اصل عملکرد GTU. چگونه راندمان توربین های گازی و CCGT برای نیروگاه های داخلی و خارجی تفاوت دارد.

گریسینا وی.پی.

در ارتباط با رشد چندگانه تعرفه های برق در روسیه، بسیاری از شرکت ها در حال بررسی ساخت نیروگاه های کم ظرفیت خود هستند. در تعدادی از مناطق، برنامه هایی برای ساخت نیروگاه های حرارتی کوچک یا کوچک، به ویژه، به عنوان جایگزینی برای دیگ بخار خانه های منسوخ در حال توسعه است. در یک نیروگاه جدید CHP کوچک با نرخ مصرف سوخت تا 90 درصد با استفاده کامل از بدنه در تولید و گرمایش، هزینه برق دریافتی می تواند به طور قابل توجهی کمتر از هزینه برق دریافتی از شبکه برق باشد.

هنگام بررسی پروژه های ساخت نیروگاه های حرارتی کوچک، مهندسان نیرو و متخصصان شرکت ها با شاخص های به دست آمده در صنعت برق بزرگ هدایت می شوند. بهبود مستمر توربین‌های گازی (GTU) برای استفاده در تولید برق در مقیاس بزرگ، افزایش راندمان آنها را تا 36 درصد یا بیشتر ممکن کرده است و استفاده از چرخه بخار و گاز ترکیبی (CCGT) راندمان الکتریکی TPPها را افزایش داده است. به 54٪ -57٪.
با این حال، در تولید برق در مقیاس کوچک، در نظر گرفتن امکان استفاده از طرح های پیچیده سیکل های ترکیبی CCGT برای تولید برق نامناسب است. علاوه بر این، توربین های گازی در مقایسه با موتورهای گازی، به عنوان محرک ژنراتورهای الکتریکی، به خصوص در توان های پایین (کمتر از 10 مگاوات) از دست دادن قابل توجهی از نظر راندمان و عملکرد از دست می دهند. از آنجایی که در کشور ما نه توربین های گازی و نه موتورهای پیستونی گازی هنوز به طور گسترده در تولید برق ثابت در مقیاس کوچک استفاده نشده است، انتخاب یک راه حل فنی خاص یک مشکل مهم است.
این مشکل برای انرژی در مقیاس بزرگ نیز مرتبط است، یعنی. برای سیستم های قدرت در شرایط اقتصادی مدرن، در غیاب بودجه برای ساخت نیروگاه های بزرگ در پروژه های منسوخ شده، که قبلاً می توان آن را به پروژه داخلی یک CCGT 325 مگاواتی نسبت داد که 5 سال پیش طراحی شده است. سیستم‌های انرژی و RAO UES روسیه باید توجه ویژه‌ای به توسعه تولید برق در مقیاس کوچک داشته باشند که در تأسیسات آن می‌توان فناوری‌های جدید را آزمایش کرد، که شروع احیای نیروگاه‌های داخلی توربین‌سازی و ماشین‌سازی را ممکن می‌سازد. متعاقباً به ظرفیت های بزرگ تغییر دهید.
در دهه اخیر نیروگاه های بزرگ حرارتی موتورهای دیزلی یا گازی با ظرفیت 100 تا 200 مگاوات در خارج از کشور ساخته شده است. راندمان الکتریکی نیروگاه های دیزلی یا گازی (DTPP) به 47 درصد می رسد که از عملکرد توربین های گازی (36 تا 37 درصد) بیشتر است، اما از CCGT (51 تا 57 درصد) پایین تر است. نیروگاه‌های CCGT شامل طیف وسیعی از تجهیزات هستند: توربین گاز، دیگ بخار حرارتی زباله، توربین بخار، کندانسور، سیستم تصفیه آب (به‌علاوه کمپرسور تقویت‌کننده در صورت سوختن گاز طبیعی با فشار کم یا متوسط. دیزل ژنراتورها می‌توانند کار با سوخت سنگین، که 2 برابر ارزانتر از سوخت توربین گاز است و می تواند با گاز کم فشار بدون استفاده از کمپرسورهای تقویت کننده کار کند. طبق S.E.M.T. PIELSTICK، کل هزینه بیش از 15 سال برای بهره برداری از یک واحد نیروگاه دیزلی با ظرفیت 20 مگاوات 2 برابر کمتر از یک نیروگاه حرارتی توربین گازی با ظرفیت یکسان در هنگام استفاده از سوخت مایع توسط هر دو نیروگاه است.
کارخانه ماشین سازی بریانسک یک تولید کننده امیدوار روسی نیروگاه های دیزلی تا توان 22 مگاوات است که واحدهای نیروگاهی با راندمان افزایش یافته تا 50 درصد را برای کار با سوخت سنگین با ویسکوزیته تا 700 cSt در 50 به مشتریان ارائه می دهد. C و محتوای گوگرد تا 5٪ و برای کار بر روی سوخت گازی.
گزینه یک نیروگاه حرارتی دیزلی بزرگ ممکن است به نیروگاه توربین گازی ارجح باشد.
در تولید برق در مقیاس کوچک، با ظرفیت های واحد کمتر از 10 مگاوات، مزایای دیزل ژنراتورهای مدرن حتی بیشتر آشکار می شود.
اجازه دهید سه نوع نیروگاه حرارتی با نیروگاه های توربین گازی و موتورهای پیستونی گازی را در نظر بگیریم.

نیروگاه CHP با بار نامی شبانه روزی با دیگ های گرمای اتلاف برای تامین گرما یا تامین بخار کار می کند.

CHP، ژنراتور الکتریکی و دیگ بخار حرارتی زباله، که فقط در روز کار می کنند و در شب تامین گرما از مخزن ذخیره آب گرم انجام می شود.

نیروگاه حرارتی که بدون استفاده از گرمای گازهای دودکش فقط برق تولید می کند.

ضریب مصرف سوخت برای دو گزینه اول نیروگاه ها (با راندمان الکتریکی متفاوت) به دلیل تامین گرما می تواند به 80٪ -94٪ برسد، هم در مورد توربین های گازی و هم برای محرکه های موتور.
سودآوری همه انواع نیروگاه ها به قابلیت اطمینان و کارایی، اول از همه، "مرحله اول" - درایو ژنراتور الکتریکی بستگی دارد.
علاقه مندان به استفاده از توربین های گازی کوچک با توجه به چگالی توان بالاتر، برای استفاده گسترده از آنها کمپین می کنند. به عنوان مثال، در [1] گزارش شده است که سیستم های انرژی الیوت (در سال های 1998-1999) در حال ایجاد یک شبکه توزیع از 240 توزیع کننده در آمریکای شمالی است که خدمات مهندسی و پشتیبانی را برای فروش توربین های گازی "میکرو" ارائه می کند. شبکه برق یک توربین 45 کیلوواتی را سفارش داد تا در آگوست 1998 آماده تحویل شود. همچنین اعلام کرد که راندمان الکتریکی توربین تا 17 درصد است و خاطرنشان کرد که توربین های گاز قابل اعتمادتر از ژنراتورهای دیزلی هستند.
این جمله دقیقا برعکس است!
اگر به جدول نگاه کنید. 1. سپس خواهیم دید که در چنین محدوده وسیعی از صدها کیلووات تا دهها مگاوات، راندمان درایو موتور 13٪ -17٪ بیشتر است. منبع مشخص شده درایو موتور شرکت "Vyartsilya" به معنای یک منبع تضمین شده تا تعمیرات اساسی است. منبع توربین های گاز جدید یک منبع محاسبه شده است که توسط آزمایشات تأیید شده است، اما نه با آمار کار در عملیات واقعی. طبق منابع متعدد، منبع توربین های گاز 30-60 هزار ساعت با کاهش با کاهش قدرت است. منبع موتورهای دیزل تولید خارجی 40-100 هزار ساعت یا بیشتر است.

میز 1
پارامترهای فنی اصلی درایوهای ژنراتور الکتریکی
نیروگاه توربین G-گاز، نیروگاه تولید گاز پیستون D Vyartsilya.
د - دیزل از کاتالوگ گازپروم
* حداقل مقدار فشار مورد نیاز گاز سوخت = 48 ATA!!
ویژگی های عملکرد
راندمان الکتریکی (و توان)با توجه به داده های Värtsilä، زمانی که بار از 100٪ به 50٪ کاهش می یابد، راندمان یک ژنراتور الکتریکی که توسط یک موتور گازی هدایت می شود، تغییر کمی می کند.
راندمان موتور گازسوز تا دمای 25 درجه سانتی گراد عملاً تغییر نمی کند.
قدرت توربین گاز به طور یکنواخت از 30- درجه سانتیگراد به 30+ درجه سانتیگراد کاهش می یابد.
در دمای بالاتر از 40 درجه سانتیگراد، کاهش قدرت توربین گاز (از اسمی) 20٪ است.
زمان شروعموتور گازسوز از 0 تا 100 درصد بار کمتر از یک دقیقه و اضطراری در 20 ثانیه است. حدود 9 دقیقه طول می کشد تا یک توربین گاز راه اندازی شود.
فشار عرضه گازبرای یک توربین گاز باید 16-20 بار باشد.
فشار گاز در شبکه برای موتور گازی می تواند 4 بار (abs) و حتی 1.15 بار برای موتور 175 SG باشد.
مخارج سرمایه ایدر یک نیروگاه حرارتی با ظرفیت حدود 1 مگاوات، به گفته متخصصان وارتسیلا، آنها 1400 دلار در هر کیلووات برای یک نیروگاه توربین گازی و 900 دلار در هر کیلووات برای یک نیروگاه پیستونی گازی هستند.

کاربرد سیکل ترکیبیدر CHPP های کوچک، نصب یک توربین بخار اضافی غیرعملی است، زیرا تعداد تجهیزات حرارتی و مکانیکی، مساحت سالن توربین و تعداد پرسنل تعمیر و نگهداری را با افزایش توان تنها 1.5 برابر دو برابر می کند.
با کاهش قدرت CCGT از 325 مگاوات به 22 مگاوات، طبق گفته کارخانه NPP "Mashproekt" (اوکراین، نیکولایف)، راندمان جلویی نیروگاه از 51.5٪ به 43.6٪ کاهش می یابد.
راندمان یک واحد برق دیزل (با استفاده از سوخت گاز) با ظرفیت 20-10 مگاوات 43.3 درصد است. لازم به ذکر است که در تابستان، در یک CHPP با واحد دیزل، می توان آب گرم را از سیستم خنک کننده موتور تامین کرد.
محاسبات در مورد رقابت پذیری نیروگاه ها بر اساس موتورهای گازی نشان داد که هزینه برق در نیروگاه های کوچک (1-1.5 مگاوات) تقریباً 4.5 سنت / کیلووات ساعت) و در نیروگاه های گازی بزرگ 32-40 مگاوات است. سنت/کیلووات ساعت
بر اساس یک روش محاسبه مشابه، برق یک نیروگاه هسته ای چگالشی تقریباً 5.5 سنت آمریکا در کیلووات ساعت هزینه دارد. ، و زغال سنگ IES حدود 5.9 سنت. آمریکا/کیلووات ساعت در مقایسه با یک CPP با سوخت زغال سنگ، یک نیروگاه با موتورهای گازی 30 درصد ارزان تر برق تولید می کند.
هزینه برق تولید شده توسط میکروتوربین ها، طبق منابع دیگر، بین 0.06 تا 0.10 دلار در کیلووات ساعت تخمین زده می شود.
قیمت مورد انتظار برای یک ژنراتور کامل توربین گازی 75 کیلووات (ایالات متحده) 40000 دلار است که با هزینه واحد نیروگاه های بزرگتر (بیش از 1000 کیلووات) مطابقت دارد. مزیت بزرگ واحدهای نیرو با توربین گاز ابعاد کوچکتر و 3 برابر یا بیشتر وزن کمتر آنهاست.
لازم به ذکر است که هزینه واحد مجموعه ژنراتورهای الکتریکی ساخت روسیه بر اساس موتورهای خودرو با ظرفیت 50-150 کیلووات ممکن است چندین برابر کمتر از توربو بلوک های ذکر شده (ایالات متحده آمریکا) باشد، با توجه به تولید سریال موتورها و پایین تر هزینه مواد
در اینجا نظر کارشناسان دانمارکی است که تجربه خود را در اجرای نیروگاه های کوچک ارزیابی می کنند.
"سرمایه گذاری در یک نیروگاه CHP گاز طبیعی تکمیل شده با ظرفیت 0.5 تا 40 مگاوات 6.5 تا 4.5 میلیون کرون دانمارک در هر مگاوات است (1 کرون تقریباً برابر با 1 روبل در تابستان 1998 بود) نیروگاه های CHP سیکل ترکیبی زیر 50 مگاوات خواهد بود. دستیابی به راندمان الکتریکی 40-44٪.
هزینه های عملیاتی برای روغن های روان کننده، نگهداری و پرسنل در نیروگاه CHP به 0.02 کرون در هر 1 کیلووات ساعت تولید شده توسط توربین های گاز می رسد. در کارخانه های CHP با موتورهای گازی، هزینه های عملیاتی حدود 0.06 است. کرون در هر 1 کیلووات ساعت با قیمت فعلی برق در دانمارک، عملکرد بالای موتورهای گازسوز بیش از حد هزینه های عملیاتی بالاتر آنها را جبران می کند.
متخصصان دانمارکی بر این باورند که اکثر نیروگاه های CHP با توان کمتر از 10 مگاوات در سال های آینده به موتورهای گازسوز مجهز خواهند شد.

نتیجه گیری
به نظر می رسد برآوردهای فوق به طور واضح مزایای یک موتور درایو در نیروگاه های کم توان را نشان می دهد.
با این حال، در حال حاضر، قدرت موتور درایو پیشنهادی ساخت روسیه بر روی گاز طبیعی از توان 800 کیلووات تا 1500 کیلووات تجاوز نمی کند (کارخانه RUMO، کارخانه ماشین سازی N-Novgorod و Kolomna)، و چندین نیروگاه می توانند درایوهای توربو را ارائه دهند. قدرت بالاتر.
دو کارخانه در روسیه: کارخانه im. کلیموف (سن پترزبورگ) و پرم موتورز آماده تامین نیروگاه های کامل مینی سی اچ پی با دیگ های گرمای زباله هستند.
در مورد سازماندهی یک مرکز خدمات منطقه ای، مسائل مربوط به نگهداری و تعمیر توربین های کوچک توربین ها را می توان با تعویض توربین با توربین پشتیبان در مدت 2-4 ساعت و تعمیر بیشتر آن در شرایط کارخانه ای مرکز فنی حل کرد.

راندمان توربین های گاز در حال حاضر 20 تا 30 درصد قابل افزایش است.با اعمال تزریق قدرت بخار به یک توربین گاز (سیکل STIG یا چرخه بخار-گاز در یک توربین). در سال های گذشته، این راه حل فنی در آزمایشات میدانی تمام مقیاس نیروگاه Vodoley در نیکولایف (اوکراین) توسط شرکت تحقیقاتی و تولیدی Mashproekt و انجمن تولید زاریا آزمایش شد که امکان افزایش قدرت توربین را فراهم کرد. واحد از 16 به 25 مگاوات و بازده از 32.8 درصد به 41.8 درصد افزایش یافت.
هیچ چیز ما را از انتقال این تجربه به ظرفیت های کوچکتر و در نتیجه اجرای CCGT در تحویل سریال باز نمی دارد. در این مورد، راندمان الکتریکی با موتورهای دیزلی قابل مقایسه است و توان ویژه آنقدر افزایش می‌یابد که هزینه سرمایه می‌تواند 50 درصد کمتر از یک نیروگاه CHP با موتور گازی باشد که بسیار جذاب است.

این بررسی به این منظور انجام شد که نشان دهد: هنگام بررسی گزینه‌هایی برای ساخت نیروگاه‌ها در روسیه و حتی بیشتر از آن دستورالعمل‌های ایجاد برنامه برای ساخت نیروگاه‌ها، لازم است گزینه‌های فردی را که طراحی می‌کنند در نظر نگیریم. سازمان ها می توانند ارائه دهند، اما طیف گسترده ای از مسائل را با در نظر گرفتن قابلیت ها و منافع تولید کنندگان داخلی و منطقه ای تجهیزات.

ادبیات

1. Power Value, Vol.2, No.4, July/August 1998, USA, Ventura, CA.
بازار توربین کوچک
استان پرایس، شورای بهره وری انرژی شمال غربی، سیاتل، واشنگتن و پورتلند، اورگان
2. جهت های جدید تولید انرژی در فنلاند
ASKO VUORINEN، Assoc. فن آوری علوم، Vartsila NSD Corporation JSC، "ENERGETIK" -11.1997. صفحه 22
3. گرمایش منطقه ای. تحقیق و توسعه فناوری در دانمارک. وزارت نیرو. اداره انرژی، 1993
4. نیروگاه های دیزلی. S.E.M.T. پیل استیک. بروشور نمایشگاه POWERTEK 2000، 14 تا 17 مارس 2000
5. نیروگاه ها و واحدهای الکتریکی برای استفاده در تاسیسات OAO GAZPROM توصیه می شود. کاتالوگ. مسکو 1999
6. نیروگاه دیزل. چشم انداز OAO "کارخانه ماشین سازی بریانسک". 1999 بروشور نمایشگاه POWERTEK 2000/
7. نیروگاه حرارتی بلوک مدولار NK-900E. مجتمع علمی و فنی OJSC سامارا به نام V.I. N.D. کوزنتسوا. بروشور نمایشگاه POWERTEK 2000

توربین حرارتی با عملکرد ثابت، که در آن انرژی حرارتی گاز فشرده و گرم شده (معمولاً محصولات احتراق سوخت) به کار چرخشی مکانیکی روی یک شفت تبدیل می شود. عنصر ساختاری یک موتور توربین گازی است.

گرمایش گاز فشرده، به عنوان یک قاعده، در محفظه احتراق رخ می دهد. همچنین می توان گرمایش را در یک راکتور هسته ای و غیره انجام داد. توربین های گاز برای اولین بار در پایان قرن نوزدهم ظاهر شدند. به عنوان یک موتور توربین گازی و از نظر طراحی به یک توربین بخار نزدیک شدند. از نظر ساختاری، یک توربین گاز مجموعه ای از رینگ های پره ثابت مرتب شده دستگاه نازل و رینگ های چرخان پروانه است که در نتیجه یک قسمت جریان را تشکیل می دهند. مرحله توربین یک دستگاه نازل است که با یک پروانه ترکیب شده است. این مرحله شامل یک استاتور است که شامل قطعات ثابت (محله، تیغه های نازل، حلقه های کفن) و یک روتور است که مجموعه ای از قطعات دوار (مانند تیغه های روتور، دیسک ها، شفت) است.

طبقه بندی یک توربین گاز با توجه به بسیاری از ویژگی های طراحی انجام می شود: در جهت جریان گاز، تعداد مراحل، روش استفاده از اختلاف حرارت و روش تامین گاز به پروانه. در جهت جریان گاز، توربین های گاز را می توان محوری (متداول ترین) و شعاعی و همچنین مورب و مماسی تشخیص داد. در توربین های گاز محوری، جریان در بخش نصف النهار عمدتاً در امتداد کل محور توربین منتقل می شود. در توربین های شعاعی، برعکس، عمود بر محور است. توربین های شعاعی به دو دسته گریز از مرکز و گریز از مرکز تقسیم می شوند. در یک توربین مورب، گاز در زاویه ای نسبت به محور چرخش توربین جریان دارد. پروانه یک توربین مماس بدون پره است، چنین توربین هایی با نرخ جریان گاز بسیار پایین معمولاً در ابزار اندازه گیری استفاده می شوند. توربین های گازی یک، دو مرحله ای و چند مرحله ای هستند.

تعداد مراحل توسط عوامل زیادی تعیین می شود: هدف توربین، طرح طراحی آن، توان کل و توسعه یافته توسط یک مرحله، و همچنین افت فشار فعال. با توجه به روش استفاده از اختلاف حرارت موجود، توربین‌های دارای مراحل سرعت که در آن فقط جریان در پروانه بدون تغییر فشار می‌چرخد (توربین‌های فعال) و توربین‌های با مراحل فشار که در آن‌ها فشار هر دو کاهش می‌یابد، متمایز می‌شوند. دستگاه نازل و روی پره های روتور (توربین های جت). در توربین های گاز جزئی، گاز در امتداد قسمتی از محیط دستگاه نازل یا در امتداد محیط کامل آن به پروانه عرضه می شود.

در یک توربین چند مرحله ای، فرآیند تبدیل انرژی شامل تعدادی فرآیند متوالی در مراحل جداگانه است. گاز فشرده و گرم شده با سرعت اولیه به کانال های بین تیغه ای دستگاه نازل می رسد، جایی که در فرآیند انبساط، بخشی از افت حرارت موجود به انرژی جنبشی جت خروجی تبدیل می شود. انبساط بیشتر گاز و تبدیل افت گرما به کار مفید در کانال های بین تیغه ای پروانه رخ می دهد. جریان گاز که بر روی پره های روتور اثر می گذارد، گشتاوری را در محور اصلی توربین ایجاد می کند. در این حالت سرعت مطلق گاز کاهش می یابد. هرچه این سرعت کمتر باشد، بخش بیشتری از انرژی گاز به کار مکانیکی روی شفت توربین تبدیل می شود.

راندمان کارایی توربین های گازی را مشخص می کند که نسبت کار حذف شده از شفت به انرژی گاز موجود در جلوی توربین است. راندمان موثر توربین های چند مرحله ای مدرن بسیار بالا است و به 92-94٪ می رسد.

اصل کار یک توربین گاز به شرح زیر است: گاز توسط یک کمپرسور به محفظه احتراق تزریق می شود، با هوا مخلوط می شود، مخلوط سوخت را تشکیل می دهد و مشتعل می شود. محصولات احتراق حاصل با دمای بالا (900-1200 درجه سانتیگراد) از چندین ردیف پره های نصب شده بر روی محور توربین عبور کرده و باعث چرخش توربین می شود. انرژی مکانیکی حاصل از شفت از طریق جعبه دنده به ژنراتوری که برق تولید می کند منتقل می شود.

انرژی حرارتیگازهایی که از توربین خارج می شوند وارد مبدل حرارتی می شوند. همچنین به جای تولید الکتریسیته می توان از انرژی مکانیکی توربین برای راه اندازی انواع پمپ ها، کمپرسورها و ... استفاده کرد. متداول ترین سوخت مورد استفاده برای توربین های گاز گاز طبیعی است، البته این امر نمی تواند امکان استفاده از انواع دیگر سوخت های گازی را منتفی کند. . اما در عین حال، توربین های گاز بسیار دمدمی مزاج هستند و تقاضاهای زیادی برای کیفیت آماده سازی آن دارند (محصولات مکانیکی خاصی، رطوبت لازم است).

دمای گازهای خروجی از توربین 450-550 درجه سانتی گراد است. نسبت کمی انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی در توربین های گازی از 1.5: 1 تا 2.5: 1 متغیر است، که امکان ساخت سیستم های تولید همزمان با نوع خنک کننده را فراهم می کند:

1) استفاده مستقیم (مستقیم) از گازهای داغ خروجی؛
2) تولید بخار فشار کم یا متوسط ​​(8-18 کیلوگرم بر سانتی متر مربع) در دیگ بخار خارجی.
3) تولید آب گرم (بهتر است زمانی که دمای مورد نیاز بیش از 140 درجه سانتیگراد باشد).
4) تولید بخار فشار بالا.

سهم بزرگی در توسعه توربین های گاز توسط دانشمندان شوروی B. S. Stechkin، G. S. Zhiritsky، N. R. Briling، V. V. Uvarov، K. V. Kholshchevikov، I. I. Kirillov و دیگران انجام شد. ایجاد توربین های گاز برای توربین های گاز ثابت و متحرک توسط کارخانه های خارجی به دست آمد. شرکت ها (براون-بووری سوئیس، که دانشمند معروف اسلواکی A. Stodola در آن کار می کرد و سولزر، جنرال الکتریک آمریکایی و غیره).

در آینده، توسعه توربین های گازی به امکان افزایش دمای گاز در جلوی توربین بستگی دارد. این به دلیل ایجاد مواد جدید مقاوم در برابر حرارت و سیستم های خنک کننده قابل اعتماد برای پره های روتور با بهبود قابل توجه در مسیر جریان و غیره است.

به لطف انتقال گسترده در دهه 1990. گاز طبیعی به عنوان سوخت اصلی برای تولید برق، توربین های گازی بخش قابل توجهی از بازار را به خود اختصاص داده اند. علیرغم این واقعیت که حداکثر بازده تجهیزات در ظرفیت های 5 مگاوات و بالاتر (تا 300 مگاوات) به دست می آید، برخی از تولید کنندگان مدل هایی در محدوده 1-5 مگاوات تولید می کنند.

از توربین های گازی در هوانوردی و نیروگاه ها استفاده می شود.

• قبلی: آنالایزر گاز
• ذیل: موتور گازی

رده: صنعت در Gﻻ

این مقاله نحوه محاسبه راندمان ساده ترین توربین گازی را شرح می دهد، جداول توربین های گازی مختلف و نیروگاه های سیکل ترکیبی برای مقایسه بازده و سایر ویژگی ها ارائه شده است.

در زمینه استفاده صنعتی از توربین های گاز و فن آوری های گاز بخار، روسیه به مراتب از کشورهای پیشرفته جهان عقب مانده است.

رهبران جهانی در تولید نیروگاه های گازی با ظرفیت بالا و نیروگاه های سیکل ترکیبی: GE، زیمنس ویستینگ هاوس، ABB - به مقادیر توان واحد نیروگاه های توربین گازی 280-320 مگاوات و بازدهی بیش از 40 درصد دست یافته اند. استفاده از روبنای قدرت بخار در چرخه بخار-گاز (که باینری نیز نامیده می شود) - ظرفیت های 430 تا 480 مگاوات با راندمان تا 60 درصد. اگر در مورد قابلیت اطمینان CCGT سؤالی دارید - مقاله را بخوانید.

این ارقام چشمگیر به عنوان معیارهایی در تعیین مسیرهای توسعه برای صنعت مهندسی برق در روسیه عمل می کنند.

بازده توربین گاز چگونه تعیین می شود؟

در اینجا چند فرمول ساده برای نشان دادن کارایی یک نیروگاه توربین گاز وجود دارد:

توان داخلی توربین:

• Nt = Gex * Lt، جایی که Lt عملکرد توربین است، Gex نرخ جریان گازهای خروجی است.

توان داخلی GTU:

• Ni gtu \u003d Nt - Nk، که در آن Nk قدرت داخلی کمپرسور هوا است.

قدرت موثر GTU:

• Nef \u003d Ni gtu * راندمان مکانیک، مکانیک بازده - راندمان مرتبط با تلفات مکانیکی در یاتاقان ها، می تواند 0.99 باشد.

توان الکتریکی:

• راندمان Nel \u003d Ne * به عنوان مثال، در جایی که راندمان به عنوان مثال، راندمان مرتبط با تلفات در ژنراتور الکتریکی است، می توانیم 0.985 را بگیریم.

گرمای سوخت موجود:

• Qsp = Gtop * Qrn، جایی که Gref - مصرف سوخت، Qrn - کمترین ارزش حرارتی کاری سوخت

راندمان الکتریکی مطلق یک نیروگاه توربین گازی:

• کارایی \u003d Nel / Q dist

راندمان CCGT بالاتر از راندمان GTU استزیرا نیروگاه سیکل ترکیبی از گرمای گازهای خروجی توربین گاز استفاده می کند. یک دیگ بخار حرارتی زباله در پشت توربین گاز تعبیه شده است که در آن گرمای گازهای خروجی توربین گاز به سیال کار (آب تغذیه) منتقل می شود، بخار تولید شده برای تولید برق و گرما به توربین بخار ارسال می شود.

همچنین بخوانید: نحوه انتخاب یک نیروگاه توربین گاز برای یک نیروگاه CCGT

بازده CCGT معمولاً با نسبت نشان داده می شود:

• راندمان PGU \u003d راندمان GTU * B + (بازده 1-GTU * B) * راندمان PSU

B درجه دوتایی چرخه است

PSU بهره وری - راندمان نیروگاه بخار

• B = Qks/(Qks+Qku)

Qks گرمای سوخت سوزانده شده در محفظه احتراق یک توربین گاز است

Qku - گرمای سوخت اضافی سوزانده شده در دیگ گرمای زباله

در عین حال، توجه داشته باشید که اگر Qku = 0، B = 1، یعنی نصب کاملا باینری است.

تأثیر درجه دوتایی بر بازده CCGT

ب	کارایی GTU	بهره وری PSU	کارایی CCGT
1	0,32	0,3	0,524
1	0,36	0,32	0,565
1	0,36	0,36	0,590
1	0,38	0,38	0,612
0,3	0,32	0,41	0,47
0,4	0,32	0,41	0,486
0,3	0,36	0,41	0,474
0,4	0,36	0,41	0,495
0,3	0,36	0,45	0,51
0,4	0,36	0,45	0,529

بیایید جداول را به ترتیب با مشخصات بازده توربین‌های گاز و پس از آن نشانگرهای CCGT با این موتورهای گازی ارائه کنیم و کارایی یک توربین گازی جداگانه و راندمان CCGT را با هم مقایسه کنیم.

ویژگی های توربین های گازی قدرتمند مدرن

توربین های گازی ABB

مشخصه	مدل GTU
	GT26GTU با گرم کردن مجدد	GT24GTU با گرم کردن مجدد
توان ISO مگاوات	265	183
بهره وری ٪	38,5	38,3
	30	30
	562	391
	1260	1260
	610	610
	50	50

نیروگاه های سیکل ترکیبی با توربین های گازی ABB

توربین های گاز جنرال الکتریک

مشخصه	مدل GTU
	MS7001FA	MS9001FA	MS7001G	MS9001G
توان ISO مگاوات	159	226,5	240	282
بهره وری ٪	35,9	35,7	39,5	39,5
نسبت فشار کمپرسور	14,7	14,7	23,2	23,2
مصرف سیال کار در اگزوز GTU کیلوگرم بر ثانیه	418	602	558	685
دمای اولیه، جلوی تیغه های کار 1 قاشق غذاخوری. از جانب	1288	1288	1427	1427
دمای سیال کار در اگزوز C	589	589	572	583
سرعت ژنراتور 1/s	60	50	60	50

همچنین بخوانید: چرا نیروگاه های حرارتی سیکل ترکیبی بسازیم؟ مزایای گیاهان سیکل ترکیبی چیست؟

نیروگاه های سیکل ترکیبی با توربین های گاز جنرال الکتریک

مشخصه	مدل GTU
	MS7001FA	MS9001FA	MS7001G	MS9001G
ترکیب قسمت توربین گاز CCGT	1xMS7001FA	1xMS9001FA	1xMS9001G	1xMS9001H
مدل CCGT	S107FA	S109FA	S109G	S109H
توان CCGT مگاوات	259.7	376.2	420.0	480.0
% راندمان CCGT	55.9	56.3	58.0	60.0

توربین های گاز زیمنس

مشخصه	مدل GTU
	V64.3A	V84.3A	V94.3A
توان ISO مگاوات	70	170	240
بهره وری ٪	36,8	38	38
نسبت فشار کمپرسور	16,6	16,6	16,6
مصرف سیال کار در اگزوز GTU کیلوگرم بر ثانیه	194	454	640
دمای اولیه، جلوی تیغه های کار 1 قاشق غذاخوری. از جانب	1325	1325	1325
دمای سیال کار در اگزوز C	565	562	562
سرعت ژنراتور 1/s	50/60	60	50

نیروگاه های سیکل ترکیبی با توربین های گاز زیمنس

توربین های گازی وستینگهاوس-میتسوبیشی-فیات

مشخصه	مدل GTU
	501F	501G	701F	701G1	701G2
توان ISO مگاوات	167	235,2	251,1	271	308
بهره وری ٪	36,1	39	37	38,7	39
نسبت فشار کمپرسور	14	19,2	16,2	19	21
مصرف سیال کار در اگزوز GTU کیلوگرم بر ثانیه	449,4	553,4	658,9	645	741
دمای اولیه، جلوی تیغه های کار 1 قاشق غذاخوری. از جانب	1260	1427	1260	1427	1427
دمای سیال کار در اگزوز C	596	590	569	588	574
سرعت ژنراتور 1/s	60	60	50	50	50

مانند موتورهای دیزلی یا بنزینی، توربین گازی یک موتور احتراق داخلی با چرخه وظیفه ورودی-تراکمی-احتراق (انبساط)- اگزوز است. اما، حرکت اساسی به طور قابل توجهی متفاوت است. بدنه کار یک توربین گاز می چرخد ​​و در موتور پیستونی به صورت رفت و برگشتی حرکت می کند.

اصل کار یک توربین گاز در شکل زیر نشان داده شده است. ابتدا هوا توسط کمپرسور فشرده می شود، سپس هوای فشرده وارد محفظه احتراق می شود. در اینجا سوخت با سوزاندن مداوم گازهایی با دما و فشار بالا تولید می کند. از محفظه احتراق، گاز که در توربین منبسط می شود، روی پره ها فشار می آورد و روتور توربین را می چرخاند (شفت با پروانه هایی به شکل دیسک هایی که پره های روتور را حمل می کنند) که به نوبه خود دوباره شفت کمپرسور را می چرخاند. انرژی باقی مانده از طریق شفت کار حذف می شود.

ویژگی های توربین های گازی

انواع توربین های گازی بر اساس طراحی و هدف

ابتدایی ترین نوع توربین گاز، نوع پیشرانه جت است که از نظر طراحی نیز ساده ترین است.
این موتور برای هواپیماهایی که با سرعت بالا پرواز می کنند مناسب است و در هواپیماهای مافوق صوت و جنگنده های جت کاربرد دارد.

این نوع دارای یک توربین مجزا در پشت توربوجت است که یک فن بزرگ را در جلو می چرخاند. این فن باعث افزایش جریان هوا و بادکش می شود.
این نوع در سرعت های مادون صوت کم صدا و مقرون به صرفه است و به همین دلیل از توربین های گازی از این نوع برای موتور هواپیماهای مسافربری استفاده می شود.

این توربین گازی قدرت را به صورت گشتاور ارائه می‌کند و توربین و کمپرسور یک شفت مشترک دارند. بخشی از توان مفید توربین به چرخش محور کمپرسور می رسد و بقیه انرژی به محور کار منتقل می شود.
این نوع زمانی استفاده می شود که به سرعت چرخش ثابت نیاز است، به عنوان مثال، به عنوان درایو ژنراتور.

در این نوع توربین دوم بعد از توربین مولد گاز قرار می گیرد و نیروی دورانی توسط جت به آن منتقل می شود. این توربین عقب را توربین قدرت می نامند. از آنجایی که محورهای توربین قدرت و کمپرسور به صورت مکانیکی به هم متصل نیستند، سرعت چرخش شفت کار آزادانه قابل تنظیم است. مناسب به عنوان یک درایو مکانیکی با طیف وسیعی از سرعت های چرخشی.
این نوع به طور گسترده در هواپیماها و هلیکوپترهای ملخدار و همچنین کاربردهایی مانند درایوهای پمپ/کمپرسور، موتورهای اصلی دریایی، درایوهای ژنراتور و غیره استفاده می شود.

توربین گاز سری GREEN چیست؟

اصولی که کاوازاکی از زمان توسعه اولین توربین گازی ما در سال 1972 در تجارت توربین گاز دنبال کرده است به ما این امکان را می دهد که تجهیزات پیشرفته تری را به مشتریان ارائه دهیم، یعنی کارآمدتر انرژی و سازگار با محیط زیست. ایده‌های تجسم‌شده در محصولات ما بسیار مورد استقبال بازار جهانی قرار گرفته‌اند و به ما این امکان را می‌دهند تا منابعی برای بیش از 10000 توربین (در پایان مارس 2014) به عنوان بخشی از ژنراتورهای آماده به کار و سیستم‌های تولید همزمان جمع آوری کنیم.
توربین‌های گازی کاوازاکی همیشه موفقیت بزرگی داشته‌اند و ما برای نشان دادن تعهد بیشتر خود به این اصل، نام جدید «توربین‌های گاز سبز» را به آنها داده‌ایم.

توسعه انواع جدید توربین‌های گازی، افزایش تقاضا برای گاز در مقایسه با سایر انواع سوخت، برنامه‌های گسترده مصرف‌کنندگان صنعتی برای ایجاد ظرفیت‌های خود باعث علاقه روزافزون به ساخت توربین‌های گازی می‌شود.

آربازار نسل های کوچک چشم انداز توسعه خوبی دارد. کارشناسان پیش بینی می کنند تقاضا برای انرژی توزیع شده از 8 درصد (در حال حاضر) به 20 درصد (تا سال 2020) افزایش یابد. این روند با تعرفه نسبتا پایین برای برق (2-3 برابر کمتر از تعرفه برق از شبکه متمرکز) توضیح داده می شود. علاوه بر این، به گفته ماکسیم زاگورنوف، عضو شورای عمومی Delovaya Rossiya، رئیس انجمن تولید برق در مقیاس کوچک اورال، مدیر گروه شرکت‌های MKS، تولید کوچک قابل اعتمادتر از شبکه است: در صورت وقوع حادثه در شبکه خارجی، تامین برق متوقف نمی شود. مزیت اضافی انرژی غیرمتمرکز سرعت راه اندازی است: 8-10 ماه، در مقابل 2-3 سال برای ایجاد و اتصال خطوط شبکه.

دنیس چریپانوف، رئیس کمیته انرژی دلوایا روسیه، ادعا می کند که آینده متعلق به نسل خودش است. به گفته سرگئی یسیاکوف، معاون اول کمیته انرژی دومای دولتی، در مورد انرژی توزیع شده در زنجیره انرژی مصرف کننده، این مصرف کننده است و نه بخش انرژی که حلقه تعیین کننده است. مصرف کننده با تولید برق خود، ظرفیت ها، تنظیمات و حتی نوع سوخت لازم را اعلام می کند و در عین حال در قیمت هر کیلووات انرژی دریافتی صرفه جویی می کند. از جمله، کارشناسان معتقدند که اگر نیروگاه در حالت تولید همزمان کار کند، می توان صرفه جویی بیشتری به دست آورد: انرژی حرارتی استفاده شده برای گرمایش استفاده می شود. سپس دوره بازگشت سرمایه نیروگاه مولد به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

فعال ترین منطقه در حال توسعه انرژی توزیع شده، ساخت نیروگاه های توربین گازی با ظرفیت کم است. نیروگاه های توربین گاز برای کار در هر شرایط اقلیمی به عنوان منبع اصلی یا پشتیبان برق و گرما برای تاسیسات صنعتی و خانگی طراحی می شوند. استفاده از چنین نیروگاه هایی در مناطق دورافتاده به شما امکان می دهد با حذف هزینه های ساخت و راه اندازی خطوط برق طولانی و در مناطق مرکزی - برای افزایش قابلیت اطمینان تامین برق و گرما برای شرکت ها و سازمان ها و سرزمین ها صرفه جویی قابل توجهی داشته باشید. در کل. برخی از توربین های گاز و واحدهای توربین گاز را در نظر بگیرید که توسط سازندگان معروف برای ساخت نیروگاه های توربین گازی در بازار روسیه ارائه می شوند.

شرکت جنرال الکتریک

راه حل های توربین بادی جنرال الکتریک بسیار قابل اعتماد و مناسب برای کاربرد در طیف وسیعی از صنایع، از نفت و گاز گرفته تا تاسیسات هستند. به طور خاص، واحدهای توربین گاز جنرال الکتریک از خانواده LM2500 با ظرفیت 21 تا 33 مگاوات و راندمان تا 39 درصد به طور فعال در تولیدات کوچک استفاده می شود. LM2500 به عنوان یک درایو مکانیکی و یک درایو ژنراتور برق استفاده می شود، آنها در نیروگاه ها در سیکل ساده، ترکیبی، حالت تولید همزمان، سکوهای دریایی و خطوط لوله کار می کنند.

در 40 سال گذشته، توربین های جنرال الکتریک این سری پرفروش ترین توربین های کلاس خود بوده اند. در مجموع بیش از 2000 توربین از این مدل در جهان با مجموع زمان کارکرد بیش از 75 میلیون ساعت نصب شده است.

ویژگی های کلیدی توربین های LM2500: طراحی سبک و جمع و جور برای نصب سریع و نگهداری آسان. رسیدن به قدرت کامل از لحظه پرتاب در 10 دقیقه؛ راندمان بالا (در یک چرخه ساده)، قابلیت اطمینان و در دسترس بودن در کلاس خود؛ امکان استفاده از محفظه های احتراق دوگانه برای تقطیر و گاز طبیعی؛ امکان استفاده از نفت سفید، پروپان، گاز کوره کک، اتانول و LNG به عنوان سوخت. انتشار کم NOx با استفاده از محفظه های احتراق DLE یا SAC. ضریب قابلیت اطمینان - بیش از 99٪؛ ضریب آمادگی - بیش از 98٪؛ انتشار NOx - 15 ppm (اصلاح DLE).

برای ارائه پشتیبانی قابل اعتماد به مشتریان در طول چرخه عمر تجهیزات تولید، جنرال الکتریک مرکز تخصصی فناوری انرژی را در کالوگا افتتاح کرد. این شرکت راه حل های پیشرفته ای را برای نگهداری، بازرسی و تعمیر توربین های گازی به مشتریان ارائه می دهد. این شرکت سیستم مدیریت کیفیت را مطابق با استاندارد ISO 9001 پیاده سازی کرده است.

صنایع سنگین کاوازاکی

شرکت ژاپنی Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) یک شرکت مهندسی متنوع است. جایگاه مهمی در برنامه تولید آن توسط توربین های گازی اشغال شده است.

در سال 1943، کاوازاکی اولین موتور توربین گاز ژاپن را ایجاد کرد و در حال حاضر یکی از رهبران شناخته شده جهان در تولید توربین های گازی با قدرت متوسط ​​و کوچک است، که مرجعی برای بیش از 11000 نصب دارد.

این شرکت با اولویت سازگاری با محیط زیست و بهره وری، موفقیت زیادی در توسعه فناوری های توربین گاز به دست آورده است و به طور فعال پیشرفت های امیدوارکننده ای را دنبال می کند، از جمله در زمینه منابع جدید انرژی به عنوان جایگزینی برای سوخت های فسیلی.

کاوازاکی با داشتن تجربه خوب در فناوری های برودتی، فناوری های تولید، ذخیره و حمل و نقل گازهای مایع، به طور فعال در حال تحقیق و توسعه در زمینه استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت است.

به طور خاص، این شرکت در حال حاضر نمونه های اولیه توربین هایی دارد که از هیدروژن به عنوان افزودنی برای سوخت متان استفاده می کنند. در آینده، توربین‌هایی پیش‌بینی می‌شود که برای آن‌ها، هیدروژن با انرژی بسیار کارآمدتر و کاملاً سازگار با محیط زیست، جایگزین هیدروکربن‌ها شود.

سری GTU کاوازاکی GPBبرای عملیات بار پایه، شامل طرح‌های تعامل شبکه موازی و ایزوله، طراحی شده‌اند، در حالی که محدوده توان بر اساس ماشین‌هایی از 1.7 تا 30 مگاوات است.

در محدوده مدل توربین هایی وجود دارد که از تزریق بخار برای سرکوب انتشارات مضر استفاده می کنند و از فناوری DLE اصلاح شده توسط مهندسان شرکت استفاده می کنند.

بازده الکتریکی بسته به چرخه تولید و توان به ترتیب از 26.9% برای GPB17 و GPB17D (توربین M1A-17 و M1A-17D) تا 40.1% برای GPB300D (توربین L30A). قدرت الکتریکی - از 1700 تا 30 120 کیلو وات؛ قدرت حرارتی - از 13400 تا 8970 کیلوژول / کیلووات ساعت؛ دمای گاز اگزوز - از 521 تا 470 درجه سانتیگراد. مصرف گاز اگزوز - از 29.1 تا 319.4 هزار متر مکعب در ساعت. NOx (در 15٪ O2) - 9/15 ppm برای توربین های گاز M1A-17D، M7A-03D، 25 ppm برای توربین M7A-02D و 15 ppm برای توربین های L20A و L30A.

از نظر کارایی، توربین های گازی کاوازاکی، هر کدام در کلاس خود، یا رهبر جهان هستند یا یکی از پیشروها. راندمان حرارتی کلی واحدهای نیرو در پیکربندی های تولید همزمان به 86-87 درصد می رسد. این شرکت تعدادی GTU را در نسخه های دوگانه سوز (گاز طبیعی و سوخت مایع) با سوئیچینگ خودکار تولید می کند. در حال حاضر، سه مدل توربین گاز در بین مصرف کنندگان روسی بیشترین تقاضا را دارند - GPB17D، GPB80D و GPB180D.

توربین‌های گاز کاوازاکی با موارد زیر متمایز می‌شوند: قابلیت اطمینان بالا و عمر طولانی. طراحی جمع و جور، که به ویژه هنگام جایگزینی تجهیزات تاسیسات تولید موجود جذاب است. سهولت تعمیر و نگهداری به دلیل طراحی تقسیم شده بدنه، مشعل های قابل جابجایی، سوراخ های بازرسی بهینه و غیره، که بازرسی و نگهداری را از جمله توسط پرسنل کاربر ساده می کند.

سازگاری با محیط زیست و اقتصاد. محفظه های احتراق توربین های کاوازاکی با استفاده از پیشرفته ترین تکنیک ها برای بهینه سازی فرآیند احتراق و دستیابی به بهترین بازده توربین و همچنین کاهش NOx و سایر مواد مضر در اگزوز طراحی شده اند. عملکرد زیست محیطی نیز از طریق استفاده از فناوری پیشرفته سرکوب انتشار خشک (DLE) بهبود می یابد.

توانایی استفاده از طیف گسترده ای از سوخت. می توان از گاز طبیعی، نفت سفید، سوخت دیزل، روغن های سوخت سبک نوع A و همچنین گاز نفتی مرتبط استفاده کرد.

خدمات پس از فروش قابل اعتماد. سطح بالایی از خدمات، از جمله سیستم نظارت آنلاین رایگان (TechnoNet) با گزارش‌ها و پیش‌بینی‌ها، پشتیبانی فنی توسط پرسنل بسیار ماهر، و همچنین تعویض موتور توربین گاز در هنگام تعمیرات اساسی (زمان خرابی GTU به 2- کاهش می‌یابد). 3 هفته) و غیره .d.

در سپتامبر 2011، کاوازاکی یک سیستم محفظه احتراق پیشرفته را معرفی کرد که انتشار NOx را به کمتر از 10 ppm برای موتور توربین گاز M7A-03 کاهش داد، حتی کمتر از آنچه مقررات فعلی نیاز دارد. یکی از رویکردهای طراحی این شرکت، ایجاد تجهیزات جدیدی است که نه تنها الزامات عملکرد محیطی مدرن، بلکه آینده و سختگیرانه‌تر را برآورده می‌کند.

توربین گازی بسیار کارآمد 5 مگاواتی GPB50D با توربین کاوازاکی M5A-01D از آخرین فناوری های اثبات شده استفاده می کند. راندمان بالای این نیروگاه آن را برای برق و تولید همزمان بهینه می کند. همچنین، طراحی جمع و جور GPB50D به ویژه هنگام ارتقاء کارخانه های موجود مفید است. راندمان الکتریکی نامی 31.9% بهترین در جهان در بین نیروگاه های 5 مگاواتی است.

توربین M1A-17D، با استفاده از یک طراحی محفظه احتراق اصلی با سرکوب انتشار خشک (DLE)، عملکرد محیطی عالی (NOx) دارد.< 15 ppm) и эффективности.

وزن بسیار کم توربین (1470 کیلوگرم) که کمترین وزن در کلاس است، به دلیل استفاده گسترده از مواد کامپوزیت و سرامیک است که مثلاً تیغه های پروانه از آنها ساخته شده است. سرامیک ها نسبت به فلزات در برابر عملیات در دمای بالا مقاوم تر هستند و کمتر در معرض آلودگی هستند. توربین گاز دارای راندمان الکتریکی نزدیک به 27 درصد است.

در روسیه، تاکنون، صنایع سنگین کاوازاکی، با مسئولیت محدود. تعدادی از پروژه های موفق را با همکاری شرکت های روسی اجرا کرد:

Mini-TPP "Central" در ولادی وستوک

به سفارش شرکت مدیریت انرژی خاور دور JSC (JSC DVEUK)، 5 دستگاه GTU GPB70D (M7A-02D) به TPP Tsentralnaya تحویل داده شد. این ایستگاه برق و گرما را برای مصرف کنندگان در بخش مرکزی توسعه جزیره راسکی و محوطه دانشگاه فدرال خاور دور فراهم می کند. TPP Tsentralnaya اولین تاسیسات برق در روسیه با توربین های کاوازاکی است.

Mini-CHP "Oceanarium" در ولادی وستوک

این پروژه همچنین توسط JSC "DVEUK" برای تامین برق مجتمع علمی و آموزشی "Primorsky Oceanarium" واقع در جزیره انجام شد. دو توربین گازی GPB70D تحویل داده شد.

GTU ساخته شده توسط کاوازاکی در گازپروم PJSC

شریک روسی کاوازاکی، MPP Energotechnika LLC، بر اساس توربین گاز M1A-17D، نیروگاه کانتینری Korvette 1.7K را برای نصب در مناطق باز با محدوده دمای محیطی -60 تا + 40 درجه سانتیگراد تولید می کند.

در چارچوب قرارداد همکاری، پنج EGTEPS KORVET-1.7K در تاسیسات تولید MPP Energotechnika توسعه و مونتاژ شد. حوزه های مسئولیت شرکت ها در این پروژه به شرح زیر توزیع شد: کاوازاکی موتور توربین گازی M1A-17D و سیستم های کنترل توربین را تامین می کند، زیمنس AG تامین کننده ژنراتور فشار قوی است. MPP Energotekhnika LLC تولید کننده کانتینر بلوک، دستگاه اگزوز و ورودی هوا، سیستم کنترل واحد قدرت (شامل سیستم تحریک SHUVGm)، تجهیزات الکتریکی - اصلی و کمکی، تکمیل کلیه سیستم ها، مونتاژ و تامین یک نیروگاه کامل، و همچنین فروش می باشد. APCS.

EGTES Korvet-1.7K تست های بین بخشی را گذرانده است و برای استفاده در تاسیسات گازپروم PJSC توصیه می شود. واحد نیروگاه توربین گاز توسط LLC MPP Energotechnika طبق شرایط مرجع PJSC Gazprom در چارچوب برنامه همکاری علمی و فنی PJSC Gazprom و آژانس منابع طبیعی و انرژی ژاپن توسعه یافته است.

توربین برای CCGT 10 مگاوات در NRU MPEI

صنایع سنگین کاوازاکی، کارخانه کامل توربین گازی GPB80D با توان اسمی 7.8 مگاوات را برای دانشگاه ملی تحقیقاتی "MPEI" واقع در مسکو تولید و تحویل داده است. CHP MPEI یک آموزش عملی است و با تولید برق و گرما در مقیاس صنعتی، خود موسسه مهندسی برق مسکو را در اختیار آنها قرار می دهد و آنها را به شبکه های برق مسکو عرضه می کند.

گسترش جغرافیای پروژه ها

کاوازاکی با جلب توجه به مزیت های توسعه انرژی محلی در راستای تولید پراکنده، پیشنهاد آغاز اجرای پروژه هایی با استفاده از توربین های گازی با حداقل ظرفیت را داد.

سیستم های قدرت میتسوبیشی هیتاچی

محدوده مدل توربین های H-25 در محدوده توان 28-41 مگاوات ارائه شده است. بسته کامل تولید توربین، شامل تحقیق و توسعه و مرکز نظارت از راه دور، در کارخانه هیتاچی ژاپن توسط MHPS (Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd.) انجام می شود. شکل گیری آن در فوریه 2014 به دلیل ادغام بخش های تولید کننده رهبران شناخته شده در مهندسی مکانیک صنایع سنگین Mitsubishi Ltd. و هیتاچی با مسئولیت محدود

مدل های H-25 به طور گسترده در سراسر جهان برای عملیات چرخه ساده به دلیل راندمان بالا (34-37٪) و سیکل ترکیبی در پیکربندی 1x1 و 2x1 با راندمان 51-53٪ استفاده می شود. GTU با داشتن نشانگرهای دمای بالای گازهای خروجی، با موفقیت خود را ثابت کرده است که در حالت تولید همزمان با راندمان کل کارخانه بیش از 80٪ کار می کند.

سالها تخصص در تولید توربین های گازی برای طیف گسترده ای از ظرفیت ها و طراحی سنجیده یک توربین صنعتی تک شفت، N-25 را با قابلیت اطمینان بالا با ضریب در دسترس بودن تجهیزات بیش از 99٪ متمایز می کند. کل زمان کارکرد مدل در نیمه دوم سال 2016 از 6.3 میلیون ساعت فراتر رفت. توربین گاز مدرن با یک شکاف محوری افقی ساخته شده است که سهولت تعمیر و نگهداری آن را تضمین می کند و همچنین امکان جایگزینی بخش هایی از مسیر گرم را تضمین می کند. محل عملیات

محفظه احتراق لوله‌ای حلقوی خلاف جریان، احتراق پایداری را بر روی انواع مختلف سوخت، مانند گاز طبیعی، سوخت دیزل، گاز مایع، گازهای دودکش، گاز کوره کک، و غیره پیش‌اختلاط مخلوط گاز و هوا (DLN) فراهم می‌کند. موتور توربین گاز H-25 یک کمپرسور محوری 17 مرحله ای است که به یک توربین فعال سه مرحله ای کوپل شده است.

نمونه ای از عملکرد قابل اعتماد N-25 GTU در تاسیسات تولید در مقیاس کوچک در روسیه، عملیات به عنوان بخشی از یک واحد تولید همزمان برای نیازهای خود کارخانه JSC Ammonii در مندلیفسک، جمهوری تاتارستان است. واحد تولید همزمان 24 مگاوات برق و 50 تن در ساعت بخار (390 درجه سانتی‌گراد / 43 کیلوگرم بر سانتی‌متر مکعب) در اختیار محل تولید قرار می‌دهد. در نوامبر 2017، اولین بازرسی سیستم احتراق توربین با موفقیت در محل انجام شد که کارکرد قابل اعتماد قطعات و مجموعه های ماشین را در دماهای بالا تایید کرد.

در بخش نفت و گاز، N-25 GTU برای بهره برداری از سایت تاسیسات پردازش خشکی ساخالین II (OPF) شرکت سرمایه گذاری انرژی ساخالین، با مسئولیت محدود استفاده شد. OPF در 600 کیلومتری شمال Yuzhno-Sakhalinsk در منطقه خشکی خط لوله گاز دریایی قرار دارد و یکی از مهمترین تاسیسات این شرکت است که مسئول تهیه گاز و میعانات گازی برای انتقال بعدی خط لوله به پایانه صادرات نفت و کارخانه LNG است. این مجموعه فناوری شامل چهار توربین گازی N-25 است که از سال 2008 در حال بهره برداری تجاری بوده است. توربین برای گرم کردن نفت خام برای نیازهای پالایش نفت استفاده می شود.

مجموعه ژنراتورهای توربین گازی صنعتی زیمنس (که از این پس GTU نامیده می شود) به مقابله با مشکلات بازار در حال توسعه پویا تولید پراکنده کمک می کند. توربین های گازی با توان نامی واحد از 4 تا 66 مگاوات به طور کامل نیازهای بالا در زمینه تولید انرژی ترکیبی صنعتی را از نظر راندمان نیروگاه (تا 90٪)، قابلیت اطمینان عملیاتی، انعطاف پذیری خدمات و ایمنی محیطی، تضمین عمر کم برآورده می کنند. هزینه های چرخه و بازده بالای سرمایه گذاری زیمنس بیش از 100 سال تجربه در ساخت توربین های گاز صنعتی و نیروگاه های حرارتی مبتنی بر آنها دارد.

GTU های زیمنس از 4 تا 66 مگاوات توسط شرکت های برق کوچک، تولیدکنندگان مستقل برق (به عنوان مثال کارخانه های صنعتی) و صنعت نفت و گاز استفاده می شوند. استفاده از فناوری‌های تولید پراکنده برق با تولید ترکیبی انرژی حرارتی این امکان را فراهم می‌آورد که از سرمایه‌گذاری در بسیاری از کیلومترها خطوط برق امتناع کرده و فاصله بین منبع انرژی و تأسیساتی که آن را مصرف می‌کند به حداقل برسد و صرفه‌جویی جدی در هزینه‌ها حاصل شود. پوشش گرمایش شرکت های صنعتی و تاسیسات زیربنایی از طریق بازیافت گرما. یک Mini-TPP استاندارد مبتنی بر GTU زیمنس را می توان در هر جایی که دسترسی به منبع سوخت یا تامین سریع آن وجود دارد، ساخت.

SGT-300 یک توربین گاز صنعتی با توان الکتریکی نامی 7.9 مگاوات است (جدول 1 را ببینید)، که ترکیبی از طراحی ساده و قابل اعتماد با آخرین فناوری است.

جدول 1. مشخصات SGT-300 برای درایو مکانیکی و تولید برق

تولید انرژی		درایو مکانیکی
	7.9 مگاوات	8 مگاوات	9 مگاوات
قدرت در ISO
	گاز طبیعی / سوخت مایع / سوخت دوگانه و سایر سوخت ها در صورت درخواست. تغییر خودکار سوخت از اصلی به ذخیره، در هر بار
عود. مصرف گرما	11.773 کیلوژول بر کیلووات ساعت	10.265 کیلوژول بر کیلووات ساعت	10.104 کیلوژول بر کیلووات ساعت
سرعت توربین قدرت		5.750 - 12.075 دور در دقیقه	5.750 - 12.075 دور در دقیقه
نسبت تراکم
مصرف گاز اگزوز
دمای گاز اگزوز	542 درجه سانتی گراد (1.008 درجه فارنهایت)	491 درجه سانتی گراد (916 درجه فارنهایت)	512 درجه سانتی گراد (954 درجه فارنهایت)
انتشار NOX سوخت گاز با سیستم DLE

1) برق 2) شفت نصب شده است

برنج. 1. ساختار ژنراتور گاز SGT-300

برای تولید برق صنعتی، یک نسخه تک شفت از توربین گازی SGT-300 استفاده می شود (شکل 1 را ببینید). برای تولید ترکیبی حرارت و برق (CHP) ایده آل است. توربین گازی SGT-300 یک توربین گاز صنعتی است که در اصل برای تولید طراحی شده است و دارای مزایای عملیاتی زیر برای سازمان های بهره برداری است:

راندمان الکتریکی - 31٪، که به طور متوسط ​​2-3٪ بیشتر از راندمان توربین های گاز با توان پایین تر است، به دلیل ارزش راندمان بالاتر، یک اثر اقتصادی در صرفه جویی در گاز سوخت حاصل می شود.

ژنراتور گاز مجهز به یک محفظه احتراق خشک با انتشار کم با استفاده از فناوری DLE است که امکان دستیابی به سطوحی از انتشار NOx و CO را می دهد که بیش از 2.5 برابر کمتر از آنچه توسط اسناد نظارتی تعیین شده است.

GTP به دلیل طراحی تک شفت دارای ویژگی های دینامیکی خوبی است و عملکرد پایدار ژنراتور را در صورت نوسانات در بار شبکه متصل خارجی تضمین می کند.

طراحی صنعتی توربین گاز عمر تعمیرات اساسی طولانی را فراهم می کند و از نظر سازماندهی کار خدماتی که در محل کار انجام می شود بهینه است.

کاهش قابل توجهی در ردپای ساختمان، و همچنین هزینه های سرمایه گذاری، از جمله خرید تجهیزات مکانیکی و الکتریکی در سراسر کارخانه، نصب و راه اندازی آن، هنگام استفاده از راه حل مبتنی بر SGT-300 (شکل 2).

برنج. 2. مشخصات وزن و اندازه بلوک SGT-300

کل زمان عملیاتی ناوگان نصب شده SGT-300 بیش از 6 میلیون ساعت است و زمان عملیات GTU پیشرو 151 هزار ساعت است.

OPRA (هلند) تامین کننده پیشرو سیستم های انرژی مبتنی بر توربین های گازی است. OPRA پیشرفته ترین موتورهای توربین گازی را در حدود 2 مگاوات توسعه، تولید و به بازار عرضه می کند. فعالیت اصلی این شرکت تولید برق برای صنعت نفت و گاز می باشد.

موتور قابل اعتماد OPRA OP16 عملکرد بالاتری را با هزینه کمتر و عمر طولانی تر از هر توربین دیگری در کلاس خود ارائه می دهد. موتور بر روی چندین نوع سوخت مایع و گاز کار می کند. تغییراتی در محفظه احتراق با کاهش محتوای آلاینده در اگزوز وجود دارد. نیروگاه OPRA OP16 1.5-2.0 مگاواتی یک دستیار قابل اعتماد در شرایط عملیاتی سخت خواهد بود.

توربین‌های گازی OPRA تجهیزات کاملی برای تولید برق در سیستم‌های تولید همزمان برق خارج از شبکه و در مقیاس کوچک هستند. طراحی این توربین بیش از ده سال است که در دست توسعه بوده است. نتیجه یک موتور توربین گازی ساده، قابل اعتماد و کارآمد، از جمله یک مدل کم انتشار است.

یکی از ویژگی‌های متمایز فناوری تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی در OP16، سیستم کنترل آماده‌سازی و تامین مخلوط سوخت ثبت شده COFAR است که حالت‌های احتراق با حداقل تشکیل نیتروژن و اکسیدهای کربن و همچنین حداقل بقایای سوخت نسوخته را فراهم می‌کند. هندسه ثبت اختراع توربین شعاعی و طراحی به طور کلی کنسول کارتریج قابل تعویض، از جمله شفت، یاتاقان ها، کمپرسور گریز از مرکز و توربین نیز اصلی هستند.

متخصصان شرکت های "OPRA" و "MES Engineering" مفهوم ایجاد یک مجتمع فنی یکپارچه منحصر به فرد برای پردازش زباله را توسعه دادند. از 55-60 میلیون تن کل MSW تولید شده در روسیه در سال، یک پنجم - 11.7 میلیون تن - به منطقه پایتخت می رسد (3.8 میلیون تن - منطقه مسکو، 7.9 میلیون تن - مسکو). همزمان 6.6 میلیون تن زباله خانگی از مسکو خارج از جاده کمربندی مسکو خارج می شود. بنابراین، بیش از 10 میلیون تن زباله در منطقه مسکو مستقر می شود. از سال 2013، از 39 محل دفن زباله در منطقه مسکو، 22 مورد بسته شده است. آنها باید با 13 مجتمع تفکیک زباله، که در سال 2018-2019 راه اندازی می شوند، و همچنین چهار کارخانه زباله سوز جایگزین شوند. همین وضعیت در اکثر مناطق دیگر نیز وجود دارد. با این حال، ساخت کارخانه های بزرگ پردازش زباله همیشه سودآور نیست، بنابراین مشکل پردازش زباله بسیار مرتبط است.

مفهوم توسعه‌یافته یک مجتمع فنی واحد، نیروگاه‌های OPRA کاملا شعاعی را با قابلیت اطمینان و کارایی بالا با سیستم گازی‌سازی/تیرولیز MES ترکیب می‌کند که امکان تبدیل کارآمد انواع مختلف زباله (از جمله MSW، لجن نفتی، زمین‌های آلوده، بیولوژیکی و پزشکی را فراهم می‌کند. زباله، ضایعات نجاری، تراورس و غیره) به سوختی عالی برای تولید گرما و برق تبدیل می شود. در نتیجه همکاری طولانی مدت، مجتمع استاندارد پردازش زباله با ظرفیت 48 تن در روز طراحی و در دست اجراست. (شکل 3).

برنج. 3. طرح کلی مجتمع پردازش زباله استاندارد با ظرفیت 48 تن در روز.

این مجموعه شامل یک واحد گازرسانی MES با محل ذخیره زباله، دو توربین گازی OPRA با مجموع توان الکتریکی 3.7 مگاوات و توان حرارتی 9 مگاوات و همچنین انواع سیستم های کمکی و حفاظتی می باشد.

اجرای چنین مجموعه ای این امکان را فراهم می کند که در زمینی به مساحت 2 هکتار، ضمن رفع مشکل بازیافت انواع زباله های خانگی، فرصتی برای تامین انرژی و گرما به صورت مستقل به تاسیسات مختلف صنعتی و اشتراکی به دست آورد.

تفاوت بین فناوری های پیچیده توسعه یافته و موجود از ترکیب منحصر به فرد فناوری های پیشنهادی ناشی می شود. حجم کوچک (2 تن در ساعت) پسماند مصرفی به همراه مساحت کوچک مورد نیاز سایت، امکان قرار دادن این مجموعه را مستقیماً در نزدیکی شهرک‌های کوچک، شرکت‌های صنعتی و غیره فراهم می‌کند و به طور قابل توجهی در هزینه حمل و نقل مداوم زباله به آنها صرفه‌جویی می‌کند. سایت های دفع استقلال کامل مجموعه به شما امکان می دهد آن را تقریباً در هر کجا مستقر کنید. استفاده از پروژه استاندارد توسعه یافته، سازه های مدولار و حداکثر درجه آمادگی کارخانه تجهیزات، این امکان را فراهم می کند که زمان ساخت را به 1-1.5 سال به حداقل برساند. استفاده از فن آوری های جدید بالاترین سازگاری با محیط زیست مجموعه را تضمین می کند. واحد گازرسانی MES به طور همزمان بخش های گاز و مایع سوخت را تولید می کند و به دلیل ماهیت دوگانه سوز OPRA GTU از آنها به طور همزمان استفاده می شود که انعطاف پذیری سوخت و قابلیت اطمینان منبع تغذیه را افزایش می دهد. تقاضاهای کم OPRA GTU در کیفیت سوخت، قابلیت اطمینان کل سیستم را افزایش می دهد. کارخانه MES امکان استفاده از ضایعات با رطوبت تا 85٪ را می دهد، بنابراین، خشک کردن زباله مورد نیاز نیست، که باعث افزایش کارایی کل مجموعه می شود. دمای بالای گازهای خروجی OPRA GTU این امکان را فراهم می کند که تامین گرمای قابل اعتماد با آب گرم یا بخار (تا 11 تن بخار در ساعت در 12 بار) فراهم شود. این پروژه استاندارد و مقیاس پذیر است که امکان دفع هر مقدار زباله را فراهم می کند.

محاسبات نشان می دهد که هزینه تولید برق از 0.01 تا 0.03 یورو به ازای هر 1 کیلووات ساعت خواهد بود که نشان دهنده بازده اقتصادی بالای پروژه است. بنابراین، شرکت OPRA بار دیگر تمرکز خود را بر گسترش محدوده سوخت های مصرفی و افزایش انعطاف پذیری سوخت و همچنین تمرکز بر حداکثر استفاده از فناوری های "سبز" در توسعه خود تأیید کرد.