Energija plinske turbine. Cikel plinske turbine

Plinska turbina rastlin (GTP) sestavljajo eno, relativno kompaktna energetski kompleks, pri čemer je seznanjenih delovno moč turbino in generator. Sistem se pogosto uporablja v tako imenovani majhno moč.

Cutting Edge

Zmogljivost elektroenergetski zmogljivosti, ki povzroči vlogo gre v obrat za plinske turbine in njihovo nadaljnjo evolucijo - turbine s kombiniranim ciklom plina (krožnim procesom). Tako elektrarne v ZDA že od leta 1990, več kot 60% vhodne in posodobljenih objektov že, da plinske turbine in plinsko elektrarno, v nekaterih državah pa se je njihov delež dosegel 90% v nekaj letih.

Veliko zgradili tudi preprosto plinsko turbino. Plinska turbina rastlin - mobilna, ekonomična za uporabo in enostaven za popravilo - je najboljša rešitev za pokrivanje konične obremenitve. Na prelomu stoletja (1999-2000) se je skupna zmogljivost plinske turbine dosegla 120.000 MW. Za primerjavo, v 80. letih je bila skupna zmogljivost tovrstnega sistema 8000-10 000 MW. Pomemben del plinske turbine (60%), namenjenega za delo v velikih binarnih kombiniranem ciklu s povprečnim kapaciteto okoli 350 MW.

zgodovinski podatki

Teoretična podlaga za uporabo tehnologij s kombiniranim ciklom so proučevali v nekaterih podrobnostih v naši državi v zgodnjih 60-ih. Že takrat je postalo jasno, da je splošno potek razvoja elektroenergetskega sistema povezana s tehnologijo kombiniranega cikla. Vendar pa je bilo potrebno njihovo uspešno izvajanje zanesljive in visoko zmogljivih plinskih turbin.

To je velik napredek opredeljena sodoben sistem za plinske turbine moči kvalitativni preskok. Število tujih podjetij, ki so uspešno rešili problem oblikovanja učinkovitih nepremičnih plinskih turbin v času, ko domače glavoboli vodilne organizacije v skladu s pogoji iz planskim gospodarstvom, ki se ukvarjajo s promocijo najmanj napredne parne turbine tehnologije (PTU).

Če se v 60-ih letih učinkovitost plinskih turbin rastlin znašal 24-32%, v poznih 80-ih najboljših energije v mirovanju plinskih turbin že učinkovitosti (za samostojno uporabo) 36-37%. To jim je omogočilo, da se ustvari podlaga za PGU, katerih učinkovitost je bila 50%. Do začetka novega stoletja, je bil ta delež 40%, in v povezavi s kombiniranim ciklom - in na 60%.

Primerjava s parno turbino in kombinirani cikel rastlin

Rastline kombinirani ciklični osnovi plinske turbine in najbližja dejanske možnosti bil pridobiti 65% izkoristek ali več. Hkrati je za parne turbine enote (razvit v ZSSR), le v primeru uspešno rešitev številnih zapletenih znanstvenih problemov, povezanih s proizvodnjo in uporabo nadkritičnimi parametri pare, se lahko zanesete na učinkovitosti, ne več kot 46-49%. Tako je izkoristek parne turbine kombinirana sistema cikla brezupno izgubi.

Bistveno slabše parno turbino elektrarne kot stroškov in časa gradnje. Leta 2005 je globalni energetski trg, cena 1 kW do 200 MW s kombiniranim krožnim procesom in več kot je bilo $ 500-600 / kW. Za PSU je manjša zmogljivost vrednost v območju med 600-900 $ / kW. Močni plinske turbine ustrezajo $ 200-250 / kW. Z zmanjšanjem zmogljivosti na enoto zvišanja cen, vendar običajno ne presega 500 $ / kW. Te vrednote so del stroškov za kilovat sistemov turbin moči pare. Na primer, cena za nameščena kilovat v kondenziranje elektrarn parne turbine giblje od $ 2000-3000 / kW.

Shema plinske turbine rastlin

Namestitev je sestavljen iz treh osnovnih enot: plinska turbina, zgorevalno komoro in kompresor. In vse enote so nameščene v montažni enem paketu. Rotorji kompresorja in turbine sta povezana med seboj togo, počiva na ležajih.

video posnetki: "Fortum" naprej plinske turbine, ki se izvajajo na Chelyabinsk HE-1

Razporejena okoli izgorevalno komoro kompresorja (npr 14 kosov.), Vsak v svojem ločenem ohišju. Za sprejem v vstopu v kompresor zraka iz zraka pobegov plinske turbine skozi izpušno cev. Na osnovi zmogljivih plinskih turbin, ohišja podpira, postavljeni simetrično na enem okvirju.

Princip delovanja

V večini gas turbine obratih za neprekinjeno načelo zgorevanjem ali odprti cikel:

• Sprva je delovna tekočina (zrak) črpamo pod atmosferskim tlakom ustreznega kompresorja.
• Nato se zrak stisne na višji tlak in poslali v izgorevalno komoro.
• Na voljo je z gorivom, ki je zažgal pri stalnem tlaku, ki zagotavlja stalen dotok toplote. Zaradi zgorevanja goriva povečuje temperaturo delovnega telesa.
• Nadalje, delovna tekočina (zdaj je plin, ki je zmes zraka in kurilnih izdelkov) teče v plinsko turbino, kjer se razširi do atmosferskega tlaka, opravlja koristno delo (vrti turbino, generira električno energijo).
• Ko se plinska turbina odvaja v ozračje skozi katero je obratovalni cikel in zapre.
• Razlika med turbino in kompresor je razvidno električni generator razporejen na skupnem gred turbine in kompresorja.

Video: Micro GTU / prenosni elektrarna. DIY turbopolnilnikom mikro

Opremljanje prekinitvami izgorevanjem

Za razliko od prejšnjih konstruktivnih načrtov, dva ventila uporabljajo v kurilnih napravah prekinjenih namesto enega.

Video: Delovna GTU

• Kompresor črpa zrak v zgorevalni prostor preko prvega ventila, ko je drugi ventil zaprt.
• Ko se tlak dvigne v zgorevalni komori, se prvi ventil zaprt. Volumen komore zaprt.
• Pri zaprti naravno ventili gorijo goriva v komori, njegovo zgorevanje poteka pri konstantnem volumnu. Zato se delovni tlak tekočine nadalje povečala.
• Nato je drugi ventil odpre in delovna tekočina dovaja plinski turbini. Tlak pred turbine se bo postopoma zmanjšala. Ko je blizu atmosferskega tlaka, mora drugi ventil zaprt, in prvi odprl in ponovimo postopek.

Cikel plinske turbine

Kar zadeva praktično uresničitev termodinamično cikla, oblikovalci imeli opravka z veliko nepremostljivih tehničnih ovir. Najbolj značilen primer: parni vlažnost največ 8-12% izgube v delu toka parna turbina strmo narašča, narašča dinamične obremenitve, ki so posledica erozije. To na koncu pripelje do uničenja dela toka turbine.

Zaradi teh omejitev na oblasti (za delo), se pogosto uporabljajo doslej samo dve osnovni termodinamično cikel cikel Rankinov in Braytonov cikel. Večina elektrarn, ki temelji na kombinaciji elementov teh ciklov.

Rankinov krožni sistem se uporablja za delovne tekočine, ki se med izvedbo cikla storijo fazni prehod po takšni delovnega cikla parne elektrarne. Za delovnih teles, ki jih ni mogoče zgoščenih v resničnem svetu, in ki jo imenujemo tudi plini, ki se uporabljajo Braytonov cikel. Po tem ciklu delajo plinske turbine in motorji z notranjim izgorevanjem motorjev.

Uporabljeno gorivo

Velika večina plinskih turbin so namenjeni za delovanje na zemeljski plin. Občasno se tekoče gorivo uporablja v nizko-energetske sisteme (vsaj - v povprečju zelo redko - velika kapaciteta). Nov trend prehoda postane sistemi turbin kompakten plin uporabljajo trdna goriva (premog, les in šote manj). Ti trendi so povezani z dejstvom, da je procesni plin dragocena surovina za kemično industrijo, njegova uporaba je pogosto bolj stroškovno učinkovito kot v energijo. Proizvodnja plinskih turbin, ki lahko učinkovito deluje na trdo gorivo, ima vse večjo vlogo.

Video: GTU plinska turbina rastlin

DIC nasprotje GTU

Temeljna razlika motorji z notranjim zgorevanjem in plinskih turbin sistemov je, kot sledi. Postopek notranjim izgorevanjem motorja stiskanje zraka, zgorevanja in širjenje produktov zgorevanja pojavi znotraj enega samega konstrukcijskega elementa, ki se imenuje cilinder motorja. GTU ti procesi se izvajajo na ločenih strukturnih vozlišč:

• stiskanje se izvaja v kompresorju;
• zgorevanjem, in sicer v posebni komori;
• širi produktov zgorevanja poteka v plinski turbini.

Kot rezultat konstruktivnih plinske turbine in motorjem z notranjim zgorevanjem nekoliko podoben, čeprav delo na podobnih krožna sprememba.

zaključek

Z razvojem nizkoenergijskih, povečanje njene učinkovitosti plinske turbine in poklicnih sistemih zajema vse večji delež v celotni energetski sistem na svetu. Zato vse več povpraševanja obetavno kariero inženir plinskih turbin. Po zahodnih partnerjev je več ruskih proizvajalcev obvlada proizvodnjo stroškovno učinkovit turbin naprav tipa. Prva kombinirana elektrarna cikel nove generacije v Ruski federaciji je postalo sever-zahod Termoelektrarna v Sankt Peterburgu.