Էներգետիկ գազատուրբինների. Ցիկլը գազային տուրբիններից

Գազատուրբինային գործարանը (GTP) կազմում է մեկ, համեմատաբար կոմպակտ էներգետիկ համալիրի, որի ընտրել Զուգտկված աշխատանքային սնուցման տուրբինի եւ գեներատոր. Որ համակարգը լայնորեն օգտագործվում է, այսպես կոչված, ցածր էներգիայի. Մեծ էներգետիկ եւ ջերմամատակարարման խոշոր ձեռնարկությունների, հեռավոր վայրերում եւ այլ սպառողների. Որպես կանոն, գազատուրբինային աշխատում է հեղուկ վառելիքի կամ գազի.

Կտրում-Edge

Հզորությունը էներգաբլոկի հզորության առաջատար դերը գնում է գազային տուրբինի գործարանի եւ դրանց հետագա էվոլյուցիայի - համակցված ցիկլով գազատուրբինային (CCGT): Այսպիսով, ԱՄՆ-էլեկտրակայաններ, քանի որ 1990 - ականների սկզբին, ավելի քան 60% -ը մուտքային եւ արդիականացված օբյեկտների արդեն կատարել գազի պարտատոմսեր եւ CCGT, իսկ որոշ երկրներում դրանց տեսակարար կշիռը հասել է 90% - ի մի քանի տարիների ընթացքում:

Մի մեծ թվով նաեւ կառուցել մի պարզ գազատուրբինը: Գազատուրբինային գործարանը - բջջային, տնտեսական է գործել, եւ հեշտ է վերանորոգման, - եղել է լավագույն լուծումը կազմ գագաթը բեռների. Ին հերթին դարի (1999-2000 թթ.) Ընդհանուր հզորությունը գազատուրբինների հասել է 120,000 ՄՎտ: Համեմատության համար նշենք, որ 80 տարիների ընթացքում ընդհանուր հզորությունը այս տեսակի համակարգի 8000-10 000 ՄՎտ: Մի զգալի մասը գազատուրբինային (60%) մտադիր է աշխատանքը, որ խոշոր երկուական համակցված ցիկլի բույսեր հետ միջինը հզորությունը կազմում է մոտ 350 ՄՎտ:

պատմական տեղեկություններ

Տեսական հիմքը օգտագործման համար համակցված ցիկլով տեխնոլոգիաների արդեն ուսումնասիրվել է որոշ մանրամասներով մեր երկրում վաղ '60s. Արդեն այդ ժամանակ պարզ դարձավ, որ ընդհանուր առմամբ, իհարկե զարգացման իշխանական համակարգի հետ է կապված համակցված ցիկլի տեխնոլոգիայով. Սակայն, դրանց հաջող իրականացումը, որոնք անհրաժեշտ է հուսալի եւ բարձր կատարողական գազատուրբինների.

Որ էական առաջընթաց նույնացնել ժամանակակից գազատուրբինային էներգիայի համակարգը որակական թռիչք. Մի շարք օտարերկրյա ընկերություններ հաջողությամբ լուծեց ստեղծումը արդյունավետ գրենական պիտույքներ գազի տուրբինների է մի ժամանակ, երբ ներքին գլխացավեր առաջատար կազմակերպություններից է, պայմանները մի հրաման տնտեսությունը զբաղվում է խթանումը ամենաքիչ զարգացած գոլորշու տուրբին տեխնոլոգիաների (PTU):

Եթե 60s արդյունավետությունը գազատուրբինային բույսերի կանգնած է 24-32% -ով, ուշ 80-ի լավագույն էներգետիկ գրենական պիտույքներ գազատուրբինների արդեն ուներ արդյունավետության համար (standalone օգտագործման) 36-37%: Սա թույլ է նրանց ստեղծել հիմք PGU որի արդյունավետությունը կազմել է 50%: Ըստ սկզբին նոր դարում, այդ ցուցանիշը կազմել է 40%, իսկ հետ համատեղ համակցված ցիկլի, եւ 60%:

Համադրել Գոլորշի-տուրբինի եւ համակցված ցիկլով բույսեր

Համակցված ցիկլով բույսերը հիման վրա գազատուրբինների, եւ մոտակա հեռանկար էր ձեռք բերել 65% արդյունավետության բարձրացման կամ ավելի. Միեւնույն ժամանակ, որ գոլորշու Գազատուրբինային միավորները (զարգացած է ԽՍՀՄ), միայն այն դեպքում, հաջող լուծումը մի շարք համալիր գիտական խնդիրների հետ կապված սերունդը եւ օգտագործման գերքննադատական գոլորշու պարամետրերի, դուք կարող եք ապավինել արդյունավետությունը ոչ ավելի, քան 46-49%: Այսպիսով, արդյունավետությունը գոլորշու տուրբինների համակցված ցիկլով համակարգի անհույս կորցնում.

Զգալիորեն զիջում է գոլորշու տուրբինների գործարանը, ինչպես նաեւ ծախսերը եւ ժամանակը շինարարությունը: 2005 թ.-ին, համաշխարհային էներգետիկ շուկայում, գինը 1 կՎտ է 200 ՄՎտ CCGT եւ ավելի քան կազմել է $ 500-600 / կՎտ: Համար PSU ավելի փոքր հզորություն արժեքը եղել է շարք 600-900 $ / կՎտ. Հզոր գազատուրբիններ համապատասխանում է $ 200-250 / կՎտ: Հետ նվազում է միավորի հզորությամբ գների բարձրացումների, բայց սովորաբար չի գերազանցում $ 500 / կՎտ: Այդ արժեքները մի մասն արժեքը մի կիլովատ էլեկտրաէներգիայի գոլորշու Գազատուրբինային համակարգեր. Օրինակ, գինը տեղադրված կիլովատի է condensing գոլորշու տուրբինների էլեկտրակայաններ միջակայքերը - ից $ 2000-3000 / կՎտ:

Սխեման գազատուրբինային գործարանը

Գործարանը բաղկացած է երեք հիմնական ստորաբաժանումներ ` գազի տուրբինների combustor եւ օդի compressor. Եւ բոլոր միավորները, որոնք տեղադրվում են հավաքովի մեկ փաթեթով: Րոտորս կոմպրեսորի եւ տուրբինի կապված են միմյանց կոշտ, հանգստավայր առանցքակալներ.

Կազմակերպվում են շուրջ այրման պալատի compressor (օրինակ, 14 հատ), յուրաքանչյուրը իր սեփական առանձին բնակարանի. Համար ընդունելության է կոմպրեսորի օդամղիչով գալիս է գազատուրբինային օդային խուսափում միջոցով արտանետումային խողովակի. Հիման վրա հզոր գազատուրբինային պատյաններ աջակցում, տեղադրված սիմետրիկ մեկ շրջանակ:

Սկզբունքը շահագործման

Մասում գազատուրբինային կայանքների օգտագործող շարունակական այրման սկզբունքը կամ բաց ցիկլ:

• Սկզբում, աշխատանքային հեղուկ (օդային) մղվում տակ մթնոլորտային ճնշման համապատասխան compressor.
• Հաջորդ, օդը է սեղմվել է բարձր ճնշման եւ ուղարկվել է այրման պալատի.
• Այն մատակարարվում վառելիքի, որը այրված է մշտական ճնշման, ապահովելով մշտական մատակարարումը ջերմության. Շնորհիվ այրման վառելիքի մեծացնում ջերմաստիճանը աշխատանքային մարմնի.
• Բացի այդ, աշխատանքային հեղուկ (այժմ, դա գազի, որը մի խառնուրդ է օդային եւ այրման արտադրանք) հոսքերը դեպի Գազատուրբինային, որտեղ այն ընդլայնվում է մթնոլորտային ճնշման, կատարում օգտակար աշխատանք (Ստացվում է, որ տուրբին, առաջացնում էլեկտրական հզորության):
• Այն բանից հետո, որ գազի տուրբին արտանետվում մթնոլորտ, որի միջոցով տպելու ծավալ եւ փակում.
• Միջեւ տարբերությունը տուրբինի եւ compressor է տեսել էլեկտրական գեներատոր կազմակերպել միասնական լիսեռ հետ տուրբինի եւ compressor.

Կցամասեր ընդհատվող այրման

Ի տարբերություն նախորդ կառուցողական սխեմայով, երկու փականներ օգտագործվում են այրման կայանների ընդհատվող մեկի փոխարեն:

• Կոմպրեսորի պոմպեր Օդի մեջ այրման խցիկ միջոցով առաջին փական, երբ երկրորդ փակված է:
• Երբ ճնշումը բարձրանում է այրման խցիկ, առաջին փակված է: Ծավալը պալատի փակ է:
• Երբ փակվել, բնականաբար, փականներ այրել վառելիքը պալատի, նրա այրման տեղի է ունենում մշտական ծավալով: Որպես հետեւանք, աշխատանքային հեղուկ ճնշումը ավելի աճել է:
• Հաջորդ, երկրորդը փականը բացվում է եւ աշխատանքային հեղուկ է մատակարարվում գազատուրբինի: Այդ ճնշումը հոսանքին հակառակ տուրբինի կլինի աստիճանաբար նվազել է: Երբ այն մոտ է մթնոլորտային ճնշմանը, իսկ երկրորդը փականը պետք է փակվի, եւ առաջինը բացել եւ կրկնել քայլերը:

Ցիկլը գազային տուրբիններից

Դառնում է գործնական իրագործման թերմոդինամիկական ցիկլի, դիզայներները պետք է զբաղվել բազմաթիվ անհաղթահարելի տեխնիկական խոչընդոտների: Առավել բնորոշ օրինակը: գոլորշու խոնավությունը ավելի քան 8-12% կորուստ է հոսքի հատվածում գոլորշու տուրբինների ավելանում կտրուկ, ավելացնելով դինամիկ բեռների, էրոզիա տեղի է ունենում: Ի վերջո հանգեցնում է ոչնչացման հոսքի մասում տուրբինի:

Որպես հետեւանք այս սահմանափակումների իշխանության (աշխատանքի), որոնք լայնորեն օգտագործվում են առայժմ միայն երկու հիմնական թերմոդինամիկական ցիկլ: ցիկլը Rankine եւ Brayton ցիկլը: Մեծամասնությունը էլեկտրակայանների հիման վրա համադրության տարրերի այդ ցիկլերի.

Rankine ցիկլը համար օգտագործվում է աշխատանքային հեղուկների, որի ընթացքում ցիկլի իրականացման կատարել փուլ անցումը այնպիսի աշխատանքային ցիկլի գոլորշու ատոմակայանի. Համար աշխատանքային մարմինները, որը չի կարող լինել խտացրած է իրական աշխարհը, եւ որը մենք կոչում ենք գազեր օգտագործվում Brayton ցիկլը. Ըստ այս ցիկլը աշխատանքային գազի տուրբինների եւ ներքին այրման շարժիչներ շարժիչներ:

The օգտագործվող վառելիքը

Որ ճնշող մեծամասնությունը գազատուրբինների նախագծված են գործել բնական գազով: Երբեմն մի հեղուկ վառելիքի, որն օգտագործվում է ցածր էներգիայի համակարգերի (առնվազն միջինը, շատ հազվադեպ - մեծ հզորություն): Նոր միտում անցման դառնում կոմպակտ գազատուրբինային համակարգերի օգտագործման պինդ վառելիքի (ածուխ, փայտ եւ տորֆ պակաս): Դրանք միտումները կապված են այն փաստը, որ այդ գործընթացը գազի արժեքավոր հումք քիմիական արդյունաբերության, դրա օգտագործումը հաճախ ավելի ծախսերի արդյունավետ, քան էներգետիկ. Արտադրության գազային տուրբինների, որ կարող է գործել արդյունավետ պինդ վառելիքի, թափ է հավաքում:

DIC հակադրություն GTU

Սկզբունքային տարբերությունը ներքին այրման շարժիչների եւ գազատուրբինային համակարգերի հետեւյալն է. Որ ներքին այրման շարժիչը գործընթացը սեղմում օդի, այրման եւ ընդլայնման այրման արտադրանքի տեղի է ունենում մեկ կառուցվածքային տարր, անդրադարձել է նաեւ շարժիչի գլան: The GTU այդ գործընթացները իրականացվում են առանձին կառուցվածքային հանգույցների:

• սեղմում կատարվում է compressor.
• այրման, համապատասխանաբար, հատուկ պալատի.
• ընդլայնման այրման արտադրանք իրականացվում է գազատուրբինի:

Որպես հետեւանք կառուցողական գազի պարտատոմսեր եւ ներքին այրման շարժիչի մի քիչ նման, թեեւ աշխատանքի վրա նմանատիպ thermodynamic ցիկլեր:

եզրափակում

Զարգացման հետ ցածր էներգիայի, մեծացնում է իր արդյունավետությունը գազի պարտատոմսեր եւ մասնագիտական համակարգերում լուսաբանել աճող մասնաբաժինը ընդհանուր էներգետիկ համակարգի աշխարհում: Համապատասխանաբար, ավելի ու ավելի պահանջարկի խոստումնալից կարիերա մեքենավարը գազային տուրբիններից: Հետեւելով արեւմտյան գործընկերների մի շարք ռուսական արտադրողներից արդեն յուրացրել արտադրությունը ծախսերի արդյունավետ տուրբինային սարքերի տիպի: Առաջին համակցված ցիկլի ատոմակայանը նոր սերնդի Ռուսաստանի Դաշնությունում դարձել է Հյուսիս - Արեւմտյան ՋԷԿ-ը Սանկտ-Պետերբուրգում: