Završiti. Furnitura. Popravke. Instalacija. Izbor. Otvaranje
Međutim, stručnjaci su primijetili neučinkovitost upotrebe plina na zastarelim jedinicama, kao i niskim nivoom efikasnosti tradicionalnih parijskih turbina, koji ne prelaze 38%. U centraliziranim mrežama se toplota uglavnom proizvodi na opremi prošlih generacija, višak topline "zagrijava" zrak.
Upotreba lokalnih električnih i termičkih proizvodnih sistema koristeći elektrane na plinsku turbinu (GTU)Rad na prirodnom plinu ili propan jedna je od mogućih rješenja ovog zadatka.
S tim u vezi, došlo je do tendencija za izgradnju decentralizovanih kombiniranih izvora elektro i toplotnog opskrbe (tzv režim kogeneracije), instaliran i u postojećim kotlovi za grijanje i novo pod građevinskim izvorima toplote. Najrelevantniji je prijelaz na nove male predmete koristeći moderne plinske turbine koje pružaju kogeneraciju.
U razvijenim zemljama povećava se udio niskoenergetskih instalacija sa ciklusom kogeneracijskih ciklusa, što omogućava optimiziranje proizvodnje topline i električne energije društvene i industrijske infrastrukture, kao i pružaju efikasnu uštedu energije. Na primjer, u Sjedinjenim Državama i Velikoj Britaniji, udio kogeneracije u malim energijom dostiže 80%, u Holandiji - 70%, u Njemačkoj - 50%. U inostranstvu, ovaj proces aktivno podržava država i putem zakonodavne regulacije i kroz finansiranje budžeta.
Osnova ekonomske učinkovitosti kogeneracijskih biljaka za plinsku turbinu je njihova visoka električna i toplinska efikasnost, postignuta na štetu osnovnog načina rada na potrošnju topline (grijanje, toplu vodu, toplotnoj dopustu za proizvodnju potreba za proizvodnim potrebama).
Instalacije za plinske turbine trenutno su prepoznate u energetskom inženjerstvu, kao potpuno razvijenu, pouzdanu opremu.
Operativni pokazatelji GTU-a na elektranama na istom su nivou kao i tradicionalna energetska oprema. Karakteriziraju ih spremnost za rad za 90% kalendarskih vremena, 2 - 3-godišnji ciklus popravka, lomljenja 95 - 97%.
Mali udio, kompaktnost, jednostavnost prijevoza i jednostavnost ugradnje jedna je od glavnih prednosti gasnih turbinskih instalacija, najatraktivnijih u pogledu njihove upotrebe.
Prednosti GTU-a uključuju i kratke izgradnju, poboljšavajući pouzdanost opskrbe topline i električnom energijom potrošača, minimalne količine štetnih emisija u okoliš, smanjuju inerciju termičke regulacije i gubitke u termičkim mrežama, u odnosu na mreže povezane na velike RTS i CHP.
Opis gasubbin tehnologija .
Osnova GTU-a je generator plina koji služi kao izvor komprimiranih proizvoda za sagorijevanje za vožnju električne turbine.
Generator plina sastoji se od kompresora, komore za izgaranje i turbine kompresorskog pogona. Kompresor komprimira atmosferski zrak, koji ulazi u komoru za izgaranje, gdje se gorivo isporučuje s mlaznicama (obično gas), a zatim izgaranje goriva u protoku zraka. Proizvodi za sagorijevanje hrane se kompresorom i strujnoj turbini (sa jednom utjelovljenjem, kompresorom i napajanjem se kombiniraju). Kapacitet razvijen od strane turbine značajno prelazi snagu, takođe u kompresiji kompresora u kompresiji zraka, takođe kao prevladavanje trenja u ležajevima i moći provedenom na pogonu pomoćnih agregata. Razlika između tih vrijednosti je korisna snaga GTU-a.
Turbogenerator (električni generator) nalazi se na osovini turbine.
Ispuh u plinskom turbinom plinovima putem ispušnog uređaja i prigušivač ulazi u dimnu cijev. Moguće je iskoristiti toplinu izduvnih gasova, kada ispušni plinovi odlaze u kotao za reciklažu, u kojoj se termička energija proizvodi kao parna i / ili topla voda. Parovi ili topla voda iz bojlera za reciklažu mogu se prenijeti izravno u termički potrošač.
Električna efikasnost modernih postavki plinskih turbina iznosi 33-39%. Međutim, uzimajući u obzir visoku temperaturu izduvnih gasova u moćnim instalacijama plinskih turbina, moguće je kombinirati upotrebu plinskih i parnih turbina. Takav inženjerski pristup može značajno povećati efikasnost upotrebe goriva i povećati električnu efikasnost postavki do 57-59%.
Prednosti instalacija plinskih turbina su male proporcije, kompaktnost, jednostavnost prevoza i lakoća ugradnje. Ugradnja GTU-a na tehničkom spratu zgrade ili krovne lokacije instalacija plinskih turbina sa malim napajanjem. Ovo korisno svojstvo GTU-a važan je faktor u urbanom razvoju.
Kada radne instalacije plinskih turbina, sadržaj štetnih emisija NOx i CO u ispušnim plinovima je minimalan. Takve odlične okolišne kvalitete omogućavaju postavljanje instalacija plinskih turbina u neposrednoj blizini boravka ljudi.
Pored toga, GTU niske snage obično se isporučuje u obliku jednog ili više blokova kompletne tvorničke spremnosti, što zahtijeva malu količinu instalacijskog rada, a njihove relativno male dimenzije omogućuju im ugrađene u uvjetima skučenog master plana. Otuda relativna jeftinost građevinskih i instalacijskih radova.
Instalacije za plinske turbine imaju manje vibracije i buke unutar 65-75 dB (što odgovara nivou buke zvuka usisavača na udaljenosti od 1 metra). Po pravilu nije potrebna posebna zvučna izolacija za tako visokotehnološku opremu za proizvodnju.
Moderne gasne turbinske instalacije odlikuju se visokom pouzdanošću. Postoje podaci o kontinuiranom radu nekih jedinica već nekoliko godina. Mnogi dobavljači plinskih turbina proizvode opremu za remont na licu mjesta, proizvodeći zamjenu pojedinih čvorova bez prevoza do biljke - proizvođač, što značajno smanjuje troškove održavanja agregata.
Većina biljaka za plinske turbine ima mogućnost preopterećenja, i.e. Povećajte energiju iznad nominalnog. To se postiže povećanjem temperature radne tekućine.
Međutim, proizvođači nameću ozbiljne ograničenja u trajanju takvih načina, omogućavajući rad s izuzetkom početne temperature ne više od nekoliko stotina sati. Kršenje ovih ograničenja značajno smanjuje instalacijski resurs.
Kašika Tar.
Međutim, u uvođenju instalacija energetske plinske turbine postoje poteškoće. Ovo je, prije svega, potreba za unapređenjem plinskog goriva, što izrazito povećava troškove proizvodnje energije, posebno za mali GTU, a u nekim slučajevima je značajna prepreka njihovoj primjeni u energiju. Za moderan GTU sa visokim stupnjevima kompresije zraka, potreban pritisak goriva može preći 25-30 kg / cm 2.
Drugi značajan nedostatak GTU-a je oštar pad efikasnosti kada se opterećenje smanji.
Vijek trajanja GTU-a značajno je manji od one druge energetske biljke i obično je u rasponu od 45-125 hiljada sati.
Povijesno, zasađeno je da su pioniri u razvoju tehnologije plinske turbine bili kreatori motora za brodove i zrakoplove. Stoga su trenutno nakupili najveće iskustvo u ovom području i najkvalificiraniji su profesionalci.
U Rusiji su vodeći položaji u proizvodnji energetskih instalacija za gas turbine zauzimaju firme koje razvijaju i proizvode avijacijski plinski trgovci garbinama i instalacija plinskih turbina stvorenih posebno za upotrebu energije:
- JSC "Lulleka Saturn" (Moskva),
- OJSC "Rybinsky Motors" (Rybinsk),
Oba su uključena u NPO "Saturn",
- NPP ih. V.YA. Klimova (Sankt Peterburg),
- FSUE MMPP "Polure" (Moskva),
drugi
U 2004-2006 u Moskvi sa sudjelovanjem OJSC Saturn - plinske turbine Izvršena je izgradnja i rad eksperimentalnih plinova (GTU) na RTS Kuryanovo i RTS Polyagino. Glavni zadatak korištenja postrojenja za plinske turbine je osigurati neovisnu opskrbu električnom energijom i toplinom stambenih i komunalnih objekata. U oba RTS-a su instalirane dvije agregate za plinsku turbinu GTA-6RM Jedna snaga od 6 MW. GTA-6RM jedna je od glavnih vrsta uzemljenih proizvoda NPO Saturn.
GTA-6RM plinske turbine agregate sastavljaju se na osnovu serijskog, relativno jeftinog, avijacijski motori D-30K / KPDokazano kao najpouzdaniji motor Rusije, koji se radi na masovnom zrakoplovu IL-62M, TU-154M i IL-76. Ukupni rad ovih motora premašio je 36 miliona sati.
Jedinice su dostupne u izvršenju blokad-modularne i radionice (stanica) i mogu se raditi tokom pojedinačnog rada, ili u kompleksu, s turbogeneratorima različitih serija sa identičnim karakteristikama performansi, grijanje na vodu ili pare.
2005. godine GTA-6RM je bio među prvih 100 roba Rusije, zvanično je dodijeljen status "ponosa otadžbine".
Eksperiment je pokazao da upotreba GTU u sustavu RTS-a omogućava povećati pouzdanost u pružanju topline urbane ekonomije i stambenog sektora kapitala dupliranjem i rezervirajući postojeće sisteme za život, kao i povećati energetski intenzitet Urbana ekonomija.
I moram reći da je Moskovska vlada ozbiljno postavila opkladu na masovnu upotrebu GTU-a u energetskom kompleksu glavnog grada.
Evo izloga iz Odluke od 29. decembra 2009. n 1508-pp "Na shemi opskrbe topline grada Moskve za razdoblje do 2020."
Prioritetni smjer razvoja topline opskrbe GOTOROM MOSCH-a za razdoblje do 2020. godine je primjena tehnologije kombinirane proizvodnje topline i električne energije uz dodatnu uključenost topline i prevlake termičke i električne opterećenja potrošača grad novim elektrane na plinsku turbinu.
....................................
Daljnji razvoj sistema opskrbe topline trebao bi se temeljiti na:
.............................................
- Instalacija na elektrana na izvore autonomne generacije ( gas turbinske instalacije) Za pokretanje elektrane sa gubitkom komunikacije s sistemom električne energije i autonomnim napajanjem vršnih vodovoda u režimima hitnih slučajeva.
Dok smo razgovarali samo o samoj plinskoj turbini, a ne
* * Procjena pitanja, gde dolazi gas, vodeći u akciju.
U parnoj turbini, radnik radnika dolazi iz pare kotla. Koji su uređaji potrebni kako bi se prehranila plinska turbina plinska turbina?
Za rad plinske turbine potreban je plin koji ima veliku zalihu energije. Energija plina - njegova sposobnost da se izvrši pod određenim uvjetima mehanički rad - ovisi o pritisku i temperaturi. Što je jači plin komprimiran i veći je njena temperatura, veći mehanički rad u stanju je raditi s njegovom širenjem. Dakle, za rad turbina potreban je komprimirani i grijani plin. Odavde je jasno koji bi uređaji trebali biti uključeni u instalaciju plinske turbine (ili motor za plinsko turbine). Ovo je, prvo, uređaj za komprimiranje zraka, drugo, uređaj za grejanje
I, treće, sama gasov turbina, pretvarajući unutrašnju energiju komprimiranog i grijanog plina u mehanički rad.
Kompresija zraka je težak zadatak. Mnogo je teže izvesti nego služiti tekućim gorivima u komoru za izgaranje. Na primjer, kako bi se ubacio u komoru za izgaranje s pritiskom 10 atmosfera jedan kilogram kerozina u sekundi, potrebno je potrošiti oko 2 konjske snage, a za kompresiju do 10 atmosfera jednog kilograma u sekundi, otprilike 400 konjske snage je neophodno. I u plinskim turbinskim instalacijama, jedan kilogram kerozina čini oko 60 kilograma zraka.
Dakle, na ponudi zraka u komoru za izgaranje s pritiskom 10 atmosfere, potrebno je potrošiti 12 hiljada puta veće snage od ponude tečnog goriva.
Za kompresiju zraka koriste se posebne mašine, nazvane superchargers ili kompresori. Oni primaju mehaničku energiju potrebnu za svoj rad sa samog plinskog turbine. Kompresor i turneja
|
Referentni kompresor. |
|
Kompresor. |
Bina je pričvršćena na jednoj osovini, a turbina tijekom rada daje dio snage u kompresor za zrak.
Instalacije za plinsku turbinu koriste kompresore dva tipa: centrifugalni i aksijalni.
U centrifugalnom kompresoru (Sl. 6), kao što se njeno ime pokazuje, centrifugalna sila koristi se za komprimiranje zraka. Takav kompresor sastoji se od dovodne cijevi, duž kojeg vanjski zrak ulazi u kompresor; disk s radnim noževima koji se naziva često rotora (Sl. 7); Takozvani difuzor, u kojem mlaznice za zrak i izlaz izlaze iz rotora, na primjer, smanjujući komprimirani zrak do odredišta, na primjer, do komore za izgaranje plinske turbine.
Zrak, dio centrifugalnog kompresora, prebacuje se lopatice brzorastuće rotora i pod djelovanjem centrifugalne sile odbacuju se iz središta do kruga. Kretanje kroz kanale između lopatica i okretanjem zajedno sa diskom, komprimira se centrifugalne sile. Što je brže rotacija rotora, veća je kompresija zraka. U modernim kompresorima, obodna brzina rotora doseže 500 metara u sekundi. Istovremeno, pritisak zraka na izlazu rotora je otprilike 2,5 atmosfere. Pored povećanog tlaka, zrak, prolazeći između noževa, stječe veću brzinu, u blizini je veličina za obodnu brzinu rotora. Tada se zrak prolazi kroz difuzor - postepeno širenje kanala. Prilikom vožnje na ovom kanalu, brzina zraka opada, a tlak raste. Na izlazu difuzora, zrak je obično pritisak od oko 5 atmosfere.
Centrifugalni kompresori su jednostavni u dizajnu. Imaju malu težinu, mogu raditi relativno efikasno s različitim brojevima rolvera i protoku zraka. Te su osobine dale široku upotrebu u tehnici. Međutim, centrifugalni kompresori nisu dovoljno visoke efikasnosti - samo 70-75%. Stoga, u plinskim turbinskim instalacijama, gdje se puno energije troši na kompresiju zraka, često se koriste kompresori za aksijalni tipa. Koeficijent njihovog korisnosti je veći, dostiže 85-90%. Ali na svom uređaju, aksijalni kompresor je komplikovaniji centrifugalnom i ima veću težinu.
Aksijalni kompresor sastoji se od nekoliko radnih kotača, krutih utvrđenih na osovini i postavljen u kanal, što pomiče zrak. Svaki impeler je disk s noževima na obruču. Uz brzu rotaciju rotora rotora, zrak se komprimira zrak koji prelazi preko kanala i povećava svoju brzinu.
Svaki rotor je postavio jednu seriju fiksnih noževa - vodič koji dodatno povećava pritisak zraka i govori ojačan smjer.
Impeler s nizom fiksnih noževa vodiča koji se nalazi iza nje naziva se pozornicom kompresora. Jedna faza aksijalnog kompresora povećava vazdušni pritisak za oko 1,3 puta. Da biste dobili više pritiska, nanesite aksijalne kompresore sa nekoliko koraka. Da biste dobili visoke pritiske, koriste se aksijalni kompresori sa
|
Sl. 8. Aksijalni kompresor rotora petnaest koraka. |
14, 16 i veliki broj koraka. U višestepenim aksijalnim kompresorima, radne noževe se ponekad pričvršćuju ne na zasebnim diskovima, već na općem šuplju osovinu, takozvani bubanj. Rotirajući dio kompresora (bubanj sa redovima lopatica ili radnih kotača, ojačani na osovini) naziva se rotor (Sl. 8) i fiksne vodeće oštrice, ojačani na kućištu kompresora, njegov stator.
Aksijalni kompresor primio je svoje ime jer se zrak pomiče duž svoje osi, za razliku od centrifugalnog kompresora, u kojem se zrak pomiče u radijalnom smjeru.
Zrak koji se komprimirani u kompresoru do visokog pritiska isporučuje se u komoru za izgaranje. Ovdje se protok zraka ubrizgava kroz mlaznice za prskalice s tečnim gorivima, što je zapaljivo na isti način kao što se radi u motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem - uz pomoć električnih komponenti. Elektroscaps rade samo tokom početka motora. Zatim, paljenje se događa kontinuirano. To naglašava veliku količinu topline. Kada se izgaranje jednog kilograma kerozena, odlikuje se 10,500 toplotnih kalorija.
Što se više topline istaknuto prilikom izgaranja goriva, veća temperatura plina na kraju komore za izgaranje bit će. Ako postoji 1 kilogram kerozina za 15 kilograma zraka, tada će temperatura plinova dostići oko 2500 ° C. Na tako visokoj temperaturi plina, rad plinske turbinske jedinice bi bila vrlo efikasna. Međutim, materijal kotača aparata za mlaznice i radne noževe turbine ne mogu izdržati takvo zagrevanje. Najbolje moderne legure otpornih na toplinu koje se koriste u zrakoplovnim plinskim turbinama omogućuju vam da djelujete na temperaturi plina od oko 900 ° C u turbinama koje rade u elektranama gdje duži vijek trajanja zahtijeva manje skupe temperature gasova čak niže . Stoga, u komorama za sagorijevanje plinskih turbinskih instalacija na
1 kilogram kerozina ili ulja poslužuje se 50-80 kilograma zraka. Ovim omjerom na kraju komore za izgaranje, temperatura gasova dozvoljena je čvrstoćom sečiva.
Dizajn komore za izgaranje za instalacije plinskih turbina složen je naučni i tehnički problem. U komori za izgaranjenje, čine se niz strogih zahtjeva, što ovisi o performansama cjelokupne instalacije. Ovdje su najvažniji od ovih zahtjeva. Prvo, potrebno je osigurati potpuno izgaranje goriva. Ako gorivo nema vremena za potpuno izgaranje u komori za sagorevanje, tada će se neka njena energija izgubiti uzalud. Pad će pasti isplativost postrojenja za plinsku turbinu. Štaviše, gorivo koje nije imalo vremena za izgaranje u komori za izgaranje bit će doći do turbine između lopatica, što će dovesti do vježbe i raspada lopatica, odnosno u nesreću. Takođe je nemoguće omogućiti plinu da uđe u turbinu umjesto iste temperature u cijelom presjeku, na jednom mjestu, na primjer, 600 ° C, a u drugom - 1200 °. Stoga je potrebno pružiti dobro miješanje gasova prije napuštanja komore, eliminirati mogućnost prodora u turbinu pojedinih "baklje" plina s povišenim temperaturama. Konačno, potrebno je ohladiti zidove komore za sagorevanje da ih zaštite od korijena.
Da biste riješili sve ove zadatke, protok zraka u komorama za sagorijevanje motora za plinske turbine podijeljeno je u dva dijela (Sl. 9). Manji dio protoka šalje se u unutrašnjost komore - u takozvanoj toplotnoj cijevi. Tamo se na visokim temperaturama kombinira gorivo (visoka temperatura omogućuje vam dovoljno
Potpuno sagorijevanje). Ostatak zraka ne sudjeluje u paljenju. Isprava se iz vanjske toplotne cijevi i hladi ga. Tada se hladno miješa sa vrućim plinovima. Za bolje miješanje u zidovima cijevi, izrađen je veliki broj finih rupa kroz koji je hladni zrak u malim porcijama prema unutra i pomiješano sa vrućim plinovima. Zbog ove ponude rashladnog zraka, temperatura plina u blizini zidova niža je nego u sredini toplotne cijevi. To takođe doprinosi njegovoj zaštiti.
Komora za izgaranje plinske turbine obično se nalazi između kompresora i turbine. Uz ovu lokaciju, protok plinova ide direktno iz ugradnje instalacije na svoj izlaz. Ali u centru instalacije nalazi se osovina koja povezuje turbinu sa kompresorom. Ovo osovina ne bi trebalo biti jako vruće, inače će se smanjiti njegova snaga. Stoga komora za izgaranje pravi prsten ili jedan
Generalna komora zamjenjuje se sa 6-10 zasebnim kamerama koje se nalaze oko kruga oko osovine.
Upoznali ste se sa tri glavna dijela plinske turbine: zračnim kompresorom, komorom za izgaranje i plinsku turbinu. Na slici. 10 prikazuje šemu motora za plin turbine. Tako to funkcionira.
Kompresor turisti zrak iz atmosfere i komprimira ga. Komprimirani zrak ulazi u komoru za izgaranje, gdje, zbog sagorijevanja goriva, njegova temperatura se povećava za nekoliko stotina stupnjeva. Plin pod pritiskom
Ostaje otprilike konstantno. Stoga se motori ove vrste nazivaju plinskim turbinskim motorima sa stalnim pritiskom kompresije. Iz komore za izgaranje visokog pritiska plina i temperature, pa stoga, s velikom rubom energije ide do turbine. Postoji proces tranzicije energije komprimiranog i grijanog plina u koristan rad.
Gas čini posao u turbini u procesu širenja, odnosno kada se njezin pritisak smanji. U većini plinskih postrojenja za plinske turbine, pritisak plina se svodi na atmosfersku. To znači da se proces javlja u turbini, suprotno onome koji ide u kompresor.
Ako je temperatura zraka na izlazu od kompresora i na ulazu u turbinu bila ista, tada bi se u širenju zraka u turbini učinila isti rad jer je potrošeno na njenoj kompresiji u kompresoru - pod uvjetom da tamo ne bi bio gubitak energije zbog zastrašivanja zraka i njegovom uvijanju. A s tim gubicima zrak bi izvršio manji posao u turbini od rada potrebnog za rotaciju kompresora. Jasno je da ne bi bilo koristi od takve instalacije. Ali hladan zrak se komprimira u kompresoru, a turbina čini snažno grijani gas. Stoga je radovi za proširenje plina 1,5-2 puta više nego što je potrebno za kompresor. Na primjer, ako plinska turbina razvije snagu u 10 LLC konjskih snaga, onda je potrebno potrošiti oko 6 000 konjskih linija za rotiranje kompresora povezanog na njega.
Snage. Preostala slobodna snaga 4.000 konjskih snaga može se koristiti za rotiranje električnog generatora, brodski vijak, vazdušni vijak ili bilo koji drugi mehanizme.
Za rad plinskog turbinskog motora potrebno je brojne pomoćne jedinice: pumpe za gorivo, automatski uređaji koji reguliraju svoj rad, mazivo i hlađenje, kontrolni sistem itd.
Da biste pokrenuli motor za plinsku turbinu, potrebno je promovirati njegov rotor (Sl. 11) na nekoliko stotina revolucija u minuti. U tu svrhu se poslužuje mali pomoćni motor, nazvan starter. Veliki motori za plinsku turbinu često služe malim plinskim turbinama sa snagom od oko 100 konjskih snaga, a ponekad i više. Ovi pokretači zauzvrat nisu uključeni malim električnim motorima koji primaju bateriju.
ZHDSL O mogućnosti za korištenje vrućeg hektara - *** Poziv za mehanički rad nastao je vrlo dugo. Još 450 godina, Veliki italijanski naučnik Leonardo da Vinci dao je opis kotača noževima ugrađenim u dimnjak iznad ognjišta. Pod djelovanjem plinskog potoka, takav točak bi mogao zakretati i aktivirati pljuvačku. Točak Leonardo da Vinci može se smatrati prototipom plinske turbine.
1791. Britanski John Barber uzeo je patent za instalaciju plinske turbine. Prema crtežu pričvršćenoj na patent, bilo je moguće podnijeti da je instalacija, prema misao autora, bila da radi na zapaljivom plinu dobivenom destilacijom čvrstog ili tečnog goriva. Plin sa primitivnim kompresorom ubrizgavan je u rezervoar. Od njega je otišao u komoru za izgaranje, gdje se miješao sa zrakom koji je isporučen drugi kompresor i zapaljen. Proizvodi izgaranja došli su iz komore do turbinskog kotača. Međutim, s nivoom tehnologije koja je tada postojala, plinska turbina nije bila moguća. Prva plinska turbina nastala je samo na samom kraju XIX vijeka od strane ruskog izumitelja P. D. Kuzminski, koji, kao što smo rekli, izgradio prvu paru turbinu za pomorske sudove.
Garniturbinski motor, izgrađen 1897. godine, prema projektu P. D. Kuzminsky, sastojao se od kompresora za zrak, komore za izgaranje i radijalne turbine (Sl. 12). Kuzminski nanosio je hlađenje komore za izgaranje vodom. Voda je ohladila zidove, a zatim ulazi u unutrašnjost komore. Protok vode smanjio je temperaturu i istovremeno je povećao masu gasova koji ulaze u turbinu, koja bi trebala povećati efikasnost instalacije. Nažalost, rad Kuzminskog nije zadovoljio nikakvu podršku kraljevske vlade.
Nakon 7 godina, 1904. godine, plinska turbina izgrađena je u inostranstvu, plinsku turbinu na projektu njemačkog Galleza inženjera, ali nije primila praktičnu prijavu, jer je bilo mnogo mana.
1906. francuski inženjeri Armango i LELM-a izgradili su garbinu sa kapacitetom 25 konjskih snaga, a zatim drugom - kapaciteta 400 konjskih snaga. Učinkovitost ove instalacije bila je samo 3%.
Testovi prvih gasnih turbina pokazali su da je za povećanje svoje učinkovitosti potrebno postići značajan porast efikasnosti kompresora i turbine, kao i povišica
Temperatura gasova u komori za izgaranje. To je potaknulo mnoge izumitelje da traže druge dizajne plinskih turbina. Bila je želja da se riješite kompresora da se izbjegne veliki gubici energije prilikom komprimiranog zraka. Ali turbina može raditi samo kada je pritisak plinova u komori za izgaranje veći nego iza turbine. Inače, plin neće teći iz komore do turbine i neće ih napajati njegov rotor. Uz kontinuirani proces sagorevanja u komori, kompresor za komprimirani zrak je neizbježan. Međutim, ako je proces izgaranja povremen, onda možete odbiti
Od kompresora ili koristite kompresor koji daje mali avionski proizvod i u skladu s tim, s tim koji se sastoji manje snage. Zrak se isporučuje u takvu pulsirajuću komoru u vrijeme kada nema paljenja i pritiska je vrlo nizak. Nakon dovoda zraka i ubrizgavanja goriva, ulaz kamere se zatvara, pojavljuje se izbijanje. Budući da je kamera zatvorena, a plinovi se ne mogu proširiti, pritisak u njemu se naglo povećava. Nakon što gasovi prolaze iz komore do turbine, otvara se usisni ventil i novi dio zraka uključen je u komoru. Dakle, provođenje procesa izgaranja u stalnom zapreminu gasova, u zatvorenoj komori moguće je povećati njihov pritisak bez pomoći kompresora.
1908. ruski inženjer V. V.
Karodin je stvorio iskusni model takve plinske turbine (Sl. 13). Zatvaranje Komore tokom perioda sagorijevanja izvedeno je u njemu koristeći poseban ventil. Turbina je imala četiri komore za sagorijevanje, od kojih je plin u četiri duge mlaznice otišao na rotor. Prilikom testiranja model je razvio kapacitet od 1,6 konjskih snaga; Učinkovitost korisne akcije iznosila je samo 3%. Za industrijsku upotrebu ova turbina još nije pogodna.
Iznad stvaranja plinskih turbina sa konstantnim sagorijevanjem, njemački inženjer Holz - bradavica je dugo radio. Prema njegovim projektima u periodu 1914-1920
Postoji nekoliko turbina sa kapacitetom od 500 do 2.000 konjskih snaga. Međutim, nijedan od njih nije bio pogodan za industrijsku eksploataciju. Samo u 1930-ima, švicarska kompanija "Brown-Bovteri" uspjela je stvoriti pomalo pogodno za praktično iskorištavanje turbina sa paljenjem u stalnom jačini. Trenutno se rad na takvim turbinama gotovo u potpunosti prekida.
Naši naučnici su otišli na drugi način. Inženjer
V. X. Abians u svojoj knjizi "Teorija vazduhoplovnih plinskih turbina" piše o radova sovjetskih stručnjaka:
"Jedna od glavnih zasluga sovjetskih naučnika je da su potkrijepili izvodljivost i izglede za razvoj turbine sa konstantnim pritiskom izgaranja, dok su strani (posebno, njemački) plinski turbini radili na polju turbina sa stalnom jačinom izgaranja. Svi naknadni razvoj plinskih turbina, uključujući zrakoplovstvo, sjajno su potvrdile prognoze sovjetskih naučnika, jer je staza stvaranja turbina sa konstantnim pritiskom izgaranja bio put plinske turbine.
Radovi sovjetskih naučnika dokazali su da biljke za plinske turbine sa stalnim pritiskom kompresije u dovoljno visokim plinovima mogu imati visoku efikasnost.
1939. godine, profesor V. M. Makovsky izgrađen je na postrojenju za turbogenerator Harkov, plinsku turbinu sa stalnim pritiskom izgaranja. Njegova kapacitet je bio 400 kilovat. Osovina, disk i šuplje turbine hlađene su vodom. Makovsko turbine bilo je namijenjeno da radi na zapaljivom plinu dobivenom kao rezultat podzemne gasifikacije kamenog uglja. Instaliran je i uspješno testiran na jednoj od rudnika u Gorlovki.
Trenutno naše tvornice proizvode različite vrste visoko efikasnih plinova turbina.
Iako je instalacija plinske turbine na njegovom uređaju jednostavnija od motora za sagorijevanje klipa, bilo je potrebno stvoriti ogroman istraživački rad. Zato samo u naše vrijeme, zasnovano na modernim dostignućima nauke i tehnologije, uspeli da stvori efikasan motor za plinsku turbinu.
Koje naučne probleme trebaju rješavati naučnike prije nego što je moguće stvaranje plinskih turbinskih instalacija?
Prilikom stvaranja plinske turbine, potrebno je nastojati osigurati da je moguće u potpunosti koristiti plinsku energiju, izuzetno smanjujući svoje trenje i gubitak vrtloga - obrazovanje. Velika brzina kretanja plina kroz turbinu omogućava vam da dobijete veliku snagu male veličine instalacije. Ali u isto vrijeme takva brzina plaća opasnost od velikih gubitaka energije. Što je veća brzina tekućine ili plina, veća je gubitak energije za trenje i formiranje vrtloga.
Za izgradnju instalacije plinske turbine s visokom efikasnošću, potrebno je odabrati najviše dimenzije, oblika i međusobna lokacija dijelova kompresora i turbina. I za to je bilo potrebno proučiti kretanje plinova i naučiti kako utječu na čvrste tokove tijela. Studija pokreta plina morala je razviti mnoge industrije.
Prvi zadatak naučnika na ovom području bio je istraživanje pokreta plina po relativno malim brzinama kada se praktično ne komprimira. Budući da je kretanje nekompresivnog plina podložan istim zakonima kao i kretanje tečnosti, ovaj dio nauke naziva se hidrodinamika ("Hydra" - u grčkoj vodi).
Istovremeno, razvijala se nauka o molekulijskoj strukturi plina, o procesima promjena u njegovom stanju pod djelovanjem pritiska i temperature. Naziva se termodinamika (od latinske riječi "Thermo" - toplota).
U procesu razvoja hidrodinamike trebalo je uzeti u obzir karakteristične karakteristike plina koji ga razlikuju od tečnosti. A na osnovu hidrodinamike, aerodinamika je nastala - nauka o zakonima protoka zraka i protok oko tijela protokom zraka. Istovremeno, pojava parna turbina potaknula je termodinamijske naučnike da istražuju takve probleme kao isteka plinova i pare iz mlaznica.
U procesu njegovog razvoja, hidrodinamike i termodinamike, proširivši krug proučavanih problema, prodirući u sve dublje i dublje u suštinu fizičkih pojava, prilazili su jedni drugima. Dakle, pojavio se još jedan novi dio nauke - dinamika plina, koja studira zakone o kretanju plina sa velikim brzinama i termičkim procesima koji se javljaju u toku gasa.
Ova nauka služila je kao teorijska osnova za razvoj plinskih turbinskih motora. Prvi temeljni rad na teoriji plinskih turbina obavljao je izvanredan češki naučnik Stodola, sovjetski profesori V. M. Makovsky, V. V. Uvarov i niz drugih naučnika.
Razvoj teorijskih temelja plinske turbine i eksperimentalnog rada započeli su u mnogim zemljama u ovom području pokazali su da je najvažniji zadatak u razvoju motora ove vrste bio poboljšanje njihovog tekućeg dijela, tj. Oni elementi motora za Koji plinski teče: usisni zrakoplov, kompresor, sagorijevanje kamere, turbine i mlaznice. Prije svega, bilo je pitanje razvoja teorije kompresora i turbina, koji se često nazivaju jednoročne "lopate mašine". Bilo je to rješenje ovog temeljnog zadatka koji su sovjetski naučnici zauzeli. Na osnovu genijalnih djela Eulera, Bernoullija, Zhukovskog, Chaplygin Sovjetski naučnici stvorili su teoriju motora za plinsku turbinu.
Izuzetno vrijedan doprinos teoriji motora plinskih turbina uveo je akademik B. S. Stechkin. Njegovi su radovi stvoreni tanka teorija mašina za skaliranje. Razvili su metode za izračunavanje aksijalnih i centrifugalnih kompresora. Stvoritelj je teorije najčešćih motora za plin turbine u modernom zrakoplovstvu.
Duboko teorijske studije i plodan eksperimentalni rad na kompresorima održao je profesor K. A. Ushakov, V.N. Dmitrivsky, K. V. Kholevovnikov, P. K. Kazanjan i niz drugih naučnika. Rad ukrajinskog akademika G. F. Proskure "Hidrodinamike turbomachina" bio je značajan doprinos teoriji lopata, objavljenih 1934. godine.
Teorija plinskih turbina i plinskih turbina u cjelini bila su posvećena radu profesora G. S. ZH -
Ridky, A. V. Kvasnikova, P. I. Kirillova, Ya. I. Shnee, G. P. Zotikova i mnogi drugi.
Bolji rad su učinili naučnici za stvaranje najprofitabilnijeg oblika turbinskih lopatica. Rad turbinskih lopatica ima puno zajedničkog sa radom krila aviona. Međutim, postoje značajne razlike među njima. Krila djeluje izolirana, a turbinska oštrica je u kvartu s drugim lopaticama. U potonjem slučaju se ispostavilo kako reći, "profili rešetke". Uticaj susjednih lopatica snažno mijenja uzorak protokom plina oko profila sečiva. Pored toga, krilo se raznese zračnim protokom koji ima istu brzinu duž cijelog opsega krila. A brzina plina u odnosu na oštrice turbine nije isto za njegovu dužinu. To ovisi o obodnoj brzini lopatica. Budući da su lopatice napravljene prilično dugo, obodna brzina korijena sečiva znatno je manja od njenog kraja. To znači da će brzina plina u odnosu na oštricu iz njegovog korijena razlikuje od vanjskog kruga rotora. Stoga, profil noževa treba biti tako da se oštrica uopšte nad svojom dužinom raduje s najvećom efikasnošću. Zadatak stvaranja takvih lopatica riješio je djela profesora V. V. Uvarova i drugih naučnika.
Najvažniji problem, iz kojeg je ostvario stvaranje ekonomskih plinskih turbinskih motora, bio je problem topline otpornih na toplinu. Učinkovitost instalacije plinske turbine povećava se s povećanjem plinova. Ali da turbina može pouzdano raditi na visokim temperaturama, potrebno je proizvesti svoje lopatice i disk iz takvih legura, čija je snaga sačuvana i sa velikim grijanjem. Stoga je za razvoj tehnika plinske turbine potrebno, potreban je visok nivo metalurgije. Trenutno su metalurgi stvorili legure sposobne izneze veće temperature. Turbinske oštrice izrađene od takvih legura mogu raditi bez posebnog hlađenja na temperaturama plinova koji ulaze u turbinu na 900 ° C.
Pored legura, postoje i drugi materijali otporni na toplinu, poput posebne keramike. Ali keramika je prilično krhka, ona sprečava njegovu upotrebu u plinskim turbinama. Daljnji rad na poboljšanju keramike otporan na toplinu može, međutim, imati značajan utjecaj na razvoj plinskih turbina.
Konstruktori za plinske turbine također razvijaju lopatice sa umjetnim hlađenjem. Unutar lopatica napravite kanale za koji prolazi zračni ili tekućini. Turbinski disk obično puha zrak.
Uvjeti za gorući gorivo u plinskim turbinama značajno se razlikuju od uvjeta u ložištima pare kotlova ili u cilindrima klipnih motora. Motor plinske turbine može provesti ogroman rad u malim veličinama. Ali za to morate izgorjeti u malom zapreminu kamere veliki broj goriva. To se može postići samo s vrlo visokom brzinom sagorevanja. Čestice za gorivo nalaze se u komori za sagorevanje motora za plinsko turbine manje od stotine sekunde. Tokom tako kratkog vremena, trebalo bi doći do dobrog miješanja goriva sa zrakom, njegovo isparavanje i kompletno izgaranje.
Da bi uspješno riješio problem, potrebno je proučiti fiziku paljenja. U naše vrijeme postoje velike grupe naučnika.
Naučnici su detaljno proučavali pitanje maksimalne upotrebe topline dodijeljenih tijekom paljenja goriva u gasnim turbinskim instalacijama. Iz rotora turbine plinovi izlaze sa visokom temperaturom i stoga nose veliku količinu unutrašnje energije u atmosferu. Bila je prirodna želja za korištenjem topline izduvnih gasova. Za to je predložena sljedeća instalacijska shema. Gasovi iz rotora prije dolaska u atmosferu, prolaze kroz izmjenjivač topline, gdje prenose dio svoje vrućine komprimiranim zrakom, puštenim iz kompresora. Zrak se zagrijava u izmjenjivaču topline povećava svoju energiju bez potrošnje bilo koje količine goriva. Iz izmjenjivača topline zrak je usmjeren na komoru za izgaranje, gdje se njena temperatura raste još veća. Uređaj takvih izmjenjivača topline može značajno smanjiti potrošnju goriva za plinsko grijanje i na taj način povećati isplativost instalacije. Izmjenjivač topline je kanal kroz koji protok vrućih plinova. Unutar kanala postavlja se snop čeličnih cijevi smještenih u toku gasova ili okomito na njega. Unutar ovih cijevi protok protoka. Gas zagrijava zidove cijevi i struju zraka unutar njih. Povrat je vrućine iz odlaznih gasova do radnog zraka. Ovaj se proces naziva proces regeneracije topline. A izmjenjivači topline često se nazivaju regeneratorima.
Instalacije plinskih turbina sa regeneracijom topline znatno su ekonomičnije od običnih turbina. Nažalost, izmjenjivači topline su vrlo cumbers u svojoj veličini, što ih otežava korištenje na nekim transportnim instalacijama.
Među naučnim problemima, treba napomenuti osnovnu opremu za plinsku turbinu, jačina struktura. Za izgradnju izdržljivih komora za sagorijevanje potrebno je znati metode za izračunavanje tankih zidnih školjki. To se radi jednim od novih odjeljaka nauke o otpornosti materijala. Izazovni zadatak je osigurati snagu radnih noževa turbine. Rotor turbine čini vrlo veliki broj revolucija (5000-10 LLC pretvara se u minuti i u nekim strukturama ili više), a velike centrifugalne sile djeluju na sečivima (nekoliko tona po lopatu).
Ovdje smo rekli samo o najvažnijim naučnim pitanjima, čiji je rješenje potrebno za razvoj tehnika plinskih turbina. Naučnici i inženjeri i dalje rade na poboljšanju motora za plinsku turbinu. Još uvijek postoji mnogo neriješenih pitanja pred njima, mnogi zanimljivi i važni problemi.
Na primjer, rad na stvaranju plinskih turbina koji koriste kameni ugljen kao gorivo izuzetno je važan. Poznato je da se ugljen miniran više od nafte, a on je jeftiniji. Izgaranje uglja u komori za izgaranje plinske turbine je težak zadatak. Mora da se mljevi, pretvori u ugljen prašinu. Gasovi koji se pojavljuju iz komore za izgaranje moraju se očistiti od pepela. Ako plin sadrži čestice veličine pepela čak i na 0,03-0,05 milimetara, tada će se turbinske noževe početi sastavljati, a turbina neće uspjeti.
Stvaranje plinskih čistača je složena stvar. Ali moguće je riješiti takav zadatak za motor plinske turbine. U motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem, kompresija zraka, izgaranje i ekspanzija plina pojavljuju se na jednom mjestu u cilindru. Instalirajte u cilindar Neko sredstvo za čišćenje bilo je nemoguće. Stoga još uvijek pokušava spaliti ugljen u cilindrima motora sa unutrašnjim sagorijevanjem nisu doveli do svega. U instalaciji plinsku turbinu, kompresija, sagorijevanje i širenje izvode se na različitim mjestima. Kompresija zraka vrši se u kompresoru, grijanju - u komori, a širenje je u turbini. Čistač se može postaviti između komore i turbine. Potrebno je samo da on ne umanjuje pritisak plinova koji prolaze kroz njega i nije bio prevelik veličine.
Danas je u toku istraživanja za stvaranje atomskih plinskih turbinskih motora. U tim motorima se vrši grijanje zraka ne snimanjem goriva, a zbog topline puštenog u atomskog kotla. Mnoge poteškoće moraju prevladati naučnike na ovom putu. Ali nema sumnje da atominski plinski turbinski motori imaju veliku budućnost.
Postoje jedini električni moć od dvadeset kilovata (mikroturbine) i do nekoliko desetaka megavata klasične su gasne turbine.
Električna efikasnost modernog gas turbinske instalacijeje 33-39%. Učinkovitost biljaka za plinske turbine općenito je niža od onih plinovoda za napajanje. Ali s plinskim turbinskim instalacijama, zadatak dobivanja velike snage elektrane značajno je pojednostavljen. Prilikom implementacije cijelog termičkog potencijala plinskih turbina, značaj velike električne učinkovitosti za potrošače postaje manje relevantni. S obzirom na visoku temperaturu izduvnih gasova u moćnom gas turbinske instalacije Postoji prilika za kombiniranje plinskih i parnih turbina. Takav inženjerski pristup može značajno povećati efikasnost upotrebe goriva i povećati električnu efikasnost postavki do 57-59%. Ova metoda je dobra, ali dovodi do uvažavanja i komplikovanja projekta.
Omjer električne energije proizvedene u toplinsku energiju je ~ 1: 2. To jest, plinska turbina sa električnom energijom od 10 MW sposobna je izdati ~ 20 MW termičke energije. Za prenos MW na GKal, koristi se koeficijent 1.163 ( 1,163 MW \u003d 1163 kW \u003d 1 GCAL).
Ovisno o potrebama, oni su dodatno opremljeni paromnim ilivodnim kotlovima, što omogućava parove različitog pritiska za proizvodnju potreba ili toplu vodu sa standardnim temperaturama (PTV). U kombiniranoj upotrebi energije dviju vrsta, termoelektrana za plinsku turbinu goriva (komplet) povećava se na 90%.
Način rada elektrane, koristeći istodobnu toplinsku energiju, ima svoj tehnički izraz - kogeneracija.
Mogućnost primanja ot Gas turbinske instalacije Velike količine besplatne toplotne energije uključuju povratak bržeg povrata.
Primjena gas turbinske instalacije Kao snažna oprema za moćne TE i mini CHP-a opravdana je ekonomski, budući da su elektrane koji djeluju na plinskom gorivu najatraktivniju za potrošaču vrijednim specifičnim troškovima izgradnje i niskih troškova tokom naknadne operacije.
Višak slobodne toplotne energije u bilo koje doba godine daje se prilika, kroz hladnjake - ABCH, bez troškova električne energije, za uspostavljanje pune klimatizacije bilo kojeg odredišta. Hladnjak hlađen na ovaj način može se primijeniti u industrijske svrhe, u raznim proizvodnim ciklusima. Ova se tehnologija naziva Tristra.
Efikasnost upotrebe gas turbinske instalacije Omogućen u širokom rasponu električnih opterećenja od najmanje 1-3% do maksimalno 110-115%.
Pozitivna upotreba faktora postavke plinskih turbina - GTU Direktno u mjestu prebivališta ljudi, jeste da je sadržaj štetnih emisija minimalan i na nivou je 9-25 ppm. Takve odlične okolišne kvalitete omogućavaju vam da se bez problema postavljate. gas turbinske instalacije U neposrednoj blizini lokacije ljudi.
Ovaj kriterij Postavke plinskih turbina - GTU Malo bolji od najbližih konkurenata plinskih turbina - klipne elektrane.
Kada koristite instalacije plinskih turbina, potrošač prima uštedu u gotovini na katalizatorima i za vrijeme izgradnje dimnjaka.
Na fotografiji se prikazuje instalacija plinske turbineSiemens SGT-700 Kapaciteta od 29 MW.
Gas turbinske instalacijeimaju manji vibracije i buke unutar 65-75 dB (što odgovara nivou buke zvuka usisavača na udaljenosti od 1 metra). Po pravilu nije potrebna posebna zvučna izolacija za tako visokotehnološku opremu za proizvodnju.
Gas turbinske instalacijeimaju relativno kompaktne veličine i malu specifičnu težinu. Montaža je dozvoljena GTU na tehničkom spratu zgrade ili krovne lokacije niske snage gas turbinske instalacije. Ovo je korisna nekretnina GTU Važan je financijski faktor u urbanom razvoju, jer vam omogućava uštedu skupih kvadratnih metara i u mnogim situacijama daje više tehničkih prostora za rješavanje zadatka stavljanja autonomne elektrane.
Instalacije plinskih turbina - GTUrazličit sa velikom pouzdanošću i nepretencioznostima. Postoje potvrđeni fabrički podaci o nekom prestanu s radom nekih garbinskih instalacija. - GTU 5-7 godina.
Neki proizvođači modernih plinova obavljaju popravak čvorova bez prijevoza proizvođaču, dok drugi proizvođači prenose zamjenjivu turbinu ili komoru za izgaranje, što značajno smanjuje vremenski prekid remonta do 4-6 radnih dana. Ove mjere smanjuju troškove održavanja instalacija.
Prednost postavke plinskih turbina - GTU Dug je resurs (puni do 200.000 sati, za remont 30000-60000 sati). U operativnom ciklusu instalacija plinskih turbina, motorno ulje se ne primjenjuje. Postoji mala količina reduktora, čija je frekvencija zamjene retka.
Nepostojanje vode za hlađenje povoljno razlikuje biljke za plinsku turbinu iz klipnih elektrana. Mnoge marke GTU pouzdano funkcioniraju u različitim vrstama plinskog goriva, uključujući pridruženi naftni gas (PNG). Ali, kao i za ostale vrste elektrana, pridruženi plin sa vodonikom sulfidom zahtijeva posebnu obuku. Bez moderne instalacije - stanica za pripremu plina Životni ciklus elektrane bilo koje vrste smanjen je za 4-5 puta. Posljedice rada GPP-a ili GTU-a bez PHP stanica za pripremu često su jednostavno fatalne.
Gas turbinske instalacijepripremljeni za rad u različitim klimatskim uvjetima. Zgrada gas turbinske instalacijeu udaljenim područjima omogućava pribavljanje uštede sredstava uklanjanjem skupih izgradnje dalekovoda (ZJN). Na mjestima s razvijenim infrastrukturom gas turbinske instalacijepovećajte pouzdanost električne i termičke ponude.
Jedna od koristi postavke plinskih turbina - GTU je koncept blok-modularnih sistema (klastera). Modularni instalacije plinskih turbina - GTU Sastoji se od jedinstvenih energetskih jedinica i općih sistema upravljanja, što omogućava povećati električnu energiju s najmanjim financijskim i vremenskim troškovima u kratkom vremenskom periodu.
Blokiranje varijacija postavke plinskih turbina - GTU Osigurati visok nivo tvorničke spremnosti. Dimenzije modula biljke za plinske turbine - GTU,u pravilu, standard. Postoje mobilni GTU, koji se može odmah premjestiti iz jednog objekta napajanja u drugu, ali takve instalacije u pravilu nemaju mogućnost proizvodnje termalne energije.
Automatizirani upravljački sustavi elektrane na plinsku turbinu omogućavaju vam da napustite neposrednu prisutnost servisnog osoblja. Praćenje rada postavke plinskih turbina - GTU Može se učiniti na daljinu kroz različite telekomunikacijske kanale. U slučaju slobodnih situacija nalaze se integrisani automatsko zaštitu i sustavi za gašenje požara.
Gas turbinske instalacije - GTU - princip rada
U instalacije plinskih turbina - GTU Višestepeni kompresor komprimira atmosferski zrak i tuži visoko pritisak u komori za izgaranje. U komori za izgaranje postavke plinskih turbina - GTU Poslužuje se određena količina goriva. Kada sudar pri velikom brzinom, gorivom i zračnom plamenu. Smjesu goriva i zraka gori, ističući veliku količinu energije. Zatim se energija gasovitih proizvoda izgaranja pretvara u mehanički rad zbog rotacije turbinskih lopatica nasjeckanog plina.
Sheme i pokazatelji plinskih turbinskih postrojenja za elektrane
Pokretači plinskih turbina u SSSR-u kao neovisne energetske instalacije dobivene su ograničena distribucija. Serijske biljke za plinske turbine (GTU) imaju nisku efikasnost, u pravilu konzumiraju, u pravilu, visokokvalitetno gorivo (tečno ili gasovito). Sa malim kapitalnim rashodima karakteriše ih visoka upravljivost, tako da su u nekim zemljama, na primjer, u Sjedinjenim Državama, koriste se kao vršne elektrane. GTU je povećao karakteristike buke u odnosu na parne turbine, što zahtijeva dodatnu zvučnu izolaciju uređaja za unos motora i uređaja za usisavanje zraka. Kompresor za vazduh troši značajan udio (50-60%) unutrašnje snage plinske turbine. Zbog specifičnog omjera kapaciteta kompresora i plinske turbine, raspon promjena u električnom opterećenju GTU-a je mali.
Jedinica Jedinica instaliranih plinova ne prelazi 100-150 MW, što je znatno manje od potrebne jedinice velike snage.
Većina moderni GTU djeluje prema neprekidnom sagorijevanju goriva i izvodi se prema otvorenom (otvorenom) ili zatvorenom (zatvorenom) ciklusu, ovisno o vrsti goriva izgorjelo.
U GTU Otvoreni cikluskako se koristi gorivo, tekuće malo plinsko turbinsko gorivo ili prirodni plin koji se isporučuje u komoru za izgaranje (Sl. 9.1). Zrak se čisti u složenom čišćenju zraka (filter) i komprimira u kompresoru na kompresor pod pritiskom MPA. Da biste dobili zadanu temperaturu gase prije plinske turbine 
° C U komori za sagorevanje održava se višak zraka (2,5-5,0), uzimajući u obzir teorijsku temperaturu izgaranja goriva, vrstu goriva, metodu izgaranja itd. Vrući plinovi su radno tijelo u plinu turbina u kojoj se šire, a zatim temperatura 
° C bacaju se u dimnu cev.
Sl. 9.1. Temeljni toplotni krug GTU otvorenog ciklusa:
Do- kompresor za zrak; GT- plinska turbina; G -električni generator; PU- pokretanje uređaja; F-zračni filter; KS.- Komora za izgaranje goriva
GTU zatvoreni ciklus(Sl. 9.2) Omogućuje vam upotrebu čvrstih i visokih tečnih goriva (lož ulje), koje se kombinira u komori za sagorevanje, gdje je instaliran radni grijač tečnosti, obično zraka. Uključivanje hladnjaka zraka smanjuje operaciju kompresije u kompresoru, a regenerator povećava ekonomičnost GTU-a. Sve dok nismo primili upotrebu GTU-a zatvorenog ciklusa s drugim radnim tijelima (helijum itd.).
Glavne prednosti GTU-a za elektroenergetski sistem su mobilnost. Ovisno o vrsti instalacije, njegovo vrijeme starta i učitavanja je 5-20 minuta. GTU karakterizira niža specifična vrijednost (50-80% manja od osnovnih elektroenergetskih jedinica), visok stupanj spremnosti za početak, nedostatak potražnje u hlađenju vode, mogućnost brze izgradnje TE-a s malom veličinom Elektrana i manje zagađenje okoliša. Istovremeno, GTU ima nisku efikasnost proizvodnje električne energije (28-30%), tvornička proizvodnja je komplicirana od parnih turbina, potrebne su im skupe i oskudne vrste goriva. Te su okolnosti identificirale najracionalnije područje korištenja GTU-a u elektroenergetskom sustavu kao vrhunskim i obično autonomno pokrenute instalacije pomoću instaliranog kapaciteta 500-1000 h / godišnje. Za takve instalacije poželjniji je strukturalni krug u obliku jednog ciklusa jednostavnog ciklusa bez regeneracije ili regeneratorom topline odlaznih gasova (Sl. 9.3, a, b). Takva shema karakterizira velika jednostavnost i kompaktnost instalacije, koja je u velikoj mjeri proizvedena i montirana u tvornici. Energy GTU, a koji je radu planiran u polupartnom dijelu grafikona električnog opterećenja, skupi je oslobođen za složenije konstruktivne sheme (Sl. 9.3, b).
Sl. 9.2. Shematski dijagram GTU zatvorenog ciklusa:
VP- grijač vazduha; GT- plinska turbina; R- Regenerator; VC-kompresor za zrak; G.- Električni generator; PU- Pokretanje uređaja
Sl. 9.3. Konstruktivne sheme različitih vrsta GTU-a:
ali- MTU jednostavnog ciklusa bez regeneracije; B - GTU jednostavnog ciklusa sa regeneratorom topline odlaznih gasova; u- Dvo-cijenjeni GTU sa dvostepenim opskrbom gorivom: T.- opskrba gorivom; Kvd. KPD.- visokog i niskog pritiska kompresora za zrak; GTVD, GTRD -plinske turbine visoko i niski pritisak
Sovjetski Savez koristi elektrane na plin turbine sa GT-25-700 tipovima, GT-45-3, GT-100-750-2, a drugima s početnim plinovima ispred plinske turbine 700-950 ° C. Metalna biljka Lenjingrad razvila je projekte nove serije GTU kapaciteta 125-200 MW na početnoj temperaturi plinova, respektivno, 950, 1100 i 1250 ° C. Izrađeni su prema jednostavnom krugu s otvorenim ciklusom rada, kompozitni, bez regeneratora (Tabela 9.1). Termička shema instalacije plinske turbine GT-100-750-2 LMZ prikazana je na slici. 9.4, a i izgled elektrane sa takvim turbinama - na slici. 9.4, b. Ovi GTU se eksploatiraju na Krasnodar CHP, na Gres. Classone Mosenergo, na vrhuncu TE-a u gradu Inote mađarske narodne republike itd.
Tabela 9.1.
| Pokazatelji GTU | |||||
| Instalacija plinske turbine | Električna snaga, MW | Protok zraka kroz kompresiju, kg / s | Kompresivni stepen kompresivnog | Početne stope gasova, o | Električna efikasnost,% |
| GT-25-700 * | 194,5 | 4,7/9,7 | |||
| GT-35-770 | 6,7 | 27,5 | |||
| GTE-45-2 ** | 54,3(52,9) | 7,7 | 28(27,6) | ||
| GT-100-750-2M * | 4,5/6,4 | 750/750 | |||
| GTE-150. | |||||
| GTE-200 | 15,6 | ||||
| M9 7001 "General Electric" | 9,6 | 30,7 |
* Kompresor dvostrukih turbina; Osovina s turbinom i kompresorom visokog pritiska ima povećanu rotacijsku brzinu.
** Mastrubacija na prirodnom plinu (gorivo za tekuće plinsko turbine).
 |
Sl. 9.4. Instalacija GT-Turbine GT-100-750-2 LMZ:
ali- Termalna shema: 1-8 - Ležajevi GTU; / - zrak iz atmosfere; II.- rashladna voda; III- gorivo (prirodni gas); / V - Odlazni gasovi; V - Pare do turbine okidača (P \u003d 1,2 MPa, T \u003d 235 ° C); GSŠILENCER BUKA; KND - kompresor niskog pritiska; U- Hladnjaci zraka; Kvd.- kompresor visokog pritiska; KSVD -komora za izgaranje visokog pritiska; Twe- turbina visokog pritiska; KSD -komora za izgaranje niskog tlaka; TDD- turbina niskog pritiska; VP- unutrašnji ležaj; U- patogen; Pt.- Pokretanje turbine; APK -ventili protiv plina za CUND; B - Izgled (poprečni dio): / - knd; 2-in; 3 - QW; 4 - KSVD; 5 - Twe; 6 - KSND; 7-TNT; 8 - PT; 9 - dimnjak; 10 - anti-plinski ventil (APK); L-električni generator (G); 12- nadzemni kranovi; 13- filteri za pročišćavanje zraka; 14 - prigušivači buke; 15 - pumpe za ulje regulatornog sistema; 16- grijači topline; / 7 - Mriberi na ispušnim benzinskim stanicama; 18 - Hladnjaci ulja
Tekuće plinsko turbinsko gorivo koje se koristi za domaći GTU, elektrana je filtrirana i pranje od alkalnih metalnih soli. Zatim dodajte aditiv magnezijumu kako biste spriječili koroziju vanadije na gorivo. Prema radu, takva priprema goriva doprinosi dugom radu plinskih turbina bez kontaminacije i korozije tekućeg dijela.
Ured APEP Rostov razvio je tipičan projekat vrhunske elektrane na gas sa GTU GTE-150-1100. Na slici. 9.5 Temeljni toplotni dijagram takvog GTU dizajniran za paljenje goriva za tekuće turbine ili prirodnog plina. GTU je izrađen prema jednostavnoj otvorenoj shemi, rotori plinske turbine i kompresor nalaze se u jednom transportnom kućištu, što značajno smanjuje datume za instalaciju i troškove rada. Plinske turbinske jedinice su ugrađene u mašinsku dvoranu elektrane sa rasponom 36 i blok bloka od 24 m. Dimne gasove ispuštaju se u dimnu cijev s visinom od 120 m sa tri metalne prtljažnice za hranjenje plina.
Sl. 9.5. Temeljni termički dijagram instalacije plinske turbine LMZ GTE-150-1100:
VC- Pomoćni pneumatski kompresor za gorivo: Pt.- parna turbina; R- reduktor bloka uređaja za ubrzanje; Ed -električni električni kompresor motora GT- plinska turbina; T.- podrška tečnom gorivu koja odgovara Gost 10743-75, \u003d 42,32 MJ / kg (10 110 kcal / kg) Dt- dimnjak; Apk- Ventil protiv uštede
Važna karakteristika instalacija plinskih turbina je ovisnost njihovih pokazatelja iz vanjskih parametara zraka i prije njegove temperature. Pod njenim utjecajem, protok protoka zraka mijenja se kroz kompresor, omjer unutarnjeg kapaciteta kompresora i plinske turbine i na kraju - električnu energiju GTU-a i njegovu efikasnost. U MEI-u multivarijantne proračune rada GTE-150 na tečnom plinu turbine goriva i na Tyumen Prirodni gas ovisno o temperaturi i pritisku vanjskog zraka (Sl. 9.6, 9.7). Dobiveni rezultati potvrđuju povećanje termičke efikasnosti GTU-a s povećanjem gasova ispred plinske turbine i smanjenju vanjske temperature. Temperatura se povećava od \u003d 800 ° C do \u003d \u003d 1100 ° C povećava električni kpd GTU-a za 3% na \u003d -40 ° C i za 19% na \u003d 40 ° C. Smanjenje vanjske temperature zraka od +40 do -40 ° C dovodi do značajnog povećanja električne energije GTU-a. Za različite početne temperature, ovo povećanje je 140-160%. Da biste ograničili rast napajanja, prilikom spuštanja vanjske temperature i uzimajući u obzir mogućnost preopterećenja električne generatore (u slučaju koji se razmatra, TGV-200 tip) mora utjecati na temperaturu plina ispred plinska turbina, smanjujući potrošnju goriva (krivulje 4 na slici. 9.6 i 9.7), ili na vanjskoj temperaturi, miješajući malu količinu odlaznih gasova (2-4%) na vlažan kompresor za vazduh. Stalni protok zraka u rasponu opterećenja od 100-80% može se održavati i s poklopcem uređaja za ulaznu vodilice (VNA) kompresora GTU.
Sl. 9.6. Ovisnost električne energije GTU-a na vanjskoj temperaturi:
1- \u003d 1100 ° C; 2- \u003d 950 ° C; 3 - \u003d 800 ° C; 4- \u003d; - Rad GTU-a o prirodnom plinu; Radite GTU na tečnom gorivu
Sl. 9.7. Zavisnost električne efikasnosti GTU-a na vanjskoj temperaturi zraka (vidi oznaku na slici 9.6)
Promjena električne energetske učinkovitosti u smjeru svojih opada posebno je značajna za vanjski klip zraka iznad 5-10 ° C (Sl. 9.7). Uz povećanje vanjske temperature zraka od +15 do +40 c, s ovom efikasnošću smanjuje se za 13-27%, ovisno o temperaturi plina prije plinske turbine i vrste goriva.
Povećanje vanjske temperature zraka povećava višak koeficijenta zraka iza plinske turbine i temperaturu odlaznih gasova, što doprinosi pogoršanju energetskih pokazatelja državnog GTU-a.
O članku u kojem je ciklus PSU-4550 detaljno opisan detaljno i jednostavne riječi. Članak se zaista vrlo lako apsorbuje. Želim da kažem o teoriji. Ukratko, ali radeći.
Pozajmio sam materijal iz udžbenika "Uvod u elektroenergetiku". Autori ovog priručnika - I. Z. Poleshchuk, N. M. Tsirelman.Priručnik se nudi studentima UGATU-a (UFA državni aviacijski tehnički univerzitet) za proučavanje discipline istog imena.
Jedinica plinske turbine (GTU) je termički motor u kojem se energija kemijskog goriva pretvori prvo u toplinu, a zatim u mehaničku energiju na rotirajućoj osovini.
Najjednostavniji GTU sastoji se od kompresora, u kojem se komprimira atmosferski zrak, komora za izgaranje, gde se gorivo i turbine spaljuju u medijuma ovog vazduha, u kojim se proizvodi izgaranja šire. Budući da je prosječna temperatura plina s ekspanzijom značajno veća od zraka tijekom kompresije, snaga koja je razvila turbina veća je od snage potrebne za rotiranje kompresora. Njihova razlika je korisna snaga GTU-a.
Na slici. 1 prikazuje šemu, termodinamički ciklus i toplotnu ravnotežu takve instalacije. Proces (ciklus) GTU-a koji djeluje na ovaj način naziva se otvorenim ili otvorenim. Radna tekućina (zrak, proizvodi za izgaranje) stalno se nastavlja - zatvoren od atmosfere i vraća se u njega. Učinkovitost GTU-a, poput bilo kojeg termičkog motora, omjer je korisne snage n GTU-a do protoka dobivenog tijekom izgaranja goriva:
η GTU \u003d N GTU / Q T.
Od bilansa energije slijedi da n gtu \u003d q t - σq n, gdje je σq n potpuno toplina iz ciklusa, jednaka zbroju vanjskih gubitaka.
Glavni dio toplotnog gubitka MTU jednostavnog ciklusa predstavlja gubitke sa odlaznim gasovima:
ΔQU ≈ Q - QB; ΔQUZ - QB ≈ 65 ... 80%.
Udio drugih gubitaka znatno je manje:
a) gubici od nedosljednosti u komori za izgaranje ΔQX / QT ≤ 3%;
b) gubici zbog curenja radnog tijela; ΔQUT / QT ≤ 2%;
c) Mehanički gubici (ekvivalentni toplini se ispuštaju iz ciklusa sa uljem, hlađenjem ležajeva) Δnmec / qt ≤ 1%;
d) gubici u električnom generatoru ΔNeg / qt ≤ 1 ... 2%;
e) Gubitak konvekcije ili zračenja u okruženju u okruženju Δqocar / qt ≤ 3%
Toplina koja se ispušta iz ciklusa GTU-a sa izduvnim gasovima može se djelomično koristiti izvan GTU ciklusa, posebno u parilnom ciklusu.
Dijagrami kruga podešavanja pare različitih vrsta prikazani su na slici. 2.
U općem slučaju efikasnosti PSU-a:
Ovdje - qtu količina topline isporučena na radno tijelo GTU-a;
Qps - količina topline koja se isporučuje na parnu mediju u kotlu.
Sl. 1. Načelo djelovanja najjednostavnijeg GTU-a
a - šematski dijagram: 1 - kompresor; 2 - izgaranje kamere; 3 - turbina; 4 - Električni generator;
b - Termodinamički ciklus GTU u TS dijagramu;
b - ravnoteža energije.
U najjednostavnijoj binarnoj jedinici pare prema dijagramu prikazanoj na slici. 2 A, Svi parovi se proizvode u slučaju otpada: η ug \u003d 0,6 ... 0,8 (ovisno o temperaturi odlaznih gasova).
Na t g \u003d 1400 ... 1500 K η GTU ≈ 0,35, a zatim efikasnost binarnog PSU-a može roniti na 50-55%.
Temperatura plinova koji su potrošili u turbini su visoki (400-450 ° C), stoga je gubitak topline sa izduvnim gasovima i efikasnosti elektrana na plinsku turbinu 38%, odnosno gotovo Isto kao i efikasnost modernih elektrana na parnu turbinu.
Instalacije za plinske turbine rade na plinskom gorivu, što je značajno jeftinije od lož ulja. Kapacitet modernog GTU doseže 250 MW, koji se približava snazi \u200b\u200binstalacija parnih turbina. Prednosti GTU-a u odnosu na parogramske instalacije uključuju:
- manja potreba za hlađenjem vode;
- manje mase i manji trošak kapitala po jedinici moći;
- sposobnost brzog pokretanja i učitavanja tereta.
Sl. 2. Konceptni programi raznih pare instalacija:
a - PGU sa generatorom pare tipa za recuing;
b - PGU sa deponijom plinova u ložištu kotla (NPG);
b - PGU na mješavini paso-plina;
1 - zrak iz atmosfere; 2 - gorivo; 3 - Gaza koji je proveo u turbini; 4 - Odlazni plinovi; 5 - voda iz mreže za hlađenje; 6 - uklanjanje rashladne vode; 7 - svježi parovi; 8 - hranjiva voda; 9 - Srednja para za pregrijavanje; 10 - Regenerativni par smeća; 11 - Pare dolazi nakon turbine u komoru za izgaranje.
K - kompresor; T - turbina; Pt - parna turbina;
GW, GG - Grijači za plinski vode visoki i niski pritisak;
PVD, PND - Regenerativni grijači hranjivih i niskih pritiska; NPG, UGG - nisko pritisak, generatori pare; COP - sagorevanje kamere.
Kombinacija instalacija partirskog turbina i plinskih turbina sa zajednički tehnološki ciklus, primite instalaciju pare-plina (PGU), efikasnost efikasne efikasnosti od efikasnosti odvojeno poduzete postrojenja za parno turbine i plinske turbine.
Učinkovitost elektrane sa parom-plin iznosi 17-20% više od uobičajene elektrane na parisbinu. U varijanti najjednostavnijeg GTU-a s korištenjem topline odlaznih gasova, koeficijent upotrebe topline goriva dostiže 82-85%.