Energetska plinske turbine. Ciklus plinske turbine

Plinske turbine postrojenja (GTP) čine jedan, relativno kompaktan energetski kompleks, gdje su upareni radnu snage turbine i generatora. Sustav je naširoko koristi u tzv mala snaga.

Rezanje-rub

Kapacitet proizvodnih kapaciteta snage vodeću ulogu ide na plinske turbine postrojenja i njihovom naknadnom evolucije - u kombinaciji turbine plin (KTE). Dakle, američki elektrane od ranih 1990-ih, više od 60% ulaznih i moderniziranih objekata već bi plinske turbine i KTE, au nekim zemljama je njihov udio dosegao 90% u nekim godinama.

Veliki broj sagradio jednostavnu plinsku turbinu. Plinske turbine postrojenja - mobitel, ekonomičan za upotrebu i lako popraviti - bio najbolje rješenje za pokrivanje vršnih opterećenja. Na prijelazu stoljeća (1999-2000) ukupni kapacitet plinskih turbina dostigla 120.000 MW. Za usporedbu, u 80 godina ukupni kapacitet ove vrste sustava je 8000-10 000 MW. Značajan dio plinske turbine (60%) namijenjen za rad velikim binarnim kombi biljke s prosječnom kapaciteta oko 350 MW.

povijesni podaci

Teoretska osnova za korištenje tehnologije kombiniranog ciklusa je studirao u detalje u našoj zemlji u ranim 60-ih. Već u to vrijeme postalo je jasno da je opći tijek razvoja elektroenergetskog sustava povezana je s kombiniranom tehnologijom ciklusa. Međutim, njihova uspješna provedba bile potrebne pouzdane i visoke performanse turbine plinova.

To je značajan napredak identificirati moderne plinske turbine elektroenergetskog sustava kvalitativni skok. Broj stranih tvrtki uspješno riješio problem stvaranja učinkovite stacionarne plinske turbine u vrijeme kada je domaći glavobolje vodećih organizacija u uvjetima komandne ekonomije koja se bavi promicanjem najmanje napredne parne turbine tehnologije (PTU).

Ako se u 60-ih godina efikasnost plinske turbine postrojenja iznosila je 24-32%, u kasnim 80 najboljih energetski stacionarni plinskih turbina već učinkovitosti (za samostalan rad) 36-37%. To im je omogućilo stvaranje temelja za PGU čija je učinkovitost 50%. Do početka novog stoljeća, lik je bio 40%, te u suradnji s kombiniranom ciklusu - a na 60%.

Usporedba parne turbine i pomiješa ciklusa biljke

Kombinirani ciklus postrojenja na bazi plinskih turbina, a najbliža stvarna mogućnost je da se dobije 65% učinkovitosti ili više. U isto vrijeme za parne turbine jedinica (razvijen u SSSR-u), samo u slučaju uspješnog rješenja niza složenih znanstvenih problema vezanih uz proizvodnju i korištenje nadkritiÀnim parametrima pare, možete se osloniti na učinkovitost ne više od 46-49%. Dakle, učinkovitost parne turbine u kombinaciji sustava ciklusa beznadno izgubiti.

Značajno inferiorni u paru-turbina elektrana kao trošak i vrijeme građenja. U 2005. godini, globalno tržište energije, cijena od 1 kW do 200 MW KTE i više je 500-600 $ / kW. Za PSU manja vrijednost kapaciteta je u rasponu od 600 do 900 $ / kW. Snažni plinske turbine odgovaraju 200-250 $ / kW. Sa smanjenjem jediničnog kapaciteta poskupljenja, ali obično ne prelazi 500 $ / kW. Ove vrijednosti su dio troškova od kilovatu sustav turbina snage pare. Na primjer, cijena po instaliranom kilovatu u kondenzacijske elektrane parne turbine u rasponu od 2000-3000 $ / kW.

Biljka plinske turbine shema

Instalacija se sastoji od tri osnovne cjeline: plinska turbina, ložište i kompresor za zrak. I sve jedinice su smješteni u montažne jednom paketu. Rotori od kompresora i turbine su međusobno povezani čvrsto, odmara na ležajevima.

video: "Fortum" počevši plinske turbine provesti na Chelyabinsk HE-1

Raspoređeni oko komore za izgaranje kompresor (npr 14 kom.), Svaki u svom zasebnom kućištu. Za prijem ulaza kompresora zraka iz zraka izlazi plinske turbine preko ispušnih cijevi. Na temelju snažne plinske turbine nosača kućišta, smještena simetrično u jednom kadru.

Princip rada

U većini postrojenja plinske turbine koje koriste stalnu princip izgaranja ili otvorite ciklus:

• Početku, radni fluid (zrak) se pumpa pod atmosferskim tlakom odgovarajućim kompresora.
• Zatim se zrak komprimira na višem tlaku te šalje u komoru za izgaranje.
• Isporučuje se s gorivom koja je gorjela na konstantnom tlaku, čime se osigurava stalnu opskrbu topline. Zbog izgaranja goriva povećava temperaturu radnog tijela.
• Nadalje, radni fluid (sada je plin koji se smjesa zraka i izgaranja proizvoda) teče u plinsku turbinu gdje se proširuje na atmosferskom tlaku, obavlja koristan rad (okreće turbinu, stvara struju).
• Nakon što je plinska turbina se ispušta u atmosferu kroz koju se radni ciklus i zatvara.
• Razlika između turbine i kompresora vidi električni generator smještena u zajedničkoj osovini s turbine i kompresora.

Video: Mikro GTU / prijenosni elektrana. DIY mikro Turboshaft motor

Montažu prekidima izgaranje

Za razliku od prethodne konstruktivne sheme, dva ventila se koriste u postrojenjima za loženje isprekidanim umjesto jednog.

Video: Radna GTU

• Kompresor pumpe zrak u komoru za izgaranje preko prvog ventila, kada je drugi ventil je zatvoren.
• Kada tlaka u komori za izgaranje, prvi ventil je zatvoren. Volumen komore zatvoren.
• Kada je zatvoren, naravno, ventili spali goriva u komoru, njegovo izgaranje odvija pri stalnom volumenu. Kao rezultat toga, pritisak radni fluid i dalje se povećava.
• Zatim, drugi ventil se otvara i radni fluid se dovodi do plinske turbine. Pritisak uzvodno od turbine će se postupno smanjiti. Kada je blizu atmosferskog tlaka, drugi ventil mora biti zatvoren, a prvi otvoriti i ponovite korake.

Ciklus plinske turbine

Vraćajući se na praktičnu realizaciju termodinamičkog ciklusa, dizajneri moraju nositi s puno nepremostive tehničke prepreke. Najtipičniji primjer: parni vlažnost više od 8-12% gubitka u dijelu toka parna turbina povećati oštro raste dinamičkih naprezanja uslijed erozije. To na kraju dovodi do uništenja dijela protoka turbine.

Kao rezultat tih ograničenja na vlasti (za rad) su naširoko koristi do sada samo dva osnovna termodinamička ciklus ciklus Rankine i Brayton ciklus. Većina elektrana temelji se na kombinaciji elemenata tih ciklusa.

Rankine ciklus se koristi za radne tekućine, koje su tijekom realizacije ciklusa počiniti fazni prijelaz prema takvom radnom ciklusu parne elektrane. Za radnih tijela, koji se ne mogu kondenzirati u stvarnom svijetu, a koje zovemo plinove koji se koriste BRAYTON ciklus. Prema ovom ciklusu rad plinske turbine i motore s unutarnjim izgaranjem motora.

Upotrijebljeno gorivo

Velika većina plinskih turbina su dizajnirani za rad na prirodni plin. Povremeno tekuće gorivo se koristi u malim sustavima napajanja (barem - u prosjeku, vrlo rijetko - veliki kapacitet). Novi trend prijelaza postaje sustava turbina kompaktan plin koristi kruta goriva (ugljen, drvo i treset manje). Ovi trendovi su povezane s činjenicom da je proces plin je vrijedna sirovina za kemijsku industriju, njegova uporaba je često isplativije nego u energiju. Proizvodnja plinskih turbina koje se mogu raditi učinkovito na kruto gorivo, je dobivanjem zamah.

Biljka plinske turbine GTU Video

DIC suprotnost GTU

Temeljna razlika motori s unutarnjim izgaranjem i plinskih turbina sustava je kako slijedi. Izgaranje motora s unutarnjim Postupak za kompresiju zraka, izgaranja i širenje produkata izgaranja dogodi u jednoj strukturni element, što se naziva cilindru motora. GTU ti procesi izvode na odvojenim strukturnih čvorova:

• kompresije izvodi se u kompresor;
• izgaranja, odnosno, u posebnoj komori;
• širenja produkata izgaranja se provodi u plinskoj turbini.

Kao rezultat konstruktivnih turbina plina i motora s unutarnjim sagorijevanjem malo sličan, iako rad na sličnim termodinamičkih ciklusa.

zaključak

S razvojem niskoenergetskih, povećavajući njegovu učinkovitost plinske turbine i strukovnim sustavima pokriti sve veći udio u ukupnoj energetskog sustava u svijetu. Prema tome, sve više i više u potražnji obećavajuće karijere inženjer plinske turbine. Nakon zapadnih partnera nekoliko ruskih proizvođača su savladali proizvodnju ekonomičan instalacija turbina tipa. Prvi kombinirani ciklus elektrane nove generacije u Ruskoj Federaciji postala Sjeverozapadna Termoelektrana u St. Petersburgu.