Energie plynové turbíny. Cyklus plynové turbíny

Zařízení s plynovou turbinou (GTP) tvoří jedinou, relativně kompaktní energie komplexu, kde spárované pracovní výkon turbíny a generátoru. Tento systém je široce používán v tzv nízkoenergetické. Skvělé pro zásobování energií a teplem velkých podniků, odlehlých oblastech a jiných spotřebičů. Typicky, plynová turbína pracuje na kapalné palivo nebo plyn.

Nejmodernější

Kapacita objem výroby elektrické energie vedoucí roli jde do zařízení s plynovou turbinou a jejich další vývoj - kombinované paroplynové turbíny (CCGT). Tak, US elektrárny od roku 1990, více než 60% vstupních a modernizovaných zařízení již aby plynové turbíny a CCGT, av některých zemích jejich podíl dosáhl v některých letech 90%.

Velké množství také stavěl jednoduchý plynovou turbínu. Plynárna turbína - mobile, ekonomický provoz a snadno opravit - to nejlepší řešení pro pokrytí špiček zatížení. Na přelomu století (1999-2000) dosáhla celková kapacita plynových turbín 120,000 MW. Pro srovnání, v 80. letech se celková kapacita tohoto typu systému je 8000-10 000 MW. Významná část plynové turbíny (60%), určený pro práci ve velké binární kombinovaný cyklus rostliny s průměrnou kapacitou kolem 350 MW.

historické informace

Teoretický základ pro využívání technologií s kombinovaným cyklem byly studovány v nějakém detailu v naší zemi na počátku 60. let. Již v té době bylo jasné, že obecný směr vývoje energetického systému je spojena s kombinovanou technikou cyklu. Nicméně, jejich úspěšná realizace bylo potřeba spolehlivé a vysoce výkonné plynové turbíny.

To je podstatný pokrok identifikovat moderní výkon plynové turbíny systém kvalitativní skok. Řada zahraničních společností úspěšně vyřešil problém vytváření efektivních stacionárních plynových turbín v době, kdy domácí hlavy předních organizací v podmínkách řízené ekonomiky zabývající se podporou nejméně vyspělé technologie parní turbíny (PTU).

Pokud 60s účinnost plynové turbíny rostlin činil 24-32%, v druhé polovině 80. let, tak energie stacionární plynové turbíny již měl účinnost (pro samostatné použití) 36-37%. To jim umožnilo vytvořit základ PGU, jehož účinnost byla 50%. Na začátku nového století, to bylo 40%, a ve spojení s kombinovaným cyklem - a 60%.

Srovnání s parní turbínou a s kombinovaným cyklem rostliny

Rostliny s kombinovaným cyklem na bázi plynové turbíny, a nejbližší reálná vyhlídka bylo získat 65% účinnost nebo více. Zároveň pro jednotkách s parními turbínami (vyvinutý v SSSR), pouze v případě úspěšného řešení řady složitých vědeckých problémů souvisejících s výrobou a použitím nadkritické parametry páry, můžete se spolehnout na účinnost ne více než 46-49%. To znamená, že účinnost turbíny systém kombinovaného cyklu páry beznadějně ztratit.

Výrazně nižší než parní turbína elektrárna jako náklady a čas výstavby. V roce 2005, globální trh s energií, cena 1 kW do 200 MW CCGT a znovu byl 500-600 $ / kW. Pro PSU byl menší hodnota kapacity v rozmezí od 600 do 900 $ / kW. Výkonné plynové turbíny odpovídá 200 až 250 $ / kW. S poklesem jednotkové kapacity nárůstu cen, ale obvykle nepřesahuje 500 $ / kW. Tyto hodnoty jsou zlomkem nákladů na kilowatt energetických systémů parních turbín. Například cena za instalovaného kilowatt v kondenzačních elektrárnách v parní turbíny se pohybuje v rozmezí 2000-3000 $ / kW.

Schéma Zařízení s plynovou turbinou

Zařízení se skládá ze tří základních jednotek: plynové turbíny spalovací komoru a kompresor. A všechny jednotky jsou umístěny v prefabrikované jednom balíčku. Rotory kompresoru a turbíny jsou vzájemně spojeny pevně, spočívající na ložiskách.

Jsou uspořádány kolem spalovací komory kompresoru (např, 14 ks.), Každý ve své vlastní samostatné skříni. Pro přijetí do přívodu vzduchu kompresoru je z vzduch uniká plynové turbíny přes výfukové potrubí. na výkonných plynových turbín pouzdra nosiče na bázi, které symetricky na jednom rámu.

Princip fungování

Ve většině zařízení plynové turbíny s použitím kontinuální princip spalování nebo otevřený cyklus:

• Zpočátku se pracovní tekutiny (vzduchu) se čerpá pod příslušnou kompresoru za atmosférického tlaku.
• Dále, je vzduch stlačen na vyšší tlak a poslal do spalovací komory.
• Dodává se palivo, které se spaluje při konstantním tlaku, což zajišťuje stálou dodávku tepla. V důsledku spalování paliva zvyšuje teplotu pracovního tělesa.
• Dále je pracovní tekutina (nyní je plyn, který je směsí vzduchu a spalin) se přivádí do plynové turbíny, kde expanduje na atmosférický tlak, provádí užitečná práce (spřádání turbína vyrábí elektřinu).
• Po plynová turbína je vypouštěn do atmosféry přes který pracovní cyklus a zavře.
• Rozdíl mezi turbínou a kompresorem je vidět elektrický generátor uspořádaný na společné hřídeli s turbínou a kompresorem.

Montáž přerušovaný spalování

Na rozdíl od předchozího konstruktivní režimu, jsou použity dva ventily ve spalovacích zařízeních nespojité místo jednoho.

• Kompresor čerpadla vzduch do spalovací komory přes první ventil, když je druhý ventil uzavřen.
• Když tlak stoupá ve spalovací komoře, přičemž první ventil je uzavřen. Objem komory je uzavřen.
• V zavřeném stavu přirozeně ventily spalování paliva v komoře, jeho spalování probíhá při konstantním objemu. Výsledkem je, že pracovní tlak kapaliny je dále zvýšena.
• Dále, druhý ventil se otevře a pracovní tekutina se přivádí do plynové turbíny. Tlak před turbína bude postupně snižovat. Když se blíží atmosférickému tlaku, je třeba druhý ventil uzavře a první otevřít a opakujte kroky.

Cyklus plynové turbíny

Pokud jde o praktickou realizaci termodynamického cyklu, designéři budou muset vypořádat s mnoha nepřekonatelných technických překážek. Nejtypičtějším příkladem: pára vlhkost větší než 8 až 12% ztráty v části proudění parní turbíny prudce stoupá, čímž se zvyšuje dynamické zatížení, dochází k erozi. To nakonec vede k destrukci části toku turbíny.

V důsledku těchto omezení výkonu (práce), se široce používají doposud pouze dva základní termodynamický cyklus: cyklus Rankinův a Brayton cyklus. Většina elektráren na bázi kombinaci prvků těchto cyklů.

Rankinův cyklus se používá pro pracovní tekutiny, které se v průběhu realizace cyklu se dopustí fázový přechod pod takovým pracovním cyklu parní elektrárny. Pro pracovní orgány, které nemohou být kondenzované v reálném světě, a který nazýváme plyny používané Brayton cyklus. Podle tohoto cyklu pracovní plynové turbíny a spalovací motory motory.

Použité palivo

Drtivá většina plynových turbín jsou určeny pro provoz na zemní plyn. Občas se kapalné palivo používané v low-energetických systémů (alespoň - v průměru, velmi zřídka - velká kapacita). Novým trendem přechodu stává systémy kompaktní plynové turbíny pomocí pevných paliv (uhlí, dřevo a rašelina méně). Tyto trendy jsou spojeny s tím, že procesní plyn je cennou surovinou pro chemický průmysl, jeho použití je často nákladově efektivnější než v oblasti energetiky. Výroba plynových turbín, které mohou efektivně fungovat na tuhá paliva, nabývá na dynamice.

DIC kontrast k GTU

Hlavní rozdíl od spalovacích motorů a systémů plynových turbín je následující. Vnitřní proces Spalovací motor stlačení vzduchu, spalování a expanze spalin dochází v rámci jednoho konstrukčního prvku, označované jako válce motoru. GTU tyto procesy probíhají na jednotlivých konstrukčních uzlů:

• komprese se provádí v kompresoru;
• spalování, v tomto pořadí, ve zvláštní komoře;
• expandující spaliny se provádí v plynové turbíně.

V důsledku konstruktivních plynové turbiny a spalovací motor o něco podobného, i když práce na podobných termodynamických cyklů.

závěr

S rozvojem nízkoenergetických, zvýšení jeho efektivity plynových turbín a systémů odborné přípravy pokrýt zvyšující se podíl na celkovém energetickém systému na světě. V důsledku toho stále více a více poptávky slibnou kariéru strojník plynové turbíny. V návaznosti na západním partnerům řada ruských výrobců zvládli výrobu nákladově efektivní typ instalace turbín. První kombinovaným cyklem elektrárna nové generace v Ruské federaci se stal Severozápad Tepelná elektrárna v Petrohradě.