Energija plinskih turbina. Ciklus plinske turbine

Plinske turbine postrojenja (GTP) čine jedan, relativno kompaktan energetskog kompleksa, pri čemu je u paru rad moć turbine i generatora. Sistem je naširoko koristi u tzv niskoenergetske. Velike energije i topline snabdijevanje velikih preduzeća, udaljenim područjima i na druge potrošače. Tipično, plinske turbine rade na tečno gorivo ili plin.

Vrhunska

Kapaciteta kapaciteta za proizvodnju električne energije vodeću ulogu ide u pogon plinske turbine i njihov kasniji razvoj - kombinovanom ciklusu plinske turbine (CCGT). Tako, US elektrane od ranih 1990-ih, više od 60% od ulazne i moderniziranog postrojenja već čine plinskih turbina i CCGT, au nekim zemljama njihov udio dostigao 90% u nekim godinama.

Veliki broj izgradio jednostavan plinske turbine. Plinske turbine postrojenja - mobile, ekonomičan za rad i lako popraviti - bio najbolje rješenje za pokrivanje vršnih opterećenja. Na prijelazu stoljeća (1999-2000) ukupnog kapaciteta plinskih turbina završila 120.000 MW. Za usporedbu, u 80 godina ukupni kapacitet ovog tipa sistema bio je 8000-10 000 MW. Značajan dio turbine plina (60%) namijenjen za rad u velikim binarnom biljke kombiniranom ciklusu sa prosječnim kapacitetom od oko 350 MW.

istorijske informacije

Teorijske osnove za korištenje tehnologija u kombinaciji ciklusa su studirali u nekim detaljima u našoj zemlji u ranim 60-ih. Već u to vrijeme je postalo jasno da je opšti tok razvoja EES je povezan sa kombinovanom tehnologijom ciklusa. Međutim, njihova uspješna implementacija bili potrebni pouzdani i visokih performansi plinske turbine.

To je značajan napredak identifikovana moderne plinske turbine EES kvalitativni skok. Veliki broj stranih kompanija uspješno riješio problem stvaranja efikasnog stacionarnih plinskih turbina u vrijeme kada je domaći glavobolje vodećih organizacija u uslovima komandne ekonomije koja se bavi promocijom najmanje napredne parne turbine tehnologiju (PTU).

Ako 60s efikasnost plinske turbine postrojenja iznosila je 24-32%, krajem 80-ih najbolje energetske stacionarne plinske turbine već efikasnost (za samostalne upotrebu) 36-37%. To im je omogućilo da se stvori osnova PGU čija efikasnost je 50%. Do početka novog stoljeća, cifra je bila 40%, a zajedno sa kombinovanom ciklusu - a na 60%.

Poređenje parne turbine i kombinovanog ciklusa biljaka

Kombinovanom biljke ciklus zasnovan na plinske turbine, a najbliža stvarna mogućnost je bila da se dobije 65% efikasnosti ili više. U isto vrijeme za parne turbine jedinice (razvijen u SSSR-u), samo u slučaju uspješno rješavanje brojnih složenih naučnih problema koji se odnose na proizvodnju i korištenje natkritične parametrima pare, možete se osloniti na efikasnost ne više od 46-49%. Dakle, efikasnost turbine kombinovanog sistema ciklusa pare beznadežno izgubiti.

Značajno inferiorni u paru-turbina elektrane kao trošak i vrijeme gradnje. U 2005. godini, na globalnom energetskom tržištu, cijena 1 kW do 200 MW CCGT i preko je $ 500-600 / kW. Za PSU manju vrijednost kapacitet je bio u rasponu od 600-900 $ / kW. Moćan plinskih turbina odgovaraju $ 200-250 / kW. Sa smanjenjem kapaciteta jedinici poskupljenja, ali obično ne prelazi 500 $ / kW. Ove vrijednosti su dio troškova kilovat elektroenergetskih sistema parne turbine. Na primjer, cijena po instaliranom kilovatu u parne turbine elektrane u rasponu od $ 2000-3000 / kW.

Shema postrojenja plinske turbine

Postrojenje se sastoji od tri osnovne jedinice: gas turbine Combustor i kompresor zraka. I sve jedinice su smješteni u montažne jednom paketu. Rotora kompresora i turbine su međusobno povezani kruto, odmara na ležajevima.

Su raspoređeni oko ložišta kompresora (npr 14 kom.), Svaka na svoj odvojenom kućištu. Za upis na ulazu kompresora vazduha iz zraka bijeg plinske turbine kroz auspuh. na moćni plinskih turbina kućište podloge na, simetrično postavljeni na jednom kadru.

princip rada

U većini plinske turbine postrojenja koja koriste kontinuirano principu sagorijevanja ili otvoreni ciklus:

• U početku, radni fluid (zrak) se upumpava pod atmosferskim pritiskom odgovarajućih kompresora.
• Zatim, vazduh je komprimiran na veći pritisak i šalju u komoru za sagorijevanje.
• Ona se puni gorivom koja je spaljena na konstantan pritisak, osiguravajući stalni dotok topline. Zbog sagorijevanja goriva povećava temperaturu radnog tijela.
• Nadalje, radni fluid (sada je to plin koji je mješavina zraka i sagorijevanja proizvoda) teče do plinskih turbina u kojima se širi na atmosferski pritisak, obavlja koristan rad (okreće turbinu, proizvodi električnu energiju).
• Nakon plinske turbine se ispuštaju u atmosferu kroz koju dužnost ciklus i zatvara.
• Razlika između turbine i kompresora se vidi električnog generatora raspoređeni na zajedničkom vratilu sa turbine i kompresora.

Fitting isprekidan sagorijevanje

Za razliku od prethodnih konstruktivne sheme, dva ventila se koriste u postrojenjima za sagorijevanje diskontinualnim umjesto jednog.

• Kompresor pumpe zraka u komoru za sagorijevanje preko prvog ventila kada je drugi ventil zatvoren.
• Kada je pritisak raste u komori za sagorijevanje, prvi ventil je zatvoren. Volumen komore je zatvoren.
• Kada je zatvorena, naravno, ventili spaliti goriva u komori, njegovo sagorijevanje odvija na konstantnoj zapremini. Kao rezultat toga, pritisak radni fluid je dodatno povećan.
• Zatim, drugi ventil se otvara i radni fluid se dovodi do plinskih turbina. Pritisak uzvodno od turbine će se postepeno smanjivati. Kada je blizu atmosferskog pritiska, drugi ventil treba zatvoriti, a koji će otvoriti i ponovite korake.

Ciklus plinske turbine

Osvrćući se na praktičnu realizaciju termodinamički ciklus, dizajneri moraju da se bave puno nepremostivih tehničkih barijera. Najtipičniji primjer: vlažnost pare gubitak više od 8-12% u dijelu toka od parne turbine raste naglo povećanje dinamičkim opterećenjima, erozija nastaje. Ovo na kraju dovodi do uništenja toka dijela turbine.

Kao rezultat ovih ograničenja na vlasti (za rad) su u širokoj upotrebi do sada samo dva osnovna termodinamički ciklus: ciklus Rankine i Brajtonov ciklusa. Većina elektrana na bazi kombinacije elemenata ovih ciklusa.

Rankine ciklus se koristi za radni fluid, koji su tokom realizacije ciklusa počini fazi tranzicije pod takvim radnog ciklusa termoelektrane. Za radna tijela, koji se ne mogu kondenzuje u stvarnom svijetu, a koju nazivamo plinova koristi Brajtonov ciklusa. Prema ovom ciklusu rade plinske turbine i motore s unutrašnjim izgaranjem.

Gorivo koje se koristi

Ogromna većina plinskih turbina su dizajnirani da rade na prirodni plin. Povremeno se tečno gorivo se koristi u low-power sistema (barem - u prosjeku, vrlo rijetko - veliki kapacitet). Novi trend prelaska postaje turbina sistema kompaktnih plin koriste čvrsta goriva (ugalj, drva i treseta manje). Ovi trendovi su povezani sa činjenicom da je proces gas je vrijedan sirovina za kemijsku industriju, njegova upotreba je često isplativije nego u energiju. Proizvodnju plinskih turbina koje mogu efikasno raditi na čvrsto gorivo, uzima maha.

DIC razliku od GTU

Osnovna razlika motora sa unutrašnjim sagorijevanjem i plinske turbine sistema je kako slijedi. Proces interne motor sagorijevanjem kompresije zraka, sagorijevanje i proširenje proizvoda sagorijevanja javljaju unutar jedne konstruktivni element, nazivaju cilindra. U GTU ovi procesi se odvijaju na posebnim strukturnim čvorova:

• kompresija se vrši u kompresoru;
• sagorijevanje, odnosno, u specijalnoj komori;
• proširenje proizvoda sagorijevanja se provodi u plinske turbine.

Kao rezultat konstruktivnih plinskih turbina i motora s unutarnjim izgaranjem malo sličan, iako rade na sličnim termodinamičkih ciklusa.

zaključak

Sa razvojem niskoenergetskih, povećanja njegove efikasnosti gasnih turbina i stručnog sistemi pokrivaju sve veći udio u ukupnoj energetskog sistema u svijetu. U skladu s tim, sve više i više potražnje obećavajuće karijere mehaničare plinskih turbina. Nakon zapadni partneri jedan broj ruskih proizvođači su savladali proizvodnju ekonomičnih tip turbine instalacija. Prvi kombiniranom postrojenju ciklusa snage nove generacije u Rusija je postala North-West Termoelektrane u Sankt Peterburgu.