AffärsIndustri

Power gas-turbin växter. Cykelcykler för gasturbincykler

Gassturbinväxter (GTU) är ett enda, relativt kompakt energikomplex där en kraftsturbin och en generator arbetar tillsammans. Systemet används ofta i den så kallade småskaliga kraftverkstekniken. Utmärkt för el och värmeförsörjning av stora företag, fjärranläggningar och andra konsumenter. Gas turbiner arbetar som regel med flytande bränsle eller gas.

På kanten av framsteg

Vid uppbyggnaden av kraftverkens kraftkapacitet växlar huvudrollen till gasturbininstallationer och deras vidareutveckling - kombinerade cykelanläggningar (CCGT). Till exempel på de amerikanska kraftverken, sedan början av 1990-talet, har mer än 60% av de installerade och uppgraderade anläggningarna redan gjorts av GTU och CCGT, och i vissa länder har de i några år nått 90%.

I stort antal byggs också enkla GTU-enheter. Gassturbinanläggningen - mobil, ekonomisk i drift och lätt att reparera - visade sig vara den optimala lösningen för täckning av toppbelastningar. Vid sekelskiftet (1999-2000) nådde den totala kapaciteten för gasturbinanläggningar 120 000 MW. Som jämförelse: Under 80 år var den totala kapaciteten hos denna typ av system 8000-10 000 MW. En betydande del av GTU (mer än 60%) var avsedd att användas som en del av stora binära kombinationsanläggningar med en genomsnittlig kapacitet på ca 350 MW.

Historisk bakgrund

De teoretiska grundvalarna för användningen av kombinerade cykeltekniker studerades i tillräcklig detalj i vårt land i början av 1960-talet. Redan vid den tiden blev det tydligt: det generella sättet att utveckla värmekraftverk är kopplat till ånggasteknik. För deras framgångsrika genomförande behövdes dock tillförlitliga och högeffektiva gasturbiner.

Det är väsentliga framsteg inom gasturbinkonstruktion som har bestämt det moderna kvalitativa språnget i värmekraftverk. Ett antal utländska företag har framgångsrikt löst problemen med att skapa effektiva stationära gasturbiner vid den tidpunkt då inhemska ledande organisationer inom ramen för kommandosekonomin var engagerade i främjandet av den minst lovande ångturbintekniken (PTU).

Om på 60-talet var effektiviteten hos gasturbinanläggningar i nivå med 24-32%, då i slutet av 1980-talet hade de bästa stationära kraftgasturbinplantorna en effektivitet (vid autonom användning) på 36-37%. Detta gjorde det möjligt för dem att skapa CCGT, vars effektivitet nått 50%. Vid början av det nya århundradet var denna indikator lika med 40% och i kombination med gasånga - och minst 60%.

Jämförelse av ångturbiner och kombinerade cykelväxter

I ång- och gasinstallationer baserad på GTU var den närmaste och realistiska utsikten att få en effektivitetsfaktor på 65% eller mer. Samtidigt kan man, för att åstadkomma en mängd komplexa vetenskapliga problem i samband med generering och användning av ett par superkritiska parametrar, lyckas med en ånga för en effektivitet på högst 46-49% för ångturbinanläggningar (utvecklad i Sovjetunionen). Således förlorar ångmotorer hopplöst gas-system med avseende på effektivitet.

Betydande underlägsna ångturbinkraftverk också när det gäller kostnad och konstruktionstid. Under 2005, på världens energimarknad var priset på 1 kW för en CCP med en kapacitet på 200 MW eller mer 500-600 $ / kW. För CCGT med lägre kapacitet var kostnaden inom intervallet 600-900 $ / kW. Kraftfulla gasturbinanläggningar motsvarar värden på 200-250 $ / kW. Med en minskning av enhetskapaciteten ökar deras pris men överstiger inte vanligtvis $ 500 / kW. Dessa värden är flera gånger mindre än kostnaden för en kilowatt el för ångturbinsystem. Till exempel varierar priset på en installerad kilowatt för kondensering av ångkraftverk mellan 2000-3000 $ / kW.

Schema för gasturbinanläggning

Installationen innehåller tre basenheter: en gasturbin, en förbränningskammare och en luftkompressor. Och alla enheter är inrymda i en prefabricerad enda kropp. Kompressorns rotorer och turbiner är ihopkopplade till varandra, beroende på lagren.

Runt kompressorn finns förbränningskamrar (till exempel 14 st), var och en i sitt eget hus. För att komma in i kompressorns luft strömmar inloppsröret, från gasturbinen, luften genom avgasröret. GTU-kroppen är baserad på kraftfulla stöd placerade symmetriskt på en enda ram.

Princip för verksamheten

De flesta GTU-installationer använder principen om kontinuerlig förbränning eller en öppen cykel:

  • I början pumpas arbetsmediet (luft) vid atmosfärstryck av en lämplig kompressor.
  • Sedan komprimeras luften till ett högre tryck och skickas till förbränningskammaren.
  • Den matas med bränsle, som brinner vid konstant tryck, vilket garanterar en konstant värmeförsörjning. Tack vare förbränningen av bränsle ökar temperaturen på arbetsvätskan.
  • Vidare går arbetsvätskan (nu är det gas, som är en blandning av luft och förbränningsprodukter) in i gasturbinen, där det expanderar till atmosfärstryck, det gör ett användbart arbete (turbinen producerar el).
  • Efter turbinen släpps gaserna ut i atmosfären genom vilken arbetscykeln stängs.
  • Skillnaden mellan driften av turbinen och kompressorn uppfattas av en elektrisk generator belägen på en gemensam axel med en turbin och en kompressor.

Intermittenta förbränningsanläggningar

Till skillnad från den tidigare konstruktionen används i de intermittenta förbränningsanläggningarna två ventiler istället för en.

  • Kompressorn pumpar in i förbränningskammaren genom den första ventilen med den andra ventilen stängd.
  • När trycket i förbränningskammaren stiger, stängs den första ventilen. Som ett resultat visar sig kammarens volym att stängas.
  • Med slutna ventiler i kammaren brinner bränslet, naturligtvis sker förbränningen i en konstant volym. Som ett resultat ökar arbetsfluidens tryck ytterligare.
  • Därefter öppnas en andra ventil och arbetsvätskan går in i gasturbinen. Trycket framför turbinen kommer gradvis att minska. När den närmar sig atmosfären bör den andra ventilen vara stängd, och den första ska öppna och upprepa aktivitetssekvensen.

Cykelcykler för gasturbincykler

När det gäller det praktiska genomförandet av en termodynamisk cykel måste designers möta ett antal oöverstigliga tekniska hinder. Det mest typiska exemplet: Vid en ångfuktinnehåll på mer än 8-12% ökar förlusterna i den flytande delen av en ångturbin kraftigt, dynamiska belastningar ökar och erosion uppstår. Detta leder slutligen till att den flytande delen av turbinen förstörs.

Till följd av dessa begränsningar inom energisektorn (för att få ett jobb) används fortfarande bara två grundläggande termodynamiska cykler: Rankine-cykeln och Brighton-cykeln. De flesta kraftverk är byggda på en kombination av element i dessa cykler.

Rankine-cykeln används för arbetsorgan som utför en fasövergång under cykelns gång. Ångkraftverk arbetar i denna cykel. För arbetskroppar som inte kan kondenseras i verkliga förhållanden och som vi kallar gaser, använd Brighton-cykeln. För denna cykel fungerar gasturbininstallationer och ICE-motorer.

Användt bränsle

Den överväldigande majoriteten av GTU är utformade för att fungera på naturgas. Ibland används flytande bränsle i lågvolymsystem (mindre ofta - medium, mycket sällan - hög effekt). En ny trend är övergången av kompakta gasturbinsystem till användning av fasta brännbara material (kol, mindre ofta torv och trä). Dessa trender beror på att gas är ett värdefullt tekniskt råmaterial för kemisk industri, där användningen ofta är mer kostnadseffektiv än inom energisektorn. Produktionen av gasturbinaggregat som kan fungera effektivt på fasta bränslen ökar.

Skillnaden mellan ICE och GTU

Huvudskillnaden mellan förbränningsmotorer och gasturbinkomplex är enligt följande. I ICE sker processerna för luftkompression, bränsleförbränning och expansion av förbränningsprodukter inom samma strukturella element, kallad motorkylen. I GTU separeras dessa processer med separata strukturella noder:

  • Komprimering utförs i kompressorn;
  • Förbränning av bränsle, i en speciell kammare;
  • Expansion av förbränningsprodukter utförs i en gasturbin.

Som ett resultat av detta är gasturbininstallationer och ICE inte mycket lika, även om de arbetar i liknande termodynamiska cykler.

slutsats

Med utvecklingen av småskalig kraftproduktion ökar effektiviteten i GTU- och PTU-systemet en ökande andel av världens övergripande energisystem. Följaktligen är det alltmer lovande yrket maskinbearbetningen av gasturbinanläggningar. Efter de västerländska partnerna har ett antal ryska tillverkare behärskat produktionen av kostnadseffektiva anläggningar för gasturbin-typ. Den första generationens ångkraftverk i den nya generationen i Ryska federationen var det nordvästra värmekraftverket i S: t Petersburg.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 sv.atomiyme.com. Theme powered by WordPress.