Energy gassturbiner. Syklus gassturbiner

Gassturbinanlegg (GTP) utgjør et enkelt, forholdsvis kompakt energi kompleks, karakterisert ved at det parede arbeid turbin og generator. Systemet er mye brukt i såkalte lavenergihus. Flott for energi og varme tilførsel av store bedrifter, fjerntliggende områder og andre forbrukere. Vanligvis gassturbin som arbeider med flytende brensel eller gass.

Cutting-Edge

Kapasiteten til kraftproduksjon ledende rolle går til et gassturbinanlegg, og deres etterfølgende utvikling - kombinert syklus gassturbin (CCGT). Dermed amerikanske kraftverk siden tidlig på 1990-tallet, mer enn 60% av inn- og modernisert anlegg allerede gjør gassturbiner og CCGT, og i enkelte land sin andel nådd 90% i noen år.

Et stort antall også innebygget en enkelt gassturbin. Gassturbinanlegg - mobil, økonomisk i drift og lett å reparere - var den beste løsning for å dekke toppbelastninger. Ved århundreskiftet (1999-2000) den totale kapasiteten til gassturbiner har nådd 120 000 MW. Til sammenligning, i 80 år den totale kapasiteten på denne type system ble 8000-10 000 MW. En vesentlig del av gassturbinen (60%) som er beregnet til å arbeide i de store binære kombinert syklus anlegg med en gjennomsnittlig kapasitet på omtrent 350 MW.

historisk informasjon

Det teoretiske grunnlaget for bruk av kombinert-syklus teknologier har blitt studert i detalj i vårt land på begynnelsen av 60-tallet. Allerede på den tiden ble det klart at den generelle løpet av utviklingen av kraftsystemet er forbundet med kombinert syklus teknologi. Men deres vellykkede gjennomføringen var nødvendig pålitelige og høy ytelse gassturbiner.

Det er betydelige fremskritt identifisert moderne gassturbin kraftsystemet et kvalitativt sprang. En rekke utenlandske selskaper har blitt løst problemet med å skape effektive stasjonære gassturbiner på et tidspunkt da innenlandske hodepine ledende organisasjoner i bestemmelsene for en kommando økonomi engasjert i markedsføringen av de minst avanserte dampturbinteknologi (PTU).

Hvis 60s effektivitet av gassturbinanlegg sto ved 24 til 32%, på slutten av 80 beste energi stasjonære gassturbiner som allerede hadde effektivitet (for frittstående bruk) 36-37%. Dette tillot dem å skape grunnlag for PGU hvis effektivitet var 50%. Ved begynnelsen av det nye tallet, og tallet var 40%, og i forbindelse med kombinert syklus - og ved 60%.

Sammenligning av dampturbin og kombinert-syklus anlegg

De kombinerte syklusanlegg basert på gassturbiner, er den nærmeste og den virkelige utsikter for å oppnå effektivitet var 65% eller mer. På samme tid for dampturbinen enheter (utviklet i Sovjetunionen), bare i tilfelle av en vellykket løsning av en rekke komplekse vitenskapelige problemer knyttet til produksjon og bruk av kritisk damp parametere, kan du stole på effektiviteten av ikke mer enn 46-49%. Således er effektiviteten av dampturbinen kombinert syklussystem håpløst tape.

Betydelig dårligere til damp-turbinkraftverk som kostnader og tid for bygging. I 2005, det globale energimarkedet, prisen på en kW til 200 MW CCGT og over var $ 500-600 / kW. For PSU mindre kapasitet verdien var i størrelsesorden 600-900 $ / kW. Kraftig gassturbiner tilsvarer $ 200-250 / kW. Med nedgangen i enheten kapasitet av prisen øker, men vanligvis ikke overstige $ 500 / kW. Disse verdiene er en brøkdel av prisen for en kilowatt effekt dampturbinsystemer. For eksempel, prisen per installert kilowatt i kondenserende damp turbin kraftverk varierer fra $ 2000-3000 / kW.

Skjema gassturbinanlegg

Anlegget består av tre grunnenheter: en gassturbinforbrenningskammer og luftkompressoren. Og alle enheter er plassert i prefabrikkerte enkelt pakke. Den rotorer av kompressoren og turbinen er koblet til hverandre strengt, hviler på lagrene.

Som er anordnet rundt forbrenningskammeret til kompressoren (f.eks 14 stk.), Hver på sin egen separate boliger. For opptak til kompressorens luftinnløpet er fra gassturbin luften unnslipper gjennom eksosrøret. På grunnlag av den kraftige gass-turbinhuset støtter, plassert symmetrisk på en enkelt ramme.

Prinsippet for operasjonen

I de fleste gassturbinanlegg med kontinuerlig forbrenning prinsipp eller åpen syklus:

• Først blir arbeidsfluid (luft) pumpes under atmosfæretrykk respektive kompressor.
• Deretter blir luft komprimert til et høyere trykk og sendes til forbrenningskammeret.
• Den er forsynt med brensel som forbrennes ved et konstant trykk, noe som sikrer en konstant tilførsel av varme. På grunn av forbrenning av brennstoffet øker temperaturen til arbeidslegemet.
• Videre er arbeidsfluid (nå er det en gass som er en blanding av luft og forbrenningsprodukter) strømmer inn i gassturbinen, hvor den ekspanderer til atmosfæretrykk, utfører nyttig arbeid (det viser turbinen genererer elektrisk kraft).
• Etter at gassturbinen slippes ut i atmosfæren gjennom hvilken driftssyklus og lukkes.
• Forskjellen mellom turbinen og kompressoren er vist en elektrisk generator anordnet på en felles aksel med turbinen og kompressoren.

Passende intermitterende forbrenning

I motsetning til foregående konstruktiv ordningen, blir to ventiler brukt i forbrenningsanlegg, diskontinuerlige, i stedet for ett.

• Kompressoren pumper luft inn i forbrenningskammeret via en første ventil når den andre ventil er lukket.
• Når trykket stiger i forbrenningskammeret, blir den første ventil lukket. Volumet av kammeret er lukket.
• Når den er lukket naturligvis ventilene brenne brennstoff i et kammer, og tar sitt forbrenningen ved konstant volum. Som et resultat, er arbeidsfluidtrykket økes ytterligere.
• Deretter blir den andre ventil åpnes og arbeidsfluid tilføres til gassturbinen. Trykket oppstrøms for turbinen vil bli gradvis redusert. Når det er nær atmosfæretrykk, bør den andre ventilen stenges og den første til å åpne og gjenta trinnene.

Syklus gassturbiner

Slå til den praktiske realisering av en termodynamisk syklus, designere må forholde seg til en rekke uoverstigelige tekniske barrierer. Det mest typiske eksemplet: damp fuktigheten mer enn 8-12% tap i strømningstverrsnittet av dampturbinen øker kraftig, noe som øker den dynamiske belastninger, skjer erosjon. Dette fører til slutt til ødeleggelse av strømnings del av turbinen.

Som et resultat av disse begrensninger i kraft (for arbeid) er mye brukt hittil bare to grunnleggende termodynamisk syklus: syklus Rankine og Brayton-syklus. Majoriteten av kraftverk basert på en kombinasjon av elementer fra disse sykluser.

Rankine syklusen benyttes for bearbeidingsvæsker, som i løpet av syklusen realisering begår faseovergang under slike arbeidssyklusen dampanlegg. For arbeids organer, som ikke kan kondenseres i den virkelige verden, og som vi kaller gassene brukes Brayton syklus. I henhold til denne syklusen arbeider gassturbiner og forbrenningsmotorer motorer.

Brennstoffet som brukes

De aller fleste gassturbiner er konstruert for å operere på naturgass. Av og til et flytende brennstoff brukes i lav-kraftsystemer (minst - et gjennomsnitt, meget sjelden - stor kapasitet). En ny trend for overgang blir kompakt gassturbin-systemer bruker fast brensel (kull, ved og torv mindre). Disse trendene er forbundet med det faktum at prosessgassen er et verdifullt råstoff for den kjemiske industri, er bruken ofte mer kostnadseffektivt enn i energi. Produksjon av gassturbiner som kan operere effektivt på fast brensel, er å få fart.

DIC motsetning til GTU

Hovedforskjellen fra interne forbrenningsmotorer og gassturbiner systemer er som følger. Den forbrenningsmotor prosessen med komprimering av luft, forbrenning og ekspansjon av forbrenningsproduktene, forekomme i et enkelt konstruksjonselement, referert til som motorsylinder. Den GTU disse prosessene blir utført på separate strukturelle noder:

• komprimering utføres i kompressor;
• forbrenning, henholdsvis, i et spesielt kammer;
• ekspanderende forbrenningsprodukter utføres i en gassturbin.

Som følge av konstruktive gassturbiner og forbrenningsmotorer et lite lignende, selv om arbeidet med tilsvarende termodynamiske sykluser.

konklusjon

Med utviklingen av lav-energi, øke effektiviteten av gassturbiner og yrkes systemer dekke en økende andel i det totale energisystemet i verden. Følgelig mer og mer etterspørsel lovende karriere maskinist gassturbiner. Etter de vestlige partnere en rekke russiske produsenter har mestret produksjonen av kostnadseffektive turbinanlegg type. Den første kombikraftverk av ny generasjon i Russland har blitt Nordvest-Thermal Power Plant i St. Petersburg.