej CHPP-2 je inštalovaná GTP tzv. je uvedených do prevádzky veľa MW. O takýchto udalostiach sa píše, sú pokryté, pretože zahrnutie takýchto výkonných a efektívnych jednotiek nie je len „zaškrtnutím“ pri implementácii štátny program, ale aj reálne zvýšenie účinnosti elektrární, regionálneho energetického systému a dokonca aj jednotného energetického systému.

Chcel by som vás však upozorniť nie na implementáciu štátnych programov alebo prognózovaných ukazovateľov, ale na CCGT a GTU. V týchto dvoch pojmoch sa môže zmiasť nielen laik, ale aj začínajúci energetik.

Začnime tým jednoduchším.

GTU - plynová turbína - je plynová turbína a elektrický generátor združené v jednej budove. Je výhodné ho inštalovať pri tepelnej elektrárni. To je efektívne a mnohé rekonštrukcie KVET sú zamerané na inštaláciu práve takýchto turbín.

Tu je zjednodušený cyklus prevádzky tepelného zariadenia:

Plyn (palivo) vstupuje do kotla, kde spaľuje a odovzdáva teplo vode, ktorá opúšťa kotol vo forme pary a roztáča parnú turbínu. Parná turbína roztáča generátor. Elektrickú energiu získavame z generátora a v prípade potreby odoberáme paru pre priemyselné potreby (kúrenie, vykurovanie) z turbíny.

A v zariadení s plynovou turbínou plyn dohorí a premení plynovú turbínu, ktorá vyrába elektrinu, a vystupujúce plyny premenia vodu na paru v kotle na odpadové teplo, t.j. plyn pracuje s dvojitým prínosom: najprv spaľuje a roztáča turbínu, potom ohrieva vodu v kotle.

A ak je samotná elektráreň s plynovou turbínou znázornená ešte podrobnejšie, bude to vyzerať takto:

Toto video ukazuje procesy, ktoré prebiehajú v závod na plynovú turbínu.

Ešte užitočnejšie však bude, ak sa výsledná para nechá pracovať – vložte ju do parnej turbíny, aby fungoval ďalší generátor! Potom sa z nášho GTU stane PARNÁ PLYNOVÁ JEDNOTKA (CCGT).

Výsledkom je, že PSU je širší pojem. Táto jednotka je nezávislá energetická jednotka, kde sa palivo používa raz a elektrina sa vyrába dvakrát: v zariadení s plynovou turbínou a v parná turbína. Tento cyklus je veľmi efektívny a má účinnosť približne 57 %! To je veľmi dobrý výsledok, ktorý vám umožňuje výrazne znížiť spotrebu paliva na získanie kilowatthodiny elektriny!

V Bielorusku sa na zvýšenie účinnosti elektrární používajú plynové turbíny ako „nadstavba“ k existujúcej schéme CHP a CCGT sa budujú v štátnych okresných elektrárňach ako nezávislé energetické jednotky. Pri práci v elektrárňach tieto plynové turbíny nielen zvyšujú „prognózované technické a ekonomické ukazovatele“, ale zlepšujú aj riadenie výroby, pretože majú vysokú manévrovateľnosť: rýchlosť nábehu a zisk výkonu.

Takto užitočné sú tieto plynové turbíny!