Enerji qaz turbin qurğuları. Qaz turbin qurğularının dövrləri

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Qaz turbin qurğuları (GTP) güc turbininin və generatorun cüt-cüt işlədiyi vahid, nisbətən yığcam güc kompleksidir. Sistem sözdə kiçik miqyaslı elektrik sənayesində geniş yayılmışdır. Böyük müəssisələrin, ucqar yaşayış məntəqələrinin və digər istehlakçıların elektrik və istilik təchizatı üçün əladır. Bir qayda olaraq, qaz turbinləri maye yanacaq və ya qazla işləyir.

Tərəqqinin kənarında

Elektrik stansiyalarının enerji tutumunun artırılmasında aparıcı rol qaz turbin aqreqatlarına və onların sonrakı təkamülünə - kombinə edilmiş dövrəli qurğulara (CCGT) verilir. Beləliklə, 1990-cı illərin əvvəllərindən etibarən ABŞ elektrik stansiyalarında istismara verilmiş və modernləşdirilmiş güclərin 60%-dən çoxu artıq qaz turbinləri və kombinə edilmiş dövrə qurğuları olmuşdur və bəzi ölkələrdə onların payı bəzi illərdə 90%-ə çatmışdır.

Sadə qaz turbinləri də çoxlu sayda tikilir. Qaz turbin qurğusu - mobil, işləmək üçün qənaətcil və təmiri asan - pik yükləri ödəmək üçün optimal həll olduğunu sübut etdi. Əsrin əvvəlində (1999-2000) ümumi gücüqaz turbin aqreqatları 120.000 MVt-a çatdı. Müqayisə üçün: 1980-ci illərdə bu tip sistemlərin ümumi gücü 8000-10000 MVt idi. Qaz turbinlərinin əhəmiyyətli bir hissəsi (60%-dən çoxu) orta gücü təxminən 350 MVt olan böyük ikili kombinə edilmiş dövrəli stansiyaların bir hissəsi kimi işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdu.

Tarixi məlumat

Birləşmiş dövriyyə texnologiyalarından istifadənin nəzəri əsasları 60-cı illərin əvvəllərində ölkəmizdə kifayət qədər ətraflı öyrənilmişdir. Artıq o vaxt aydın oldu ki, istilik energetikasının inkişafının ümumi yolu məhz birləşmiş dövriyyə texnologiyaları ilə bağlıdır. Lakin onların uğurla həyata keçirilməsi üçün etibarlı və yüksək səmərəli qaz turbin qurğuları tələb olunur.

İstilik energetikasında müasir keyfiyyət sıçrayışını şərtləndirən qaz turbinlərinin tikintisində əhəmiyyətli irəliləyiş oldu. Komanda iqtisadiyyatında yerli aparıcı aparıcı təşkilatların ən az perspektivli buxar turbin texnologiyalarını (STP) təşviq etdiyi bir vaxtda bir sıra xarici firmalar səmərəli stasionar qaz turbinlərinin yaradılması problemini uğurla həll etdilər.

60-cı illərdə qaz turbin qurğularının səmərəliliyi 24-32% səviyyəsində idisə, 80-ci illərin sonunda ən yaxşı stasionar enerji qaz turbin qurğuları artıq 36-37 səmərəliliyə (muxtar istifadə ilə) malik idi. %. Bu, onların əsasında səmərəliliyi 50% -ə çatan CCGT-lər yaratmağa imkan verdi. Yeni əsrin əvvəllərində bu rəqəm 40%-ə bərabər idi və birləşmiş dövrəli qaz dövriyyəsi qurğuları ilə birlikdə hətta 60%-ə bərabər idi.

Buxar turbininin müqayisəsivə kombinə edilmiş dövrə zavodları

Qaz turbinlərinə əsaslanan birləşmiş dövrəli qurğularda 65% və ya daha çox səmərəlilik əldə etmək dərhal və real perspektiv idi. Eyni zamanda, buxar turbin qurğuları üçün (SSRİ-də hazırlanmışdır) yalnız superkritik buxarın yaradılması və istifadəsi ilə bağlı bir sıra mürəkkəb elmi problemlər uğurla həll olunarsa, 46-dan çox olmayan səmərəliliyə ümid etmək olar. 49%. Beləliklə, səmərəlilik baxımından buxar turbin sistemləri birləşmiş dövrə sistemlərindən ümidsiz dərəcədə aşağıdır.

Xərc və tikinti müddəti baxımından da buxar turbinli elektrik stansiyalarından əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır. 2005-ci ildə dünya enerji bazarında gücü 200 MVt və ya daha çox olan CCGT qurğusunun 1 kVt-ın qiyməti 500-600 dollar/kVt təşkil edirdi. Daha kiçik gücə malik CCGT-lər üçün qiymət 600-900 dollar/kVt arasında idi. Güclü qaz turbin qurğuları 200-250 $/kVt dəyərlərinə uyğundur. Vahid gücünün azalması ilə onların qiyməti artır, lakin adətən 500 dollar / kVt-dan çox deyil. Bu dəyərlər buxar turbin sistemlərində bir kilovat elektrik enerjisinin qiymətindən bir neçə dəfə azdır. Məsələn, kondensasiyalı buxar turbin elektrik stansiyalarında quraşdırılmış kilovatın qiyməti 2000-3000 $/kVt arasında dəyişir.

Qaz turbin qurğusunun sxemi

Quraşdırmaya üç əsas blok daxildir: qaz turbin, yanma kamerası və hava kompressoru. Üstəlik, bütün bölmələr prefabrik tək binada yerləşir. Kompressor və turbin rotorları rulmanlarla dəstəklənən bir-birinə möhkəm bağlıdır.

Yanma kameraları (məsələn, 14 ədəd) kompressorun ətrafına yerləşdirilib, hər biri öz ayrıca korpusundadır. Qəbul üçünHava kompressoru bir giriş borusu kimi xidmət edir, hava qaz turbinini egzoz borusu vasitəsilə tərk edir. Qaz turbininin gövdəsi simmetrik olaraq bir çərçivəyə yerləşdirilmiş güclü dayaqlara əsaslanır.

İş prinsipi

Qaz turbin qurğularının əksəriyyəti davamlı yanma və ya açıq dövr prinsipindən istifadə edir:

• İlk olaraq işçi maye (hava) müvafiq kompressor tərəfindən atmosfer təzyiqində vurulur.
• Bundan başqa, hava daha yüksək təzyiqə sıxılır və yanma kamerasına göndərilir.
• Daimi təzyiqdə yanan, daimi istilik təchizatını təmin edən yanacaqla təmin edilir. Yanacağın yanması səbəbindən işçi mayenin temperaturu artır.
• Sonra, işçi maye (indi o, artıq qazdır, hava və yanma məhsullarının qarışığıdır) qaz turbininə daxil olur, burada atmosfer təzyiqinə qədər genişlənərək faydalı işlər görür (yaranan turbini çevirir). elektrik).
• Turbindən sonra qazlar atmosferə axıdılır və bunun vasitəsilə iş dövrü bağlanır.
• Turbin və kompressorun işləməsi arasındakı fərq turbin və kompressor ilə ümumi şaftda yerləşən elektrik generatoru tərəfindən qəbul edilir.

Fasiləli yanma qurğuları

Əvvəlki dizayndan fərqli olaraq, fasiləli yanma bir əvəzinə iki klapan istifadə edir.

• İkinci klapan bağlı ikən kompressor havanı birinci klapan vasitəsilə yanma kamerasına daxil edir.
• Yanma kamerasındakı təzyiq yüksəldikdə birinci klapan bağlanır. Nəticədə kameranın həcmi bağlanır.
• Klapanlar bağlandıqda kamerada yanacaq yandırılır, təbii olaraq onun yanması sabit həcmdə baş verir. Nəticədə işçi mayenin təzyiqi daha da artır.
• Sonra ikinci klapan açılır və işçi maye qaz turbininə daxil olur. Bu zaman turbinin qarşısında təzyiq tədricən azalacaq. Atmosferə yaxınlaşdıqda, ikinci klapan bağlanmalı, birincisi açılmalı və hərəkətlər ardıcıllığını təkrarlamalıdır.

Qaz turbin dövrləri

Bu və ya digər termodinamik dövrün praktiki həyata keçirilməsinə keçərək, dizaynerlər çoxlu keçilməz texniki maneələrlə üzləşməli olurlar. Ən xarakterik nümunə: buxarın rütubəti 8-12% -dən çox olduqda, buxar turbininin axın yolunda itkilər kəskin şəkildə artır, dinamik yüklər artır və eroziya baş verir. Bu, son nəticədə turbinin axın yolunun məhvinə gətirib çıxarır.

Enerji sektorundakı bu məhdudiyyətlər nəticəsində (iş əldə etmək üçün) indiyədək yalnız iki əsas termodinamik dövrə geniş şəkildə istifadə olunur: Rankine dövrü və Brayton dövrü. Əksər elektrik stansiyaları bu dövrlərin elementlərinin birləşməsinə əsaslanır.

Rankine dövrü dövrün həyata keçirilməsi zamanı faza keçidini həyata keçirən işçi mayelər üçün istifadə olunur; buxar elektrik stansiyaları bu dövrəyə uyğun işləyir. Real şəraitdə qatılaşa bilməyən və qazlar dediyimiz işçi mayelər üçün Brayton dövrü istifadə olunur. Bu dövrə vasitəsiləqaz turbin qurğuları və daxili yanma mühərrikləri işləyir.

İstifadə olunan yanacaq

Qaz turbinlərinin böyük əksəriyyəti təbii qazla işləmək üçün nəzərdə tutulub. Bəzən maye yanacaqlar aşağı güc sistemlərində istifadə olunur (daha az - orta, çox nadir hallarda - yüksək güc). Yeni bir tendensiya kompakt qaz turbin sistemlərinin bərk yanan materialların (kömür, daha az torf və ağac) istifadəsinə keçməsidir. Bu tendensiyalar qazın kimya sənayesi üçün qiymətli texnoloji xammal olması ilə əlaqədardır, burada ondan istifadə enerji sektorundan çox vaxt daha sərfəlidir. Bərk yanacaqla səmərəli işləməyə qadir olan qaz turbin qurğularının istehsalı aktiv şəkildə sürətlənir.

ICE və GTU arasındakı fərq

Daxili yanma mühərrikləri ilə qaz turbin kompleksləri arasında əsas fərq aşağıdakı kimidir. Daxili yanma mühərrikində havanın sıxılması, yanacağın yanması və yanma məhsullarının genişlənməsi prosesləri mühərrik silindri adlanan bir struktur element daxilində baş verir. Qaz turbinlərində bu proseslər ayrı-ayrı struktur bölmələrə ayrılır:

• kompressorda sıxılma aparılır;
• yanacaqın müvafiq olaraq xüsusi kamerada yanması;
• yanma məhsullarının genişləndirilməsi qaz turbinində həyata keçirilir.

Nəticədə, qaz turbinləri və daxili yanma mühərrikləri oxşar termodinamik dövrlərə uyğun işləsələr də, struktur baxımından çox az oxşarlığa malikdirlər.

Nəticə

Kiçik miqyaslı elektrik istehsalının inkişafı, onun səmərəliliyinin artırılması ilə GTP və STP sistemləri ümumi elektrik enerjisində artan paya malikdir.dünyanın enerji sistemi. Müvafiq olaraq, qaz turbin qurğusu operatorunun perspektivli peşəsi getdikcə daha çox tələb olunur. Qərb tərəfdaşlarının ardınca bir sıra rus istehsalçıları sərfəli qaz turbin aqreqatlarının istehsalını mənimsəmişlər. Sankt-Peterburqdakı Severo-Zapadnaya İES Rusiyada yeni nəsil ilk birləşmiş dövrəli elektrik stansiyası oldu.