Enerji qaz-turbin bitkiləri. Qaz turbin dövrü dövrü

Qaz turbin stansiyaları (GTU) bir güc turbini və bir generatorun birlikdə işlədildiyi vahid, nisbətən kompakt enerji kompleksidir. Sistem, kiçik enerji enerjisinə deyilən bir şəkildə istifadə edilir. Böyük müəssisələrin, məskunlaşma yerlərinin və digər istehlakçıların elektrik və istilik tədarükü üçün əla. Bir qayda olaraq qaz turbinləri maye yanacaq və ya qazda işləyir.

Tərəqqi kənarında

Elektrik stansiyalarının güc potensialını artırmaq üçün, əsas rol qaz turbin qurğularına və onların gələcək inkişafına - birləşən dövr bitkiləri (CCGT) keçər. Məsələn, ABŞ elektrik stansiyalarında, 1990-cı illərin əvvəllərindən etibarən quraşdırılmış və təkmilləşdirilmiş qurğunun təxminən 60% -i GTU və CCGT tərəfindən hazırlanmış və bəzi ölkələrdə bir neçə illər ərzində onların payı 90% -ə çatmışdır.

Çox sayda sadə GTUlar də inşa edilir. Qaz turbini zavodu - istismar edilən, istismar olunan və istifadəsi asan olan mobil istismar - zirvə yüklərini əhatə edən optimal həlldir. Əsrin növbəsində (1999-2000), qaz turbin zavodlarının ümumi gücü 120 min MW-ə çatdı. Müqayisə üçün: 80 il ərzində bu cür sistemlərin ümumi gücü 8000-10 000 MVt idi. GTU-nun əhəmiyyətli bir hissəsi (60% -dən çox) təxminən 350 MVt olan orta həcmli böyük ikili kombinə edilmiş dövriyyə qurğularının bir hissəsi kimi istismara verilmişdir.

Tarixi arxa plan

1960-cı illərin əvvəllərində ölkəmizdə kombinə edilmiş dövr texnologiyalarının istifadəsinin nəzəri əsasları kifayət qədər ətraflı öyrənilmişdir. Artıq o vaxt aydın oldu: istilik enerjisinin inkişafının ümumi yolu buxar qaz texnologiyaları ilə bağlıdır. Lakin, onların uğurlu həyata keçirilməsi üçün etibarlı və yüksək səmərəli qaz turbinli qurğulara ehtiyac var idi.

İstilik enerjisinin müasir keyfiyyətli sıçrayışını müəyyənləşdirən qaz turbini tikintisində mühüm irəliləyişlərdir. Bir sıra xarici firmalar, komanda iqtisadiyyatı şəraitində aparıcı aparıcı aparıcı təşkilatların ən az perspektivli buxar turbin texnologiyasının (PTU) təşviqi ilə məşğul olduqları dövrdə səmərəli sabit qaz turbinlərinin yaradılması problemlərini uğurla həll ediblər.

Əgər 60-cı illərdə qaz turbin zavodlarının səmərəliliyi 24-32% səviyyəsində olsaydı, 1980-ci illərin sonlarında ən yaxşı stasionar elektrik enerjisi turbin stansiyaları artıq 36-37% -nin (avtonom istifadəsində) səmərəliliyinə malik idi. Bu, onların səmərəliliyi 50% -ə çatmış CCGTs yaratmağa imkan verdi. Yeni əsrin əvvəlində bu göstərici 40% -ə bərabər idi və qaz-buxarla birlikdə - və ən azı 60% -dir.

Buxar turbinin və birləşmiş dövr bitkilərinin müqayisəsi

GTU-a əsaslanan buxar və qaz qurğularında ən yaxın və real perspektiv 65% və ya daha çox məhsuldarlıq faktoru əldə etmək idi. Eyni zamanda, bir cüt superkritik parametrlərin yaradılması və istifadəsi ilə bağlı bir sıra kompleks elmi problemlər müvəffəqiyyətlə həll edildikdə, buxar turbin qurğularında (SSRİ-də inkişaf etdirilən), yalnız 46-49% -dən artıq olmamaq üçün ümid edə bilər. Beləliklə, buxar mühərrikləri səmərəliliyi baxımından buxar qaz sistemlərini ümidsiz olaraq itirir.

Maliyet və tikinti müddətləri baxımından əhəmiyyətli dərəcədə aşağı buxar turbin santralleri. 2005-ci ildə dünya enerjisi bazarında, 200 MVt və ya daha çox olan bir ÇKP üçün 1 kVt qiyməti 500-600 $ / kW idi. Aşağı qüvvədə olan CCGT-lər üçün xərclər 600-900 $ / kV-dır. Güclü qaz-turbin bitkiləri 200-250 $ / kV-ə bərabərdir. Vahid gücü azaldıqca, onların qiyməti artmaqdadır, lakin adətən $ 500 / kW-dan artıq deyil. Bu dəyərlər buxar turbin sistemləri üçün bir kilovat elektrik xərcinin bir neçə dəfə azdır. Məsələn, buxar turbin elektrik stansiyalarının qurulması üçün quraşdırılmış kilovatın qiyməti 2000-3000 $ / kW arasında dəyişir.

Qaz turbin zavodunun sxemi

Quraşdırma üç əsas ünsiyanı əhatə edir: qaz turbini, yanma kamerası və hava kompressorudur. Bütün vahidlər prefabrik tək vahiddə yerləşdirilir. Kompressor rotorları və turbinləri yataqlara əsaslanaraq, sərt şəkildə bir-birinə bağlıdır.

Kompressorun ətrafında yanacaq kameraları yerləşdirilir (məsələn, 14 ədəd), hər biri öz mənzilində. Kompressor havasına daxil olmaq üçün qaz təzyiqindən gələn boru, hava axını borusundan axır. GTU bədəni bir çərçivədə simmetrik yerləşdirilən güclü dəstəklərə əsaslanır.

Əməliyyat prinsipi

GTU-nun bir çox qurğusu davamlı yanma və ya açıq dövriyyət prinsipini istifadə edir:

• Əvvəlcə işləyən vasitə (hava) uyğun bir kompressor tərəfindən atmosfer təzyiqində pompalanır.
• Daha sonra hava yüksək təzyiqə sıxılır və yanma kamerasına göndərilir.
• Daimi istilik təmin edən, daimi təzyiq altında yanan yanacaqla təchiz olunur. Yanacağın yanması sayəsində işçi mayesinin temperaturu artır.
• Bundan əlavə, işçi mayesi (indi hava və yanma məhsullarının qarışığı olan qazdır) atmosfer təzyiqinə genişlənir, faydalı qazıntı işini yerinə yetirən qaz turbinə daxil olur (turbin istehsal edən elektrik enerjisini çevirir).
• Türbindən sonra qazlar iş dövrünü bağlayan atmosferə axıdılır.
• Türbin və kompressorun işlənməsi arasındakı fərq bir turbin və kompressor ilə birgə şaftda yerləşən elektrik generatoru tərəfindən qəbul edilir.

Fasiləsiz yanma qurğuları

Əvvəlki dizayndan fərqli olaraq, intervallı yanma stansiyalarında birinin yerinə iki klapan istifadə olunur.

• Kompressor, ikinci valve bağlanmış olan ilk valve vasitəsilə yanma kamerasına havanı havalandırır.
• Yanma kamerasında təzyiq qaldıqda ilk valve bağlanır. Nəticədə, kameranın həcmi bağlanacaq.
• Kamera içərisində qapalı vana ilə yanacaq yandırılır, təbii olaraq onun yanması daimi həcmdə olur. Nəticədə işçi mayesinin təzyiqi daha da artır.
• Bundan sonra, ikinci bir valve açılır və işləyən maye qaz turbinə daxil olur. Türbin qarşısında təzyiq tədricən azalacaq. Atmosferə yaxınlaşdıqda, ikinci valve bağlanmalı, ilk isə hərəkətlərin sırasını açmalı və təkrar etməlidir.

Qaz turbin dövrü dövrü

Bu və ya bu termodinamik dövrünün praktiki həyata keçirilməsinə gəlincə, dizaynerlər çoxsaylı texniki maneələrlə üzləşməlidirlər. Ən tipik nümunə: buxar turbininin axan hissəsində itkilər 8-12% -dən çox olan bir buxar rütubətində kəskin şəkildə artır, dinamik yüklər artır və eroziya baş verir. Bu nəticədə turbin axan hissəsinin məhvinə gətirib çıxarır.

Enerji sektorunda (iş əldə etmək) bu məhdudiyyətlər nəticəsində yalnız iki əsas termodinamik dövrü hələ də geniş yayılmışdır : Rankine dövrü və Brighton dövrü. Çoxlu elektrik stansiyaları bu dövründən ibarət olan elementlərin birləşməsinə əsaslanır.

Bu dövr ərzində buxar elektrik stansiyaları fəaliyyət göstərən bir dövr keçişini yerinə yetirən işləyən orqanlar üçün Rankine dövrü istifadə olunur. Gerçək şəraitdə və biz dediyimiz qazlar zidd olmayan işçi orqanları üçün Brighton dövründən istifadə edin. Bu dövr üçün, qaz turbin qurğuları və ICE mühərrikləri fəaliyyət göstərir.

İstifadə edilən yanacaq

GTU-ların əksəriyyəti təbii qazla işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Bəzən maye yanacaq az enerji sistemlərində istifadə olunur (daha az - orta, çox nadir hallarda - yüksək güc). Yeni bir tendensiya, kompakt qaz turbini sistemlərinin qatı yonqar materialların (kömür, daha az torf və ağac) istifadəsinə keçididir. Bu tendensiya qazın kimya sənayesi üçün qiymətli bir texnoloji xammal olması ilə bağlıdır, çünki onun istifadəsi tez-tez enerji sektorundan daha ucuzdur. Qatı yanacaqlarda səmərəli şəkildə fəaliyyət göstərə bilən qaz turbini birləşmələrinin istehsalı sürət qazanır.

ICE və GTU arasında fərq

Daxili yanma mühərrikləri və qaz turbin kompleksləri arasında əsas fərq aşağıdakı kimidir. ICE-də hava sıxılma prosesləri, yanma yanma və yanma məhsullarının genişləndirilməsi eyni silindrli elementdə meydana gəlir, bu da mühərrik silindridir. GTU-da bu proseslər ayrı-ayrı struktur node ilə ayrılır:

• Kompressorda kompressor aparılır;
• Yağın yanması, müvafiq olaraq, xüsusi bir otaqda;
• Yanma məhsullarının genişləndirilməsi qaz turbinində həyata keçirilir.

Nəticədə, oxşar turodinamik dövrlərdə işlədilməsinə baxmayaraq, qaz turbin qurğuları və ICE-lər çox oxşar deyil.

Nəticə

Kiçik elektrik enerjisinin inkişafı ilə GTU və PTU sisteminin səmərəliliyinin artması qlobal enerji sistemində payı artırır. Buna görə, getdikcə daha perspektivli peşə qaz turbin zavodlarının maşinistidir. Qərb tərəfdaşlarından sonra, bir sıra rus istehsalçıları bahalı qaz turbini tipli bitkilərin istehsalını yaxşılaşdırmışlar. Rusiya Federasiyasında yeni nəslin ilk buxar qaz stansiyası Sankt-Peterburqda Şimal-Qərb istilik stansiyası idi.