טורבינות גז אנרגיה. טורבינות גז במחזור

צמח טורבינת גז (GTP) מהווה קומפלקס אנרגיה יחיד, קומפקטי יחסית, שבו טורבינת כוח העבודה המותאמת ועל גנרטור. המערכת נמצאת בשימוש נרחב באנרגיה נמוכה שנקרא. נהדר עבור אספקת אנרגיה וחום של ארגונים גדולים, באזורים מרוחקים וצרכנים אחרים. בדרך כלל, טורבינת גז עובדת על דלק או גז נוזלי.

חדשני

הקיבולת של כושר ייצור החשמל מוביל תפקיד הולכת צמח טורבינת גז האבולוציה הבאה שלהם - טורבינת גז במחזור משולב (מחז). לפיכך, תחנות כוח בארה"ב מאז תחילת 1990, יותר מ 60% של מתקני קלט מודרני כבר לעשות טורבינות גז מחז, ובחלק מהמדינות חלקם הגיעו 90% בשנים מסוימות.

מספר רב גם בנה טורבינת גז פשוט. צמח טורבינת גז - נייד, חסכוני לתפעול קל לתקן - היה הפתרון הטוב ביותר כדי לכסות עומסי שיא. במפנה המאה (1999-2000) הקיבולת הכוללת של טורבינות גז הגיע 120,000 מגוואט. לשם השוואה, ב 80 שנים הקיבולת הכוללת של סוג זה של המערכת היה 8000-10 000 מגוואט. חלק משמעותי של טורבינת גז (60%) מיועד לעבוד במפעלי מחזור משולב בינארי גדול עם קיבולת ממוצעת של כ 350 מגוואט.

מידע היסטורי

הבסיס התיאורטי לשימוש בטכנולוגיות מחזור משולב נחקרו בפירוט במדינה שלנו בשנות ה -60 המוקדמות". כבר אז התברר כי הכיוון הכללי של פיתוח של מערכת החשמל מחובר עם טכנולוגיית מחזור משולב. עם זאת, היישום המוצלח שלהם נדרשו טורבינות גז אמינות בעלת ביצועים גבוהים.

כלומר התקדמות משמעותית מערכת חשמל טורבינות הגז מודרנית מזוהית קפיצה איכותית. מספר החברות זרות בהצלחה פתר את הבעיה של יצירת טורבינות גז נייחות יעילות בזמן כאבי ראש מקומיים המוביל ארגונים בתנאים של כלכלת פקודה עוסקים בקידום טכנולוגית טורבינת קיטור המתקדמת לפחות (PTU).

אם -60 היעילות של צמחים טורבינת גז עמד על 24-32%, על טורבינות גז נייח האנרגיה הטובה של 80 המאוחרות כבר יעילות (לשימוש העצמאי) 36-37%. זה איפשר להם ליצור בסיס PGU היעילות שלהן היה 50%. עד תחילת המאה החדשה, הדמות הייתה 40%, וביחד עם המחזור המשולב - ועל 60%.

צמחי השוואה-טורבינת קיטור מחזור משולב

צמחי המחזור המשולבים המבוססים על טורבינות גז, והסיכוי האמיתי הקרוב ביותר היו להשיג 65 יעילות% או יותר. במקביל ליחידות טורבינת קיטור (שפותחו בברית המועצות), רק במקרה של הפתרון המוצלח של מספר בעיות מדעיות מורכבות הקשורות לדור ושימוש פרמטרי קיטור סופר קריטיים, אתה יכול לסמוך על היעילות של לא יותר מ 46-49%. לכן, את היעילות של מערכת מחזור משולב קיטור טורבינה לאבד תקנה.

ראוי לציין תחנת כוח נחה טורבינות אדים כמו עלות וזמן של הבנייה. בשנת 2005, שוק האנרגיה העולמי, במחיר של 1 כ"ס ל 200 מחז MW ומעלה היה 500-600 $ / כ"ס. עבור PSU ערך קיבולת קטנה יותר היה בטווח של 600-900 $ / כ"ס. טורבינות גז עצמה מתאימות 200-250 $ / כ"ס. עם הירידה ביכולת היחידה של עליית המחירים, אך בדרך כלל אינו עולה על 500 $ / כ"ס. ערכים אלה הם חלק מן העלות של קילוואט של מערכות טורבינת קיטור הכח. לדוגמא, המחיר לקילוואט מותקן עיבוי תחנות חשמל טורבינות קיטור נע בין 2000-3000 $ / כ"ס.

צמח Scheme טורבינת גז

המפעל כולל שלוש יחידות בסיסיות: טורבינת גז combustor ואת מדחס אוויר. וכל היחידות ממוקמות בחבילה האחת טרומית. הרוטורים של המדחס ואת טורבינת מחוברים זה לזה בצורה נוקשה, נחים על מסבים.

מסודרים סביב תא הבעירה של מדחס (לדוגמה, 14 יח.), כל בדיור נפרד משלה. קבלת מועמדי כניסת אוויר המדחס הוא מן בריחות אוויר טורבינת גז דרך צינור הפליטה. בהתבסס על תומך מעטפת טורבינת גז רב עוצמה, בצורה סימטרית מסגרת אחת.

עקרון הפעולה

ברוב התקנות טורבינת הגז באמצעות עיקרון בעירה רצוף או מחזור פתוח:

• בתחילה, זורם עובר (אוויר) נשאב תחת מדחס בהתאמה הלחץ האטמוספרי.
• בשלב הבא, האוויר נדחס בלחץ גבוה ונשלח לתא הבעירה.
• הוא מסופק עם דלק שעלה באש בלחץ מתמיד, הבטחת אספקה קבועה של חום. בשל בעירה של דלק מגדילה את הטמפרטורה של הגוף עובד.
• יתר על כן, הנוזל עובד (עכשיו זה הוא גז אשר הוא תערובת של מוצרי אוויר בעירה) זורם אל טורבינת הגז שבו הוא מתרחב לחץ האטמוספרי, מבצע עבודה שימושית (הופכת את הטורבינה, מייצר חשמל).
• לאחר טורבינת הגז משוחררת לאטמוספרה שדרכו מחזור העבודה ונסגר.
• ההבדל בין טורבינות ומדחסים נתפסת גנרטור חשמלי מסודרים על פיר משותף עם טורבינות ומדחסים.

בעירה לסירוגין התאמה

בניגוד ערכת בונה קודמת, שני שסתומים משמשים צמחי בעירה רציפים במקום אחד.

• מדחס משאבות אוויר לתוך תא הבעירה באמצעות שסתום ראשון כאשר השסתום השני סגור.
• כאשר הלחץ עולה בתא הבעירה, השסתום הראשון סגור. ההיקף בתא סגור.
• כאשר נסגרו באופן טבעי שסתומים לשרוף דלק בתא, הבעירה שלו מתקיימת נפח קבוע. כתוצאה מכך, לחץ הנוזל עובד הוא גדל עוד יותר.
• בא, השסתום השני נפתח ואת הנוזל עובד מסופק על טורבינת הגז. הלחץ במעלה הזרם של הטורבינה יופחת בהדרגה. כאשר היא קרובה הלחץ האטמוספרי, שסתום השני צריך להיות סגור, והראשון לפתוח וחזור על צעדים.

טורבינות גז במחזור

בפנותו אל מימושו בפועל של מחזור תרמודינמי, מעצבים צריכים להתמודד עם הרבה מכשולים טכניים בלתי עבירים. הדוגמא הטיפוסית ביותר: לחות קיטור יותר 8-12% הפסד בסעיף התזרים של טורבינת הקיטור עולה בחדות, הגדלת העומסים הדינמיים, שחיקה מתרחשת. בסוף זה מוביל להרס של חלק הזרימה של הטורבינה.

כתוצאה ממגבלות אלו בשלטון (עבודה) נמצאים בשימוש נרחב עד כה רק שני תרמודינמיים בסיסיים מחזור: מחזור רנקין ו מחזור ברייטון. רוב תחנות כוח המבוססות על שילוב של אלמנטים של המחזורים הללו.

מחזור רנקין משמש עובד נוזלים, אשר במהלך מימוש מחזור להתחייב בשלב המעבר תחת תחנת כוח הקיטור מחזור עבודה כזו. עבור הגופים עובדים, אשר לא יכול להיות מרוכז בעולם האמיתי, ואשר אנו קוראים הגזים השתמשו מחזור ברייטון. על פי מחזור זה עובד טורבינות גז ומנועי מנועי בעירה פנימית.

שהדלק

הרוב המכריע של טורבינות גז מתוכנן לפעול על גז טבעי. לפעמים דלק נוזלים משמש במערכות בעלי צריכת חשמל נמוכה (לפחות - בממוצע, לעתים נדיר מאוד - קיבולת גדולה). מגמה חדשה של מעבר הופכת מערכות טורבינת גז קומפקטי להשתמש דלקים מוצקים (פחם, עץ כבול פחות). מגמות אלה קשורות לעובדת גז התהליך הוא חומר גלם יקר עבור תעשייה כימית, השימוש בו הוא לעתים קרובות יותר חסכוני יותר באנרגיה. הפקה של טורבינות גז שיכול לפעול ביעילות על דלק מוצק, הוא צובר תאוצה.

בניגוד DIC כדי GTU

ההבדל העיקרי של מנועי בעירה פנימיים ומערכות טורבינת גז הוא כדלקמן. תהליך מנוע הבעירה הפנימי של דחיסה של אוויר, בעירה ורחבה של תוצרי הבעירה מתרחש בתוך אלמנט מבנים יחיד, המכונה גליל מנוע. GTU תהליכים אלה מתבצעים על צומת מבניים נפרדים:

• הדחיסה מתבצעת המדחס;
• בעירה, בהתאמה, בתא מיוחד;
• הרחבת תוצרי הבעירה מתבצעת בתוך טורבינת גז.

כתוצאת טורבינות גז בונת מנוע הבעירה הפנימית קצת דומה, אם כי עבודה על מחזורי תרמודינמיים דומים.

מסקנה

עם ההתפתחות באנרגיה נמוכה, הגדלת היעילות שלו של טורבינות גז ומערכות מקצועיות לכסות נתח הולך וגדל במערכת האנרגיה הכוללת בעולם. לפיכך, יותר ויותר ביקוש קריירה מבטיחה טורבינות גז מכונאי. בעקבות השותפות המערבית מספר יצרנים רוסים שולטים הייצור של סוג מתקני טורבינה חסכוני. תחנת הכוח במחזור משולב הראשון של הדור החדש של הפדרציה הרוסית הפכה תחנת הכוח התרמו-צפון-מערב בסנט פטרסבורג.