Meni
Besplatno
Registracija
Dom  /  Pedikuloza/ GTU kao dio brodske elektrane. Plinske turbine i plinskoturbinska postrojenja

Plinska turbina kao dio brodske elektrane. Plinske turbine i plinskoturbinska postrojenja

Gasnoturbinsko postrojenje je univerzalni modularni uređaj koji kombinira: električni generator, mjenjač, ​​plinsku turbinu i upravljačku jedinicu. Takođe, postoji opciona oprema, kao što su: kompresor, uređaj za pokretanje, aparat za izmjenu topline.

Agregat plinske turbine može raditi ne samo u načinu proizvodnje električne energije, već iu koprodukciji električna energija sa termalnim

Na osnovu želje klijenta, proizvodnja gasnih turbinskih agregata može se odvijati univerzalnim sistemom kada se izduvni gasovi koriste za proizvodnju pare ili tople vode.

Šema instalacije plinske turbine

Ova oprema ima dva glavna bloka: turbinu i generator. Nalaze se u jednom bloku.

Dizajn instalacije plinske turbine je vrlo jednostavan: plin koji nastaje nakon izgaranja goriva počinje doprinositi rotaciji lopatica same turbine.

Tako se stvara obrtni moment. To rezultira stvaranjem električne energije. Izduvni plinovi pretvaraju vodu u paru u kotlu za rekuperaciju. Plin u ovom slučaju radi sa dvostrukom koristi.

Ciklusi gasnih turbina

Ova oprema se može izraditi s različitim radnim ciklusima.

Gasnoturbinsko postrojenje zatvorenog ciklusa znači sljedeće: plin se preko kompresora dovodi do grijača (izmjenjivača topline), gdje se toplina dovodi iz vanjskih izvora. Zatim se dovodi u plinsku turbinu gdje se širi. Ovo rezultira manjim pritiskom gasa.

Nakon toga, plinovi ulaze u rashladnu komoru. Toplina odatle se uklanja u spoljašnje okruženje. Plin se zatim šalje u kompresor. Zatim ciklus počinje ponovo. Danas se slična oprema gotovo nikada ne koristi u energetskom sektoru.

Proizvodnja plinskih turbinskih agregata ovog tipa vrši se u velike veličine. Takođe, postoje gubici i niska vrijednost Učinkovitost direktno ovisi o temperaturi samog plina prije turbine.

Gasnoturbinsko postrojenje otvorenog ciklusa se koriste mnogo češće. U ovoj opremi kompresor dovodi vazduh iz okoline, koji pod visokim pritiskom ulazi u posebno dizajniranu komoru za sagorevanje. Ovdje dolazi do sagorijevanja goriva.

Temperatura organskog goriva dostiže 2000 stepeni. Ovo može oštetiti metal samog fotoaparata. Da bi se to spriječilo, u njega se dovodi više zraka nego što je potrebno (oko 5 puta). Ovo značajno smanjuje temperaturu samog plina i štiti metal.

Dijagram gasnoturbinskog postrojenja otvorenog ciklusa

Dijagram instalacije plinske turbine otvorenog ciklusa je sljedeći: gorivo se dovodi u plinski plamenik (mlaznice) smješten unutar cijevi otporne na toplinu. Tu se takođe ubrizgava vazduh, nakon čega se odvija proces sagorevanja goriva.

Postoji nekoliko takvih cijevi i nalaze se koncentrično. Zrak ulazi u praznine između njih, stvarajući zaštitnu barijeru i sprječavajući izgaranje.

Zahvaljujući cijevima i protoku zraka, kamera je pouzdano zaštićena od pregrijavanja. Istovremeno, izlazna temperatura gasova je niža od temperature samog goriva.

Metal može izdržati 1000 – 1300°C. Upravo su ovi temperaturni indikatori komorskih plinova prisutni u modernim plinskoturbinskim uređajima.

Razlike između zatvorenih i otvorenih plinskih turbinskih postrojenja

Glavna razlika između zatvorenih i otvorenih plinskih turbinskih jedinica temelji se na činjenici da u prvom slučaju nema komore za sagorijevanje, već se koristi grijač. Ovdje se zrak zagrijava, ali ne učestvuje u samom procesu stvaranja topline.

Takva oprema se izvodi isključivo sa sagorijevanjem, uz konstantan pritisak. Ovdje se koristi organsko ili nuklearno gorivo.

Nuklearne jedinice ne koriste zrak, već helij, ugljični dioksid ili dušik. Prednosti takve opreme uključuju mogućnost korištenja topline atomskog raspada, koja se oslobađa u nuklearnim reaktorima.

Zahvaljujući visokoj koncentraciji „radnog fluida“, postalo je moguće postići visoka očitavanja koeficijenta prijenosa topline unutar samog regeneratora. Ovo takođe pomaže da se poveća nivo regeneracije tokom male veličine. Međutim, takva oprema još nije dobila široku upotrebu.

Snaga gasnoturbinskih postrojenja

Energetska gasnoturbinska postrojenja nazivaju se i „mini elektrane na gasne turbine“. Koriste se kao stalni, hitni ili rezervni izvori snabdijevanja za gradove i teško dostupna područja.

Energetske plinske turbine koriste se u mnogim industrijama:

  • prerada nafte;
  • proizvodnja plina;
  • obrada metala;
  • šumarstvo i obrada drveta;
  • metalurški;
  • Poljoprivreda;
  • odlaganje otpada itd.

Vrste goriva koje se koriste u plinskim turbinskim postrojenjima?

Ova oprema može raditi različite vrste gorivo.

U gasnoturbinskim postrojenjima koriste se sljedeće vrste goriva:

  • prirodni gas;
  • kerozin;
  • biogas;
  • dizel gorivo;
  • prateći naftni gas;
  • koks, drvo, rudnički gas i druge vrste.

Mnoge takve turbine mogu raditi na niskokaloričnom gorivu, koje sadrži malu količinu metana (oko 3 posto).

Ostale karakteristike gasnoturbinskih postrojenja

Prepoznatljive karakteristike gasnih turbinskih postrojenja:

  • Manja šteta po životnu sredinu. Ovo je mala potrošnja ulja. Sposobnost rada na otpadu iz same proizvodnje. Emisija štetnih materija u atmosferu iznosi 25 ppm.
  • Male dimenzije i težina. Ovo omogućava da se ova oprema nalazi u malim prostorima, što štedi novac.
  • Nizak nivo buke i vibracija. Ovaj indikator je u rasponu od 80 – 85 dBA.
  • Sposobnost rada gasnoturbinske opreme razna goriva omogućava njegovu upotrebu u gotovo svakoj proizvodnji. Istovremeno, preduzeće će moći da izabere najisplativiju vrstu goriva, na osnovu specifičnosti svojih aktivnosti.
  • Kontinuirani rad uz minimalno opterećenje. Ovo se odnosi i na režim mirovanja.
  • Za jednu minutu ova oprema može izdržati 150 posto nazivne struje. I u roku od 2 sata – 110%.
  • Sa trofaznim simetričnim kratkim spojem, generatorski sistem je u stanju izdržati oko 300 posto nazivne kontinuirane struje u trajanju od 10 sekundi.
  • Nema vodenog hlađenja.
  • Visoka operativna pouzdanost.
  • Dug radni vek (oko 200.000 sati).
  • Upotreba opreme u svim klimatskim uslovima.
  • Umjerena cijena gradnje i niski troškovi u toku samih radova, popravki i održavanja.

Električna snaga gasnoturbinske opreme kreće se od desetina kW do nekoliko MW. Najveća efikasnost se postiže ako gasnoturbinska jedinica radi u režimu istovremene proizvodnje toplotne i električne energije (kogeneracija).

Zahvaljujući dobijanju tako jeftine energije, postaje moguće brzo platiti ovu vrstu opreme. Elektrana i kotao za rekuperaciju izduvnih gasova doprinose efikasnijem korišćenju goriva.

Sa gasnoturbinskim mašinama, zadatak dobijanja velike snage je značajno pojednostavljen. A kada se ispune sve termičke karakteristike gasnih turbina, vrednost visoke električne efikasnosti bledi u drugi plan. Ako uzmemo u obzir veliki značaj temperature izduvnih gasova gasnoturbinske opreme, tada je moguće realizovati kombinaciju korišćenja gasne i parne turbine.

Ovo inženjersko rješenje pomaže preduzećima da značajno povećaju produktivnost od upotrebe goriva i povećaju električnu efikasnost na 57 - 59 posto. Ova metoda je vrlo dobra, ali dovodi do finansijskih troškova i složenosti dizajna opreme. Stoga ga često koriste samo velike industrije.

Odnos proizvedene električne energije i toplotne energije u gasnoturbinskoj instalaciji je 1 prema 2. Tako, na primer, ako gasnoturbinska instalacija ima kapacitet od 10 megavata, onda je sposobna da proizvede 20 MW toplotne energije. Da biste megavate pretvorili u gigakalorije, morate koristiti poseban koeficijent koji je jednak 1,163.

U zavisnosti od toga šta je tačno potrebno kupcu, gasnoturbinska oprema može biti dodatno opremljena grejanjem vode i parni kotlovi. Ovo vam omogućava da primate paru iz različit pritisak, koji će se koristiti za rješavanje različitih proizvodnih problema. Takođe, ovo vam omogućava da dobijete vruća voda, koji će imati standardnu ​​temperaturu.

Prilikom kombinovanog rada dvije vrste energije moguće je povećati faktor iskorištenja goriva (FUI) termoelektrane na plinsku turbinu do 90 posto.

Korištenjem plinskih turbinskih jedinica u obliku energetske opreme za moćne termoelektrane, kao i mini termoelektrane, dobit ćete opravdano ekonomsko rješenje. To je zbog činjenice da danas gotovo sve elektrane rade na plin. Imaju vrlo niske jedinične troškove za potrošača u smislu izgradnje i niske troškove prilikom naknadne upotrebe.

Dodatno, pa čak i besplatno, toplotnu energiju omogućava postavljanje ventilacije (klimatizacije) bez ikakvih troškova energije proizvodnih prostorija. A to se može učiniti u bilo koje doba godine. Ovako hlađeno rashladno sredstvo može se koristiti za različite industrijske potrebe. Ova vrsta tehnologije naziva se „trigeneracija“.

Gasnoturbinske jedinice na izložbi

Centralni kompleks sajma Expocentre je veoma udobna lokacija, koja se nalazi u Moskvi, u blizini metro stanica Vystavochnaya i Delovoy Tsentr.

Zahvaljujući visokoj profesionalnosti zaposlenih u ovom kompleksu i njihovim kompanijama, idealna logistika za kreiranje izložbi i brza obrada carinskih dokumenata, utovar, istovar i instalacioni radovi. Takođe, obezbeđena je podrška za kontinuirani rad instalacija tokom njenog predstavljanja.

Prostor izložbenog paviljona Sajmišta Expocentra ima sve potrebnu opremu za ovako velike događaje. Zahvaljujući otvorenom prostoru, lako možete predstaviti svoju inovativnu ili energetski intenzivnu opremu koja radi u realnom vremenu.

Godišnji međunarodna izložba"Elektro" je događaj velikih razmera u Rusiji i ZND. Biće demonstrirana električna oprema za energetiku, elektrotehniku, tehnologiju industrijske rasvete, kao i automatizaciju preduzeća.

Na izložbi Electro moći ćete vidjeti aktualne trendove u industriji, od proizvodnje električne energije do njenog konačnog korištenja. Zahvaljujući inovativnim tehnologijama i visokokvalitetnoj opremi, vaša kompanija može dobiti "gut". svježi zrak“i ponovo se roditi.

Takva modernizacija proizvodnje ne može proći nezapaženo od strane potrošača vaših usluga i robe. Takva oprema može značajno smanjiti troškove i troškove električne energije.

Svake godine ovom događaju prisustvuju proizvođači iz više od dvadeset zemalja. Možete ga posjetiti i vi. Da biste to učinili, ispunite odgovarajuću prijavu na našoj web stranici ili nas pozovite. Na našoj izložbi moći ćete da predstavite svoje nove uzorke proizvoda, korisne modele i izume, nove originalne proizvode i još mnogo toga što se odnosi na energetiku i električnu opremu.

Uslovi za učešće na sajmu u Expocentru su veoma transparentni. Svaki nosilac autorskih prava, ukoliko otkrije različite povrede svojih prava na intelektualnu svojinu, može garantovati da računa na pravnu pomoć. Time je moguće povećati odgovornost i diskreciju svakog izlagača prilikom prezentacije svog proizvoda.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Dobar posao na stranicu">

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Slični dokumenti

    Opis tehnološka šema instalacije za reciklažu toplote iz otpadnih gasova procesne peći. Proračun procesa sagorijevanja, sastava goriva i prosjeka specifični toplotni kapaciteti gasovi Kalkulacija toplotni bilans peć i njena efikasnost. Oprema kotlova na otpadnu toplotu.

    kurs, dodan 10.07.2010

    Određivanje zapaljive mase i toplote sagorevanja ugljovodoničnih goriva. Proračun teorijske i stvarne količine zraka potrebnog za sagorijevanje. Sastav, količina, masa produkata sagorevanja. Određivanje entalpije produkata sagorevanja nafte i gasa.

    praktični rad, dodato 16.12.2013

    Namjena, dizajn, komponente i princip rada kompleksa "Metan" kao samostalne gasne zaštite rudnika. Provjera funkcionalnosti opreme. Mjerenje metana u atmosferi i aktiviranje opreme kada je koncentracija metana prekoračena.

    laboratorijski rad, dodano 15.10.2009

    Katalitičko sagorevanje metana. Tražite metode za smanjenje koncentracije dušikovih oksida. Uslovi pripreme i proučavanje fizičko-hemijskih karakteristika paladijumskih i oksidnih katalizatora nanesenih na metalni nosač ćelijskog okvira.

    teza, dodana 19.12.2011

    Izgradnja kotla na otpadnu toplotu P-83. Postupak za određivanje entalpije plina i koeficijenta iskorištenja topline. Karakteristike proračuna parnih pregrijača, isparivača i ekonomajzera visoke i nizak pritisak, kao i dodatni i ključajući ekonomajzeri.

    test, dodano 25.06.2010

    Analiza upravljanja energijom radionice za snabdevanje toplotom i gasom Ural Steel OJSC. Rekonstrukcija kotla otpadne toplote KST-80 za potrebe ugradnje kondenzacione turbine. Automatizacija i mehanizacija proizvodni procesi. Zaštita na radu i ekološka prihvatljivost.

    teza, dodana 17.02.2009

    Tehnologija proizvodnje sumporne kiseline i proizvoda na bazi nje. Izrada dizajna komponenti kotlova na otpadnu toplinu. Mehanizacija radova na održavanju i popravci kotlovske sekcije otpadne toplote. Razvoj tehnološkog procesa za izradu „bubnja za uže“.

    rad, dodato 09.11.2016

Gasnoturbinske jedinice (GTU) su toplotne mašine u kojima se toplotna energija gasovitog radnog fluida pretvara u mehaničku energiju. Glavne komponente su: kompresor, komora za sagorevanje i gasna turbina. Da bi se osigurao rad i kontrola, instalacija sadrži kompleks međusobno povezanih pomoćnih sistema. Agregat plinske turbine zajedno s električnim generatorom naziva se plinska turbina. Generirana snaga jednog uređaja kreće se od dvadeset kilovata do desetina megavata. Radi se o klasičnim plinskim turbinskim jedinicama. Proizvodnja električne energije u elektrani odvija se pomoću jedne ili više plinskih turbinskih jedinica.

Uređaj i opis

Gasnoturbinske jedinice sastoje se od dva glavna dijela smještena u jednom kućištu - plinskog generatora i energetske turbine. Protok plina se stvara u plinskom generatoru, koji uključuje komoru za sagorijevanje i turbopunjač visoke temperature, djelujući na lopatice energetske turbine. Koristeći izmjenjivač topline, izduvni plinovi se recikliraju, a toplina se istovremeno proizvodi kroz toplovodni ili parni kotao. Rad plinskih turbinskih jedinica uključuje korištenje dvije vrste goriva - plinovitog i tekućeg.

U normalnom načinu rada, plinska turbina radi na plin. U hitnom ili pripravnom stanju, kada je opskrba plinom zaustavljena, vrši se automatski prelazak na tekuće (dizelsko) gorivo. U optimalnom režimu, gasne turbinske jedinice proizvode kombinovanu električnu i toplotnu energiju. U pogledu količine proizvedene toplinske energije, plinske turbine su znatno superiornije od plinskih klipnih uređaja. Turbinske jedinice se koriste u elektranama kako za rad u osnovnom načinu rada, tako i za kompenzaciju vršnih opterećenja.

Istorija stvaranja

Ideja korištenja energije toplog toka plina poznata je od davnina. Prvi patent za uređaj, koji je imao iste osnovne komponente kao i moderne gasne turbine, izdat je Englezu Džonu Barberu 1791. godine. Instalacija plinske turbine je uključivala kompresore (vazdušni i plinski), komoru za sagorijevanje i aktivni turbinski točak, ali nikada nije primljena praktična primjena.

U 19. i ranom 20. vijeku mnogi naučnici i pronalazači širom svijeta razvili su uređaj pogodan za praktičnu upotrebu, ali svi pokušaji su bili neuspješni zbog slabog razvoja nauke i tehnologije tog vremena. Korisna snaga koju su proizveli prototipovi nije prelazila 14% uz nisku operativnu pouzdanost i složenost dizajna.

Plinske turbinske elektrane prvi put su korištene 1939. godine u Švicarskoj. Elektrana sa turbogeneratorom izrađena prema najjednostavnija šema snaga 5000 kW. U 50-im godinama ova šema je dorađena i komplikovana, što je omogućilo povećanje efikasnosti i snage na 25 MW. Proizvodnja plinskih turbinskih jedinica u industriji razvijene države formirana u jedinstven nivo i pravac razvoja u pogledu kapaciteta i parametara turbinskih agregata. Ukupni kapacitet gasnih turbinskih jedinica proizvedenih u Sovjetskom Savezu i Rusiji iznosi milione kW.

Princip rada gasnoturbinske jedinice

Atmosferski vazduh ulazi u kompresor, komprimuje se i pod visokim pritiskom se usmerava kroz grejač vazduha i ventil za distribuciju vazduha u komoru za sagorevanje. Istovremeno, gas se dovodi kroz mlaznice u komoru za sagorevanje, koji se sagoreva u struji vazduha. Izgaranjem mješavine plina i zraka formira se mlaz vrućih plinova, koji velikom brzinom djeluje na lopatice plinske turbine, uzrokujući njihovu rotaciju. Toplotna energija toka vrućeg plina pretvara se u mehaničku energiju rotacije osovine turbine koja pokreće kompresor i električni generator. Električna energija sa terminala generatora se preko transformatora šalje u elektroenergetsku mrežu potrošača.

Vrući plinovi ulaze u kotao za toplu vodu kroz regenerator, a zatim kroz izmjenjivač topline u dimnjak. Cirkulacija vode je organizirana između toplovodnog kotla i centralnog grijanja (CHS) pomoću mrežnih pumpi. Tečnost zagrijana u kotlu ulazi u centralnu grijanu stanicu na koju su priključeni potrošači. Termodinamički ciklus gasnoturbinske instalacije sastoji se od adijabatskog sabijanja vazduha u kompresoru, izobarnog dovoda toplote u komoru za sagorevanje, adijabatskog širenja radnog fluida u gasnoj turbini i izobarnog odvođenja toplote.

Kao gorivo za gasnu turbinu koristi se prirodni gas - metan. U hitnom režimu, u slučaju prekida u opskrbi plinom, plinska turbina se prebacuje na djelomično opterećenje, a dizel gorivo ili tečni gasovi(propan-butan). Moguće opcije rad gasnoturbinske jedinice: snabdevanje električnom energijom ili kombinovano snabdevanje električnom i toplotnom energijom.

Kogeneracija

Proizvodnja električne energije uz istovremenu proizvodnju prateće toplotne energije naziva se kogeneracija. Ova tehnologija može značajno poboljšati ekonomsku efikasnost korištenja goriva. U zavisnosti od potreba, gasnoturbinski agregat se može dodatno opremiti toplovodnim ili parnim kotlovima. Ovo omogućava dobijanje tople vode ili pare pod različitim pritiscima.

Optimalnim korišćenjem dve vrste energije postiže se maksimalni ekonomski efekat kogeneracije, a faktor iskorišćenja goriva (FUF) dostiže 90%. U ovom slučaju, toplina izduvnih plinova i toplinska energija iz rashladnog sistema jedinica koje rotiraju električne generatore (u suštini otpadna energija) koriste se za svoju namjenu. Ako je potrebno, rekuperirana toplota se može koristiti za proizvodnju hladnoće u apsorpcionim mašinama (trigeneracija). Kogeneracijski sistem se sastoji od četiri ključna dijela: glavnog pokretača (plinska turbina), električnog generatora, sistema povrata topline i sistema za kontrolu i nadzor.

Kontrola

Postoje dva glavna načina rada u kojima rade plinske turbine:

  • Stacionarno. U ovom načinu rada turbina radi na fiksnom nazivnom ili djelomičnom opterećenju. Do nedavno je stacionarni režim bio glavni za gasnoturbinska postrojenja. Turbina se gasila nekoliko puta godišnje radi planiranih popravaka ili u slučaju kvara.
  • Varijabilni način rada pruža mogućnost promjene snage plinske turbine. Potreba za promjenom načina rada turbine može biti uzrokovana jednim od dva razloga: ako se promijenila snaga koju troši elektrogenerator zbog promjene opterećenja potrošača koji je na njega priključen, te ako su atmosferski tlak i temperatura generatora promijenjeni. promijenjeni su zrak koji uzima kompresor. Nestacionarni načini rada, i oni najsloženiji, uključuju zaustavljanje i pokretanje plinske turbine. Kod potonjeg, operater plinske turbine mora obaviti brojne operacije prije prvog udara rotora. Prije potpunog pokretanja instalacije, rotor se predokreće.

Promjena načina rada instalacije vrši se podešavanjem dovoda goriva u komoru za sagorijevanje. Glavni zadatak GTU kontrola je da obezbijedi potrebnu snagu. Izuzetak je plinskoturbinska elektrana, za koju je glavni zadatak upravljanja konstantnost frekvencije rotacije povezane s turbinom električnog generatora.

Energetske aplikacije

U stacionarnoj elektroenergetici, plinske turbine se koriste u različite svrhe. Kao glavni pogonski motori elektrogeneratora u termoelektranama, gasnoturbinski agregati se koriste uglavnom u područjima sa dovoljnim brojem prirodni gas. Zbog mogućnosti brzog pokretanja, gasnoturbinske jedinice se široko koriste za pokrivanje vršnih opterećenja u elektroenergetskim sistemima u periodima maksimalne potrošnje energije. Rezervne gasnoturbinske jedinice obezbeđuju unutrašnje potrebe termoelektrana prilikom isključenja glavne opreme.

Efikasnost

Općenito, električna efikasnost plinskih turbina je niža od one kod drugih pogonskih sklopova. Ali s punom realizacijom termičkog potencijala plinske turbine, značaj ovog pokazatelja postaje manje relevantan. Za moćna gasnoturbinska postrojenja postoji inženjerski pristup koji uključuje kombinovanu upotrebu dva tipa turbina zbog visoke temperature izduvnih gasova.

Proizvedena toplinska energija se koristi za proizvodnju pare za parnu turbinu, koja se koristi paralelno s plinskom turbinom. Ovo povećava električnu efikasnost na 59% i značajno poboljšava efikasnost goriva. Nedostatak ovog pristupa je što dizajn postaje složeniji i skuplji. Odnos električne i toplotne energije koju proizvodi GTU je približno 1:2, odnosno za 10 MW električne energije proizvede se 20 MW toplotne energije.

Prednosti i nedostaci

Prednosti gasnih turbina uključuju:

  • Jednostavnost uređaja. Zbog nepostojanja kotlovskog bloka, složenog sistema cjevovoda i mnogih pomoćnih mehanizama, plinskoturbinska postrojenja imaju znatno manju potrošnju metala po jedinici snage.
  • Minimalna potrošnja vode, koja je u plinskoj turbinskoj jedinici potrebna samo za hlađenje ulja koje se dovodi u ležajeve.
  • Brzo puštanje u rad. Za plinske turbinske jedinice, vrijeme pokretanja iz hladnog stanja prije prihvatanja opterećenja ne prelazi 20 minuta. Za parnu elektranu, pokretanje traje nekoliko sati.

Nedostaci:

  • Gasnoturbinske jedinice koriste plin s vrlo visokom početnom temperaturom - više od 550 stepeni. To uzrokuje poteškoće u praktičnom dizajnu plinskih turbina, jer su za najzagrijane dijelove potrebni posebni materijali otporni na toplinu i posebni sistemi hlađenja.
  • Otprilike polovina snage koju razvija turbina troši se na pogon kompresora.
  • Plinske turbine su ograničene na gorivo; koristi se prirodni plin ili visokokvalitetno tekuće gorivo.
  • Snaga jedne gasnoturbinske jedinice ograničena je na 150 MW.

Ekologija

Pozitivan faktor u korištenju plinskih turbina je minimalni sadržaj štetnih tvari u emisiji. Po ovom kriteriju plinske turbine su ispred svog najbližeg konkurenta - klipnih elektrana. Zbog svoje ekološke prihvatljivosti, plinski turbinski agregati mogu se bez problema postaviti u neposrednoj blizini prebivališta ljudi. Nizak sadržaj štetnih emisija tokom rada gasne turbine omogućava vam da uštedite novac na izgradnji dimnjaka i kupovini katalizatora.

Ekonomika GTU

Na prvi pogled cijene plinskih turbinskih jedinica su prilično visoke, ali uz objektivnu procjenu mogućnosti ove energetske opreme, svi aspekti padaju na svoje mjesto. Visoka kapitalna ulaganja na početku energetskog projekta u potpunosti su nadoknađena beznačajnim troškovima tokom naknadnog rada. Osim toga, značajno se smanjuju ekološka plaćanja, smanjuju se troškovi za kupovinu električne i toplotne energije, a smanjuje se i uticaj na životnu sredinu i stanovništvo. Iz tih razloga se svake godine kupuje i ugrađuje stotine novih plinskih turbina.

PLINSKA TURBINSKA POTROŠNJA

UVOD

U prvim fazama razvoja plinske turbine korištene su dvije vrste komora za sagorijevanje za sagorijevanje goriva. Gorivo i oksidant (vazduh) su kontinuirano dovođeni u komoru za sagorevanje prvog tipa, njihovo sagorevanje je takođe kontinuirano održavano, a pritisak se nije menjao. Gorivo i oksidant (vazduh) su dovođeni u porcijama u komoru za sagorevanje drugog tipa. Smjesa je zapaljena i spaljena u zatvorenom volumenu, a zatim su produkti sagorijevanja ušli u turbinu. U takvoj komori za sagorevanje temperatura i pritisak nisu konstantni: naglo se povećavaju u trenutku sagorevanja goriva.

Vremenom su se pojavile nesumnjive prednosti komora za sagorevanje prvog tipa. Stoga se u modernim plinskim turbinskim postrojenjima gorivo u većini slučajeva sagorijeva pod konstantnim tlakom u komori za sagorijevanje.

Prve gasne turbine imale su nisku efikasnost, jer su gasne turbine i kompresori bili nesavršeni. Kako su ovi agregati unapređeni, efikasnost gasnih turbinskih jedinica se povećala, te su postali konkurentni drugim vrstama toplotnih motora.

Trenutno su plinskoturbinske jedinice glavni tip motora koji se koriste u zrakoplovstvu, što je zbog jednostavnosti njihovog dizajna, mogućnosti brzog povećanja opterećenja, velike snage uz malu težinu i mogućnosti potpuno automatiziranog upravljanja. Avion sa motorom na gasnu turbinu prvi put je poleteo 1941.

U energetskom sektoru plinske turbine rade uglavnom u trenucima kada se potrošnja električne energije naglo povećava, odnosno u vrijeme vršnog opterećenja. Iako je efikasnost gasnih turbinskih postrojenja niža od efikasnosti parnih turbinskih jedinica (pri snazi ​​od 20-100 MW, efikasnost gasnih turbinskih postrojenja dostiže 20-30%), njihova upotreba u vršnom režimu pokazuje se korisnim, budući da pokretanje traje mnogo manje vremena.

U nekim vršnim gasnoturbinskim motorima, avio-turbomlazni motori koji su odslužili svoj radni vek u vazduhoplovstvu koriste se kao izvori gasa za turbinu koja rotira električni generator. Uz motore s unutrašnjim sagorijevanjem, plinske turbine se koriste kao glavni motori u mobilnim elektranama.



IN tehnološkim procesima Rafinerije nafte i hemijska industrija koriste zapaljivi otpad kao gorivo za gasne turbine.

Gasnoturbinske jedinice također se široko koriste u željezničkom, pomorskom, riječnom i drumskom saobraćaju. Dakle, na brzim hidrogliserima i lebdećim vozilima, motori su plinskoturbinski motori. Na teškim vozilima, mogu se koristiti i kao glavni i kao pomoćni motori, dizajnirani da dovode zrak u glavni motor s unutarnjim sagorijevanjem i rade na njegove izduvne plinove.

Osim toga, plinski turbinski agregati služe kao pogon za duvaljke prirodnog plina na magistralnim plinovodima i rezervne električne generatore za vatrogasne pumpe.

! Glavni pravac u kojem se razvija gasnoturbinsko inženjerstvo je povećanje efikasnosti gasnih turbina povećanjem temperature i pritiska gasa ispred gasne turbine. U tu svrhu razvijaju se složeni rashladni sistemi za najopterećenije dijelove turbina ili se koriste novi materijali visoke čvrstoće - materijali na bazi nikla otporni na toplinu, keramika itd.

Postrojenja s plinskim turbinama općenito su pouzdana i laka za rukovanje, pod uvjetom da se striktno poštuju uspostavljena pravila i režimi rada čije odstupanje može izazvati uništenje turbina, kvar kompresora, eksplozije u komorama za sagorevanje itd.

GLAVNI ELEMENTI PLINSKIH TURBINSKIH POSTROJENJA

OPĆE INFORMACIJE O PLINSKO-TURBINSKIM POSTROJENJIMA

Gasnoturbinski motor(GTE) - jedan od tipova toplotnih motora u kojima se gas komprimira i zagreva, a zatim se energija komprimovanog i zagrejanog gasa pretvara u mehanički rad na osovini gasne turbine. Gasnoturbinsko postrojenje se sastoji od tri glavna elementa: plinske turbine, komore za sagorijevanje i zračnog kompresora.

Pretvaranje toplote u rad vrši se u nekoliko agregata gasnih turbinskih motora (Sl. 1)

Rice. 1. Dijagram gasnoturbinskog motora:

TN – pumpa za gorivo; KS – komora za sagorevanje; K – kompresor; T – turbina; EG – električni generator.

Pumpa za gorivo dovodi gorivo i komprimirani zrak u komoru za sagorijevanje nakon kompresora. Gorivo se miješa sa zrakom, koji služi kao oksidant, pali i sagorijeva. Čisti proizvodi sagorevanja se takođe mešaju sa vazduhom tako da temperatura nastalog gasa nakon mešanja ne prelazi unapred određenu vrednost. Iz komora za sagorijevanje plin ulazi u plinsku turbinu, koja je dizajnirana da svoju potencijalnu energiju pretvara u mehanički rad. Tokom rada, gas se hladi i njegov pritisak pada na atmosferski. Iz plinske turbine gas se ispušta u okoliš.

Čisti zrak ulazi u kompresor iz atmosfere. U kompresoru se njegov tlak povećava i temperatura raste. Pogon kompresora preuzima značajan dio snage turbine.

Plinska turbinska postrojenja koja rade po ovoj shemi nazivaju se instalacije otvorenog ciklusa. Većina modernih plinskih turbina radi po ovoj shemi.

Rice. 2. Ciklus gasnoturbinskog motora.

Zamjenom sagorijevanja goriva izobaričnim dovodom topline (linija 2-3 na sl. 2) i hlađenjem produkata izgaranja koji se emituju u atmosferu izobaričnim odvođenjem topline (linija 1-4), dobijamo ciklus gasnoturbinskog motora :

1-2 – kompresija radnog fluida od atmosferski pritisak na pritisak motora;

2-3 – sagorevanje u komori;

3-4 – proces adijabatskog širenja radnog fluida;

4-1 – izduvni gasovi se ispuštaju u atmosferu

Osim toga, primjenjuju se zatvorene gasne turbine(Sl. 3). Zatvorene plinske turbine također imaju kompresor 3 i turbinu 2 . Umjesto komore za sagorijevanje koristi se izvor topline 1 , u kojoj se toplota prenosi na radni fluid bez mešanja sa gorivom. Radni fluid može biti zrak, ugljični dioksid, živa para ili drugi plinovi.

Radni fluid, čiji je pritisak povećan u kompresoru, zagreva se u izvoru toplote 1 i ulazi u turbinu 2 , u kojoj daje svoju energiju. Nakon turbine, gas ulazi u srednji izmenjivač toplote 5 (regenerator), u kome zagreva vazduh, a zatim se hladi u hladnjaku 4. , ulazi u kompresor 3 i ciklus se ponavlja.Kao izvor toplote mogu se koristiti specijalni kotlovi za zagrevanje radnog fluida energijom sagorelog goriva ili nuklearnih reaktora.

Rice. 3. Dijagram gasnoturbinskog motora koji radi u zatvorenom ciklusu: 1 - površinski grijač; 2 - turbina; 3 - kompresor; 4 - hladnjak; 5 - regenerator; 6 - vazdušni akumulator; 7 - pomoćni kompresor.

Gasna turbina je motor koji kombinuje prednosti parne turbine i motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Za razliku od parne turbine, radni fluid ovdje nije para iz kotlova, već plinovi nastali tokom sagorijevanja goriva u posebnim komorama. Za razliku od motora sa unutrašnjim sagorevanjem, energija radnog fluida se pretvara u mehaničku energiju rotacije osovine ne kao rezultat povratnog kretanja klipa u cilindru, već rotacijom turbinskog točka pod dejstvom visokog stepena. brzina strujanja gasova koji teče iz mlaznice.

Plinska turbina je, kao i parna turbina, nereverzibilni mehanizam, stoga je za rikverc u plinskoturbinskim instalacijama potrebno obezbijediti reverznu turbinu ili neki drugi uređaj, na primjer propeler s kontroliranim korakom (CPG).

Gasnoturbinsko postrojenje(GTU) se sastoji od sljedećih glavnih dijelova: gasna turbina, u kojem se toplotna energija vrućih plinova pretvara u mehaničku energiju; kompresor za zrak, usisavanje i sabijanje vazduha neophodnog za sagorevanje goriva; komore za sagorevanje(gasni generator), u kojem se raspršeno tečno gorivo miješa sa zrakom i sagorijeva, formirajući radni fluid - vrući gas; cjevovodi za dovod zraka do plinskog generatora, dovod plinova od generatora do plinske turbine i ispuštanje izduvnih plinova u atmosferu; uređaji za reciklažu, osiguravajući korištenje topline iz izduvnih plinova.

Rice. 124. Opšti oblik(a) i dijagram gasnoturbinske jedinice sa komorom za sagorevanje (b) (snage 4040 kW).

1 - kompresor niskog pritiska; 2 - grijač zraka; 3 - pozorište; 4 - kompresor visokog pritiska; 5 - startna turbina; 6 - komora za sagorevanje; 7 - mlaznica; 8 - TND;

9 - hladnjak zraka; 10 - mjenjač

Osim toga, GTU uključuje sistemi za gorivo i ulje, opskrbljuje gorivom komoru za sagorijevanje i uljem ležajeve turbine i pogon zupčanika, kao i startnu parnu turbinu male snage koja koristi paru iz pomoćnog kotla.

Dizajn plinske turbine je sličan parna turbina. Ali plinska turbina doživljava veća temperaturna opterećenja: njene radne lopatice rade na temperaturi vrućih plinova (650-850°), dok je temperatura radne pare 400-500°. Ovo značajno smanjuje vijek trajanja plinske turbine. U zavisnosti od prihvaćena metoda kompresije zraka i stvaranja vrućih plinova, razlikuje se plinske turbine sa komorom za sagorijevanje i plinske turbine sa slobodnim klipnim plinskim generatorima (SPGG).

U gasnoturbinskoj jedinici sa komorom za sagorevanje (Sl. 124) vanjski zrak usisava se centrifugalnim kompresorom niskog pritiska i dovodi se kroz hladnjak zraka u kompresor visokog opterećenja: tlak, a odatle kroz grijač zraka u komoru za sagorijevanje.

Istovremeno, gorivo se ubrizgava u komoru za sagorevanje kroz mlaznicu. Dolazi do sagorijevanja i stvaraju se vrući plinovi, koji uzastopno ulaze u plinske turbine visokog i niskog tlaka i ispuštaju se u atmosferu kroz izduvni cjevovod. Na putu ispušnih plinova ugrađuju se grijač zraka i rekuperacijski kotao, čija se para može koristiti za turbogenerator ili za pomoćnu turbinu koja radi na osovini propelera. Centrifugalni kompresori niskog i visokog pritiska pokreću se turbinama niskog i visokog pritiska. Samo turbina niskog pritiska pokreće propeler kroz mjenjač.

Rice. 125. Opšti izgled (a) i dijagram SPGG-a (b).

1 - ulazni ventili kompresora; 2 - izduvni ventili kompresora;

3 - klip kompresora; 4 - cilindar kompresora;

5 - ulazni prozori; 6 - izduvni prozori; 7 - mlaznica; 8 - radni cilindar; 9 - tampon cilindar; 10 - tampon klip; 11 - prijemnik vazduha za pročišćavanje; 12 - radni klip; 13 - mehanizam za sinhronizaciju klipa

Agregat gasne turbine sa generatorima gasa sa slobodnim klipom (SPGG) (Sl. 125) razlikuje se od gasnoturbinske jedinice sa komorom za sagorevanje po tome što se vrući gasovi stvaraju u posebnom generatoru gasa koji radi na principu motora sa unutrašnjim sagorevanjem sa slobodno divergentni klipovi. SGNG je simetrična jedinica koja se sastoji od dvotaktnog jednocilindričnog motora sa suprotnim klipovima, jednostepenog kompresora sa jednim dejstvom i dva tampon cilindra. Cilindar sadrži dva radna klipa povezana sa kompresorima i tampon klipa.

Rice. 126. Izgled gasnoturbinske elektrane na LNG.

1 - SPGG; 3 - gasna turbina; 3 - mjenjač; 4 - dizel generator

Radni (divergentni) hod klipnih grupa odvija se pod uticajem gasa koji se širi u radnom cilindru. U tom slučaju, zrak u cilindrima kompresora se prvo komprimira, a zatim struji kroz ispušne ventile u prijemnik zraka za pročišćavanje. Istovremeno sa kompresijom zraka u cilindrima kompresora dolazi do komprimiranja zraka u tampon cilindrima, nakon čega se njegova energija troši na okretanje radnih klipova i sabijanje zraka u radnom cilindru.

Na kraju hoda klipa, prvo se otvaraju izduvni, a zatim usisni prozori. Kroz izduvne otvore, izduvni gasovi ulaze u gasnu turbinu, a kroz usisne otvore komprimovani ispusni vazduh iz prijemnika puni radni cilindar.

Višak zraka za čišćenje miješa se s vrućim izduvnim plinovima i također se dovodi u plinsku turbinu.

Pri obrnutom hodu radnih klipova, pod uticajem vazduha komprimovanog u tampon cilindrima, zatvaraju se ulazni, zatim izlazni prozori, a istovremeno se vazduh usisava u cilindre kompresora kroz ventile. U trenutku kada se klipovi približavaju jedan drugom, gorivo se ubrizgava u radni cilindar kroz mlaznicu i proces se ponavlja.

Plinske turbine i LPGG su kompaktni, imaju relativno malu težinu od 16-24 kg/kW i nisku potrošnju goriva od 260 g/(kWh). Prednost je mogućnost sklapanja elektrane od nekoliko SGNG-a, što omogućava efikasnije korištenje zapremine MCO (Sl. 126). Pored navedenih tipova gasnih turbina, lake gasne turbine vazduhoplovnog tipa (1,5-4,0 kg/kW) se široko koriste na malim brodovima velike brzine, posebno na hidrogliserima. Ali imaju kratak vijek trajanja i povećanu potrošnju goriva (340-380 g/kWh).

Nedostatak svih vrsta plinskih turbina, pored povećane potrošnje goriva i kratkog vijeka trajanja, je i visok nivo buke u MKO, za smanjenje koje je potrebno pribjeći posebnim mjerama.