Enerģijas gāzes turbīnas. Cikla gāzes turbīnas

Gāzes turbīna iekārta (GTP) veido vienotu, salīdzinoši kompakts enerģijas kompleksu, kas atšķiras ar to pārī darba strāvas turbīna un ģenerators. Sistēma tiek plaši izmantota tā saukto zema enerģijas. Liels enerģijas un siltuma piegādes lieliem uzņēmumiem, attālos rajonos un citiem patērētājiem. Raksturīgi, ka gāzes turbīna strādā uz šķidro kurināmo vai gāzi.

Satriecošs

Par elektroenerģijas ražošanas jaudas vadošo lomu, spējas iet uz gāzes turbīnu iekārtas un to turpmāko attīstību - kombinētā cikla gāzes turbīnas (CCGT). Tādējādi ASV elektrostacijas kopš 1990.gadu sākuma, vairāk nekā 60% no ieejas un modernizēto iekārtu jau padara gāzes turbīnas un CCGT, un dažās valstīs to īpatsvars sasniedza 90%, dažos gados.

Liels skaits arī uzcēla vienkāršu gāzes turbīnu. Gāzes turbīna augu - mobile, ekonomisks darboties un viegli salabot - bija labākais risinājums, lai segtu maksimālo slodzi. Pēc gadsimtu mijas (1999-2000) kopējā ietilpība gāzes turbīnu ir sasniedzis 120000 MW. Salīdzinājumam, 80. gados kopējā kapacitāte šāda veida sistēma bija 8000-10 000 MW. Ievērojama daļa no gāzes turbīnas (60%), kas paredzēts, lai strādātu lielajos bināro kombinētā cikla iekārtās ar vidējo jaudu aptuveni 350 MW.

vēsturiskā informācija

Teorētiskais pamats lietošanu kombinētā cikla tehnoloģijas ir pētīta detalizēti mūsu valstī sākumā '60s. Jau tajā laikā kļuva skaidrs, ka vispārējais kurss attīstības elektroenerģijas sistēmas ir saistīts ar kombinēto ciklu tehnoloģiju. Tomēr to sekmīga īstenošana ir nepieciešami uzticami un augstas veiktspējas gāzes turbīnas.

Tas ir būtisks progress noteikti moderna gāzes turbīnas jauda sistēma kvalitatīvs lēciens. Vairāki ārvalstu uzņēmumu veiksmīgi atrisinājis problēmu izveidot efektīvus stacionāras gāzturbīnas laikā, kad iekšzemes galvassāpes vadošajām organizācijām apstākļos komandu ekonomikas nodarbojas veicināšanā vismazāko modernu tvaika turbīnu tehnoloģiju (PTU).

Ja 60s efektivitāte gāzturbīnu augiem bija 24-32%, jo vēlu 80 labākajiem enerģijas stacionāro gāzes turbīnu jau efektivitāti (par atsevišķu lietošanai) 36-37%. Tas ļāva viņiem veidot pamatu PGU kuru efektivitāte bija 50%. Ar sākumā jaunā gadsimta, šis rādītājs bija 40%, un kopā ar kombinētajā ciklā - un 60%.

no tvaika turbīnu Salīdzinājums un kombinētā cikla augi

Kombinētā cikla iekārtas, kuru pamatā gāzes turbīnu un tuvākā perspektīva bija iegūt 65% efektivitāti vai vairāk. Tajā pašā laikā tvaika turbīnu vienībām (izstrādāts PSRS), tikai tad, ja uz veiksmīgu risinājumu virkni sarežģītu zinātnisku problēmu, kas saistītas ar ražošanu un izmantošanu superkritiskos tvaika parametrus, jūs varat paļauties uz efektivitāti ne vairāk kā 46-49%. Tādējādi efektivitāte tvaika turbīnas kombinētā cikla sistēmu bezcerīgi zaudēt.

Ievērojami sliktāka tvaika turbīnu elektrostacija, izmaksām un būvniecības laikā. 2005. gadā, pasaules enerģijas tirgu, cena 1 kW līdz 200 MW CCGT un atkal bija $ 500-600 / kW. Par PSU mazāka jauda vērtība bija robežās no 600-900 $ / kW. Jaudīgi gāzes turbīnas atbilst 200-250 $ / kW. Ar samazināšanos vienības jaudu cenu pieaugumu, bet parasti nepārsniedz $ 500 / kW. Šīs vērtības ir daļa no izmaksām par kilovatu jaudas tvaika turbīnu sistēmām. Piemēram, cena par vienu uzstādīto kilovatu ar kondensācijas tvaika turbīnu elektrostaciju svārstās no 2000-3000 $ / kW.

Shēma gāzes turbīna augs

Iekārta sastāv no trīs pamata vienības: gāzes turbīnu Kurtuves un gaisa kompresoru. Un visi vienības tiek ievietoti saliekamām vienā paketē. Par kompresoru un turbīnu rotori ir savienoti viens ar otru stingri, balstās uz gultņiem.

Ir izvietotas ap degkamerā kompresora (piemēram, 14 gab.), Katra savā atsevišķā korpusā. Par uzņemšanu kompresors gaisa ieplūdes ir no gāzes turbīnu gaisa izplūst caur izplūdes cauruli. Pamatojoties uz spēcīgu gāzes turbīnu korpusu balstiem, kas atrodas simetriski uz vienu rāmi.

darbības princips

Vairumā gāzu turbīnu iekārtu izmanto nepārtrauktu degšanas principu vai atklātu ciklu:

• Sākotnēji darba šķidruma (gaisa) tiek iesūknēts zem atmosfēras spiediena attiecīgajā kompresoru.
• Next, gaiss tiek saspiests uz augstāku spiedienu un nosūtīts uz degšanas kameru.
• Tas ir aprīkots ar degvielu, kas tiek izmantota kā kurināmais ar konstantu spiedienu, nodrošinot pastāvīgu piegādi siltumu. Sakarā ar degšanas degvielas palielina temperatūru darba organismā.
• Turklāt darba šķidrums (tagad tas ir gāze, kas ir maisījums no gaisa un degšanas produktu) plūsmas uz gāzes turbīnas kur tas izplešas pie atmosfēras spiediena, veic noderīgs darbs (griežas turbīnas, ģenerē elektroenerģiju).
• Pēc gāzes turbīna tiek novadīts atmosfērā caur kuru cikls un drēbēm.
• Atšķirība starp turbīnu un kompresoru redzams elektrisko ģeneratoru, kas sakārtoti kopīgas vārpstas ar turbīnu un kompresoru.

Fitting intermitējošu degšana

Atšķirībā no iepriekšējās konstruktīvā shēma, divi vārsti tiek izmantoti sadedzināšanas iekārtām periodiskas darbības, nevis viens.

• Kompresors sūkņi gaisu sadegšanas kamerā caur pirmo vārstu, kad otrais vārsts ir aizvērts.
• Kad spiediens palielinās sadegšanas kamerā, pirmais vārsts ir aizvērts. No kameras tilpums ir aizvērts.
• Ja slēgta, protams, ventiļi sadedzināt degvielu kamerā, tā sadegšana notiek nemainīgā tilpumā. Tā rezultātā darba šķidruma spiediens vēl vairāk palielinājās.
• Next, otrais vārsts ir atvērts un darba šķidrums tiek piegādāta uz gāzes turbīnas. Spiediens augšpus turbīna tiks pakāpeniski samazināts. Kad tas ir tuvu atmosfēras spiedienu, otrais vārsts ir slēgts, un pirmais, lai atvērtu un atkārtojiet soļus.

Cikla gāzes turbīnas

Pievēršoties praktiskās realizācijas termodinamisko ciklu, dizaineri ir tikt galā ar daudz nepārvaramas tehniskas barjeras. Tipiskākais piemērs: tvaika mitrums vairāk nekā 8-12% zudumu plūsmas daļā no tvaika turbīnu krasi palielinās, palielinot dinamiskās slodzes, erozija notiek. Tas galu galā noved pie iznīcināšanu plūsmas daļu turbīnu.

Tā rezultātā šie ierobežojumiem jauda (darba) tiek plaši izmantotas līdz šim tikai divas pamata termodinamisko ciklu: cikls Renkina un Braitona cikls. No elektrostacijām vairākums, pamatojoties uz elementu kombinācijas, šo ciklu.

Rankine cikls tiek izmantots, lai darba šķidrumos, kas cikla realizācijas laikā izdara fāzes pāreju šādos darba cikla tvaika elektrostacijas. Attiecībā uz darba organizāciju, ko nevar ietilpināt reālajā pasaulē, un ko mēs saucam izmantotajām gāzēm Braitona cikls. Saskaņā ar šo ciklu strādāt gāzes turbīnas un iekšdedzes dzinēji dzinēji.

Izmantotā degviela

Lielākā daļa no gāzes turbīnu ir paredzēti, lai darbotos ar dabas gāzi. Reizēm šķidrais kurināmais tiek izmantota mazjaudas sistēmām (vismaz - vidēji, ļoti reti - liels tilpums). Jauna tendence pārejas kļūst kompakta gāzes turbīnu sistēmas izmanto cieto kurināmo (ogles, koksne un kūdra mazāk). Šīs tendences ir saistītas ar to, ka šis process, ka gāze ir vērtīga izejviela ķīmiskajā rūpniecībā, tās izmantošana bieži ir rentablāka nekā enerģiju. Ražošana gāzes turbīnu, kas var efektīvi darboties ar cieto kurināmo, ir dots impulss.

DIC kontrasts GTU

Galvenā atšķirība no iekšdedzes dzinēju un gāzes turbīnu sistēmām ir šāds. Iekšdedzes dzinēja process no kompresijas gaisa, sadegšanas un paplašināšanai degšanas produktu notikt vienā konstruktīvā elementa, kas minēta kā dzinēja cilindra. GTU šie procesi tiek veikti uz atsevišķiem strukturāliem mezglu:

• kompresija tiek veikta kompresora;
• degšana, attiecīgi, īpašā kamerā;
• paplašinot sadegšanas produkti tiek veikta gāzes turbīnas.

Kā rezultātā konstruktīvas gāzes turbīnu un iekšdedzes dzinēju nedaudz līdzīga, lai gan darbs par līdzīgiem termodinamikas cikliem.

secinājums

Ar attīstību zemu enerģijas, palielinot tās efektivitāti gāzes turbīnu un profesionālās sistēmu segs arvien lielāku daļu no kopējā enerģijas sistēmu pasaulē. Attiecīgi, vairāk un vairāk pieprasījums daudzsološs karjeras atslēdznieks gāzes turbīnas. Pēc Rietumu partneru skaits Krievijas ražotājiem ir apguvis ražošanu rentablu turbīnu iekārtu veidam. Pirmais kombinētā cikla elektrostacija jaunas paaudzes Krievijas Federācijā ir kļuvis Ziemeļrietumu termoelektrostacija Sanktpēterburgā.