توربينات الغاز الطاقة. توربينات الغاز دورة

مصنع توربينات الغاز (GTP) تشكل، مجمع الطاقة المدمجة نسبيا واحد، حيث أن يقترن العمل توربينات الكهرباء والمولدات. ويستخدم النظام على نطاق واسع في ما يسمى منخفضة الطاقة. كبيرة للحصول على الطاقة والحرارة المعروض من المشاريع الكبيرة، والمناطق النائية وغيرهم من المستهلكين. عادة، توربينات الغاز يعمل على الوقود السائل أو الغاز.

قطع الحافة

قدرة قدرة توليد الطاقة دورا قياديا يذهب إلى محطة توربينات الغاز وتطورها اللاحق - مجتمعة توربينات الغاز دورة (CCGT). وهكذا، ومحطات الطاقة الأمريكية منذ أوائل 1990s، أكثر من 60٪ من المرافق المدخلات وحديثة تجعل بالفعل توربينات الغاز وCCGT، وفي بعض البلدان حصتها بلغت 90٪ في بعض السنوات.

أيضا بناء عدد كبير من توربينات الغاز بسيطة. كان الحل الأمثل لتغطية أحمال الذروة - الغاز مصنع التوربينات - الجوال واقتصادية لتشغيل وسهلة لإصلاح. في مطلع القرن (1999-2000) وقد بلغ إجمالي الطاقة الإنتاجية من التوربينات الغازية 120000 ميغاواط. وعلى سبيل المقارنة، في 80 عاما كانت القدرة الإجمالية لهذا النوع من نظام 8000-10 000 MW. إن جزءا كبيرا من توربينات الغاز (60٪) المعدة للعمل في محطات الدورة المركبة كبيرة ثنائية مع قدرة تبلغ في المتوسط نحو 350 ميغاواط.

معلومات تاريخية

وقد تم دراسة الأساس النظري لاستخدام تكنولوجيات الدورة المركبة بشيء من التفصيل في بلادنا في 60s في وقت مبكر. إذا كنت في ذلك الوقت أصبح واضحا أن المسار العام لتطور نظام الطاقة يرتبط بتقنية الدورة المركبة. ومع ذلك، هناك حاجة لتنفيذها بنجاح توربينات الغاز موثوقة وعالية الأداء.

وهذا هو التقدم الكبير التي تم تحديدها الحديثة نظام الطاقة توربينات الغاز نقلة نوعية. وهناك عدد من الشركات الأجنبية قد حلت مشكلة خلق كفاءة توربينات الغاز الثابتة في الوقت الذي اشتبكت الصداع المحلية المنظمات الرائدة في أوضاع الاقتصاد الموجه في تعزيز أقل تكنولوجيا التوربينات البخارية المتقدمة (PTU).

إذا 60S كفاءة وقفت محطات توربينات الغاز في 24-32٪، في أفضل توربينات الغاز ثابت للطاقة في أواخر 80 وكان بالفعل كفاءة (للاستخدام مستقل) 36-37٪. وهذا ما سمح لهم لخلق أساس PGU الذي كان 50٪ من الكفاءة. مع بداية القرن الجديد، وكان الرقم 40٪، وبالتزامن مع الدورة المركبة - وبنسبة 60٪.

مقارنة البخار التوربينات وبنظام الدورة المركبة النباتات

وكانت محطات الدورة المركبة القائمة على توربينات الغاز، وأقرب فرصة حقيقية للحصول على 65٪ كفاءة أو أكثر. في نفس الوقت لوحدات التوربينات البخارية (وضعت في الاتحاد السوفياتي)، إلا في حالة الحل الناجح لعدد من المشاكل العلمية المعقدة المتصلة توليد واستخدام المعلمات البخار فوق الحرجة، يمكنك الاعتماد على الكفاءة لا تزيد عن 46-49٪. وهكذا، فإن كفاءة التوربينات البخارية مجتمعة نظام الدورة يفقد ميؤوس منها.

أدنى بكثير محطة للطاقة البخار التوربينات من حيث التكلفة ووقت البناء. في عام 2005، كان سوق الطاقة العالمي، وسعر 1 كيلو واط إلى 200 MW CCGT وأكثر من 500-600 $ / كيلو واط. لPSU كانت قيمة أصغر القدرات في حدود 600-900 $ / كيلو واط. توربينات الغاز قوية تتوافق مع 200-250 $ / كيلو واط. مع انخفاض في قدرة وحدة من ارتفاع الأسعار، ولكن عادة لا يتجاوز 500 $ / كيلو واط. هذه القيم هي جزء من تكلفة كيلو واط من أنظمة التوربينات البخارية طاقة. على سبيل المثال، فإن سعر لكل كيلوواط المثبتة في التكثيف محطات الطاقة التوربينات البخارية يتراوح بين 2000-3000 $ / كيلو واط.

مخطط مصنع توربينات الغاز

ويضم المصنع ثلاث وحدات أساسية هي: توربينات الغاز الاحتراق وضاغط الهواء. ويتم وضع جميع الوحدات في حزمة واحدة الجاهزة. الدوارات الضاغط وتوربينات متصلة بعضها البعض بشكل صارم، متوكئا على محامل.

وضعت حول ضاغط من غرفة الاحتراق (على سبيل المثال، 14 جهاز كمبيوتر شخصى.)، كل في مبنى منفصل خاص به. للقبول في مدخل الهواء الضاغط هو من يهرب الهواء التوربينات الغازية من خلال أنبوب العادم. على أساس قوي يدعم غلاف توربينات الغاز، وضعت بشكل متناظر في إطار واحد.

مبدأ العملية

في معظم تركيب توربينات الغاز باستخدام مبدأ الاحتراق المستمر أو دورة مفتوحة:

• في البداية، يتم ضخ السائل العمل (الهواء) تحت الضغط الجوي ضاغط منها.
• بعد ذلك، يتم ضغط الهواء إلى الضغط العالي وإرسالها إلى غرفة الاحتراق.
• يتم توفير ذلك مع الوقود الذي أحرق في الضغط المستمر، وضمان إمدادات ثابتة من الحرارة. بسبب احتراق الوقود يزيد من درجة حرارة الجسم عن العمل.
• وعلاوة على ذلك، وسائل العمل (الآن هو الغاز الذي هو خليط من المنتجات الهواء والاحتراق) يتدفق إلى توربينات الغاز حيث أنها توسع في الضغط الجوي، ويؤدي عملا مفيدا (يتحول التوربينات، ويولد الطاقة الكهربائية).
• بعد يتم الإعفاء من توربينات الغاز في الغلاف الجوي من خلالها دورة العمل وإغلاق.
• ويعتبر الفرق بين التوربينات والضواغط مولد كهربائي رتبت على رمح مشتركة مع التوربينات والضواغط.

احتراق متقطعة المناسب

وخلافا للمخطط البناء السابق، وتستخدم اثنين من الصمامات في محطات الاحتراق متقطع بدلا من واحدة.

• مضخات ضاغط الهواء الى غرفة الاحتراق عن طريق صمام الأول عند إغلاق صمام الثاني.
• عندما يرتفع الضغط في غرفة الاحتراق، يتم إغلاق صمام الأول. يتم إغلاق حجم الغرفة.
• عندما أغلقت بشكل طبيعي صمامات حرق الوقود في غرفة الاحتراق بها تجري في حجم ثابت. ونتيجة لذلك، يتم زيادة ضغط السائل مزيد من العمل.
• بعد ذلك، يتم فتح صمام الثاني ويتم توفير وسائل العمل لتوربينات الغاز. سيتم تخفيض الضغط تدريجيا المنبع من التوربينات. عندما يكون قريبا من الضغط الجوي، ويجب إغلاق صمام الثاني، وأول من فتح وكرر الخطوات.

توربينات الغاز دورة

وتطرق إلى التحقيق العملي لدورة الحرارية، ومصممي تضطر إلى التعامل مع الكثير من الحواجز التقنية لا يمكن التغلب عليها. المثال الأكثر شيوعا: الرطوبة البخار فقدان أكثر من 8-12٪ في قسم تدفق من التوربينات البخارية يزيد بشكل حاد، وزيادة الأحمال الديناميكية، يحدث تآكل. وهذا يؤدي في النهاية إلى تدمير جزء تدفق التوربينات.

ونتيجة لهذه القيود في السلطة (للعمل) وتستخدم على نطاق واسع حتى الآن سوى اثنين الحرارية الأساسية دورة: دورة رانكين ودورة برايتون. غالبية محطات الطاقة القائمة على مجموعة من العناصر من هذه الدورات.

يستخدم دورة رانكين للسوائل العمل، والتي خلال تحقيق دورة ارتكاب مرحلة انتقالية تحت هذا دورة عمل محطة توليد الكهرباء البخارية. للهيئات العاملة، والتي لا يمكن أن تكون موجزة في العالم الحقيقي، والذي نسميه الغازات المستخدمة دورة برايتون. ووفقا لهذه الدورة توربينات الغاز والمحركات محركات الاحتراق الداخلي العاملة.

الوقود المستخدم

تم تصميم الغالبية العظمى من توربينات الغاز لتعمل على الغاز الطبيعي. في بعض الأحيان يتم استخدام الوقود السائل في أنظمة الطاقة المنخفضة (على الأقل - في المتوسط، في حالات نادرة جدا - سعة كبيرة). وهناك اتجاه جديد من التحول يصبح نظم توربينات الغاز المضغوط تستخدم الوقود الصلب (الفحم والخشب وحجر أقل). وترتبط هذه الاتجاهات مع حقيقة أن الغاز العملية هو قيمة المواد الخام لصناعة الكيماويات، واستخدامه في كثير من الأحيان أكثر فعالية من حيث التكلفة مما كانت عليه في الطاقة. إنتاج توربينات الغاز التي يمكن أن تعمل بشكل فعال على الوقود الصلب، تكتسب زخما.

DIC النقيض من GTU

الفرق الرئيسي من محركات الاحتراق الداخلي وأنظمة التوربين الغازي هو كما يلي. عملية محرك الاحتراق الداخلي من ضغط الهواء والاحتراق والتوسع في نواتج الاحتراق تحدث داخل العنصر الهيكلي واحد، ويشار إلى أسطوانات المحرك. وGTU تتم هذه العمليات على العقد الهيكلية منفصلة:

• يتم تنفيذ ضغط في ضاغط.
• الاحتراق، على التوالي، في غرفة خاصة؛
• يتم توسيع نواتج الاحتراق في التوربين الغازي.

ونتيجة لبناء توربينات الغاز ومحرك احتراق داخلي قليلا ما شابه ذلك، على الرغم من أن العمل في الديناميكا الحرارية على غرار الدورات.

استنتاج

مع تطور منخفضة الطاقة، وزيادة كفاءتها من توربينات الغاز وأنظمة المهني تغطية حصة متزايدة في النظام العام للطاقة في العالم. وفقا لذلك، المزيد والمزيد من الطلب واعدة المهنية توربينات الغاز الماكنه. بعد الشركاء الغربيين عدد من الشركات الروسية تتقن إنتاج فعالة من حيث التكلفة تركيب توربينات نوع. أصبح أول محطة للطاقة الدورة المركبة من الجيل الجديد في الاتحاد الروسي الشمالية الغربية لتوليد الطاقة الحرارية في سانت بطرسبرغ.