Energiya gaz turbinasi qurilmalari. Gaz turbinali qurilmalarning aylanishlari

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 10:44

Gaz turbinali bloklari (GTP) yagona, nisbatan ixcham quvvat majmuasi boʻlib, unda quvvat turbinasi va generator juft boʻlib ishlaydi. Tizim kichik elektr energetikasi deb ataladigan sohada keng tarqaldi. Yirik korxonalar, chekka aholi punktlari va boshqa iste'molchilarni elektr va issiqlik ta'minoti uchun juda mos keladi. Qoida tariqasida, gaz turbinalari suyuq yoqilg'ida yoki gazda ishlaydi.

Taraqqiyot yoqasida

Elektr stansiyalarining energiya quvvatini oshirishda yetakchi rol gaz turbinali agregatlariga va ularning keyingi evolyutsiyasiga - estrodiol sikl stansiyalariga (CCGT) beriladi. Shunday qilib, 1990-yillarning boshidan boshlab AQSh elektr stansiyalarida ishga tushirilgan va modernizatsiya qilingan quvvatlarning 60% dan ortigʻi allaqachon gaz turbinalari va kombine tsiklli stansiyalar boʻlgan, ayrim mamlakatlarda esa ularning ulushi 90% ga yetgan.

Oddiy gaz turbinalari ham koʻp miqdorda qurilgan. Gaz turbinali qurilma - mobil, tejamkor va ta'mirlash oson - eng yuqori yuklarni qoplash uchun eng maqbul echim bo'ldi. Asr oxirida (1999-2000) umumiy quvvatgaz turbinali bloklari 120 000 MVtga yetdi. Taqqoslash uchun: 1980-yillarda ushbu turdagi tizimlarning umumiy quvvati 8000-10000 MVtni tashkil etdi. Gaz turbinalarining muhim qismi (60% dan ortig'i) o'rtacha quvvati taxminan 350 MVt bo'lgan yirik ikkilik kombinatli stansiyalarning bir qismi sifatida ishlashga mo'ljallangan edi.

Tarixiy ma'lumot

Birlashgan sikl texnologiyalaridan foydalanishning nazariy asoslari mamlakatimizda 60-yillarning boshlarida yetarlicha batafsil oʻrganilgan. Issiqlik energetikasini rivojlantirishning umumiy yo'li aynan estrodiol sikl texnologiyalari bilan bog'liqligi o'sha paytda ma'lum bo'ldi. Biroq ularni muvaffaqiyatli amalga oshirish uchun ishonchli va yuqori samarali gaz turbinali bloklari kerak edi.

Issiqlik energetikasidagi zamonaviy sifat sakrashini gaz turbinalari qurilishidagi sezilarli muvaffaqiyatlar belgilab berdi. Bir qator xorijiy firmalar samarali statsionar gaz turbinalarini yaratish muammosini muvaffaqiyatli hal qilishdi, bir vaqtning o'zida mahalliy etakchi etakchi tashkilotlar eng kam istiqbolli bug' turbinasi texnologiyalarini (STP) ilgari surdi.

Agar 60-yillarda gaz turbinali qurilmalarining samaradorligi 24-32% darajasida bo'lgan bo'lsa, 80-yillarning oxirida eng yaxshi statsionar gaz turbinali qurilmalari allaqachon 36-37 samaradorlikka ega (avtonom foydalanish bilan) %. Bu ularning asosida CCGTlarni yaratishga imkon berdi, ularning samaradorligi 50% ga etdi. Yangi asr boshiga kelib, bu ko‘rsatkich 40% ga teng bo‘lgan va kombinatli gaz aylanma qurilmalari bilan birgalikda bu ko‘rsatkich hatto 60% ni tashkil qilgan.

Bug 'turbinasi solishtirishva estrodiol ishlab chiqarish zavodlari

Gaz turbinasiga asoslangan kombinatsiyalangan tsiklli zavodlarda 65% yoki undan ortiq samaradorlikka erishish yaqin va real istiqbol edi. Shu bilan birga, bug 'turbinasi zavodlari uchun (SSSRda ishlab chiqilgan) faqat o'ta kritik bug'ni yaratish va ishlatish bilan bog'liq bir qator murakkab ilmiy muammolar muvaffaqiyatli hal etilsa, 46-dan ko'p bo'lmagan samaradorlikka umid qilish mumkin. 49%. Shunday qilib, samaradorlik nuqtai nazaridan bug 'turbinasi tizimlari estrodiol aylanish tizimlaridan umidsiz darajada past.

Qiymat va qurilish muddati jihatidan ham bug 'turbinali elektr stansiyalaridan sezilarli darajada past. 2005 yilda jahon energetika bozorida 200 MVt va undan ortiq quvvatga ega CCGT blokining 1 kVt narxi 500-600 dollar / kVtni tashkil etdi. Kichikroq quvvatli CCGTlar uchun narx 600-900 dollar / kVt oralig'ida edi. Kuchli gaz turbinali qurilmalari 200-250 $ / kVt qiymatlarga to'g'ri keladi. Birlik quvvatining pasayishi bilan ularning narxi oshadi, lekin odatda 500 dollar / kVt dan oshmaydi. Bu qiymatlar bug 'turbinasi tizimlarida bir kilovatt elektr energiyasi narxidan bir necha baravar past. Masalan, kondensatsiyalanuvchi bug 'turbinali elektr stansiyalarida o'rnatilgan kilovattning narxi 2000-3000 $/kVt oralig'ida.

Gaz turbinali zavod sxemasi

O'rnatish uchta asosiy blokni o'z ichiga oladi: gaz turbinasi, yonish kamerasi va havo kompressori. Bundan tashqari, barcha birliklar prefabrik bitta binoda joylashgan. Kompressor va turbina rotorlari bir-biriga mahkam bog'langan va podshipniklar tomonidan quvvatlanadi.

Yonish kameralari (masalan, 14 dona) kompressor atrofida, har biri alohida korpusda joylashgan. Qabul qilish uchunHavo kompressori kirish trubkasi bo'lib xizmat qiladi, havo egzoz trubkasi orqali gaz turbinasini tark etadi. Gaz turbinasi korpusi bitta ramkaga simmetrik tarzda joylashtirilgan kuchli tayanchlarga asoslangan.

Ish printsipi

Ko'pchilik gaz turbinali bloklari uzluksiz yonish yoki ochiq aylanish printsipidan foydalanadi:

• Birinchidan, ishchi suyuqlik (havo) tegishli kompressor tomonidan atmosfera bosimida pompalanadi.
• Bundan tashqari, havo yuqori bosimga siqiladi va yonish kamerasiga yuboriladi.
• U doimiy bosimda yonib, doimiy issiqlik ta'minotini ta'minlaydigan yoqilg'i bilan ta'minlangan. Yoqilg'i yonishi tufayli ishchi suyuqlikning harorati ko'tariladi.
• Keyin, gaz turbinasiga ishchi suyuqlik (hozir u havo va yonish mahsulotlari aralashmasi bo'lgan gaz) kiradi, u erda atmosfera bosimiga qadar kengayib, foydali ishlarni bajaradi (hosil qiluvchi turbinani aylantiradi). elektr).
• Turbinadan keyin gazlar atmosferaga chiqariladi, bu orqali ish sikli yopiladi.
• Turbina va kompressorning ishlashi o'rtasidagi farq turbina va kompressor bilan umumiy valda joylashgan elektr generatori tomonidan seziladi.

Intervalli yonish qurilmalari

Avvalgi dizayndan farqli oʻlaroq, intervalgacha yonishda bitta oʻrniga ikkita valf ishlatiladi.

• Kompressor havoni ikkinchi klapan yopilganda birinchi valf orqali yonish kamerasiga kiritadi.
• Yonish kamerasidagi bosim ko'tarilgach, birinchi valf yopiladi. Natijada, kameraning ovozi yopiladi.
• Vanalar yopilganda, yoqilg'i kamerada yoqiladi, tabiiyki, uning yonishi doimiy hajmda sodir bo'ladi. Natijada ishchi suyuqlik bosimi yanada oshadi.
• Keyin, ikkinchi valf ochiladi va ishchi suyuqlik gaz turbinasiga kiradi. Bunday holda, turbina oldidagi bosim asta-sekin kamayadi. Atmosferaga yaqinlashganda, ikkinchi klapan yopilishi kerak, birinchisi esa ochilishi va harakatlar ketma-ketligini takrorlash kerak.

Gaz turbinasi sikllari

U yoki bu termodinamik siklni amaliy amalga oshirishga murojaat qilgan holda, dizaynerlar koʻplab yengib boʻlmaydigan texnik toʻsiqlarga duch kelishlari kerak. Eng xarakterli misol: bug 'namligi 8-12% dan ortiq bo'lsa, bug' turbinasining oqim yo'lidagi yo'qotishlar keskin oshadi, dinamik yuklar ortadi va eroziya sodir bo'ladi. Bu oxir-oqibat turbinaning oqim yo'lining buzilishiga olib keladi.

Energetika sohasidagi bu cheklovlar natijasida (ish olish uchun) hozirgacha faqat ikkita asosiy termodinamik sikl keng qoʻllanilmoqda: Renkine sikli va Brayton sikli. Aksariyat elektr stansiyalari ushbu davrlarning elementlari kombinatsiyasiga asoslangan.

Renkine sikli siklni amalga oshirish jarayonida fazali oʻtishni amalga oshiradigan ishchi suyuqliklar uchun ishlatiladi; bugʻ elektr stansiyalari shu sikl boʻyicha ishlaydi. Haqiqiy sharoitda kondensatsiyalana olmaydigan va biz gazlar deb ataydigan ishchi suyuqliklar uchun Brayton siklidan foydalaniladi. Ushbu tsikl orqaligaz turbinali qurilmalari va ichki yonuv dvigatellari ishlamoqda.

Ishlangan yoqilg'i

Gaz turbinalarining katta qismi tabiiy gazda ishlashga moʻljallangan. Ba'zida suyuq yoqilg'i kam quvvatli tizimlarda qo'llaniladi (kamroq - o'rta, juda kamdan-kam hollarda - yuqori quvvat). Yangi tendentsiya - ixcham gaz turbinali tizimlarining qattiq yonuvchan materiallardan (ko'mir, kamroq torf va yog'och) foydalanishga o'tishi. Bu tendentsiyalar gazning kimyo sanoati uchun qimmatli texnologik xom ashyo bo'lib, undan foydalanish ko'pincha energetika sohasiga qaraganda ancha foydali bo'lganligi bilan bog'liq. Qattiq yoqilg'ida samarali ishlashga qodir gaz turbinali qurilmalarni ishlab chiqarish faol sur'atga ega.

ICE va GTU oʻrtasidagi farq

Ich yonuv dvigatellari va gaz turbinali komplekslar o'rtasidagi asosiy farq quyidagicha. Ichki yonuv dvigatelida havoni siqish, yoqilg'ini yoqish va yonish mahsulotlarini kengaytirish jarayonlari dvigatel tsilindri deb ataladigan bitta struktura elementida sodir bo'ladi. Gaz turbinalarida bu jarayonlar alohida strukturaviy birliklarga bo'linadi:

• siqish kompressorda amalga oshiriladi;
• mos ravishda yoqilg'ining maxsus kamerada yonishi;
• yonish mahsulotlarini kengaytirish gaz turbinasida amalga oshiriladi.

Natijada, gaz turbinalari va ichki yonuv dvigatellari oʻxshash termodinamik sikllarga muvofiq ishlayotgan boʻlsa-da, konstruktiv jihatdan juda oz oʻxshashlikka ega.

Xulosa

Kichik miqyosli elektr energiyasi ishlab chiqarish rivojlanishi, uning samaradorligini oshirish bilan GTP va STP tizimlari umumiy elektr energiyasining ortib borayotgan ulushini egallaydi.dunyoning energiya tizimi. Shunga ko'ra, gaz turbinali stansiya operatorining istiqbolli kasbiga talab tobora ortib bormoqda. G'arbiy sheriklarga ergashib, bir qator rus ishlab chiqaruvchilari tejamkor gaz turbinali agregatlarini ishlab chiqarishni o'zlashtirdilar. Sankt-Peterburgdagi "Severo-Zapadnaya" IES Rossiyadagi birinchi yangi avlod elektr stansiyasi bo'ldi.