A GTU működési elve. Miben különbözik a gázturbinás blokkok hatásfoka a hazai és külföldi erőművek gázturbinás blokkjaitól. Hogyan viszonyul az erőművek erőművi blokkjainak teljesítménye a környezeti hőmérséklethez?

Gritsyna V.P.

Az oroszországi villamosenergia-tarifák többszörös emelése miatt sok vállalkozás fontolgatja saját kis teljesítményű erőművek építését. Számos régióban kis vagy mini hőerőművek építésére irányuló programokat dolgoznak ki, különösen az elavult kazánházak helyettesítésére. Egy új kisüzemi hőerőműben, ahol a tüzelőanyag-felhasználás eléri a 90%-ot a termelésben és fűtésben a test teljes kihasználásával, az átvett villamos energia költsége lényegesen alacsonyabb lehet, mint a hálózatról átvett villamos energia költsége.

A kis hőerőművek építésére irányuló projektek mérlegelésekor az energetikusokat és a vállalati szakembereket a nagy energiaszektorban elért mutatók vezérlik. A nagyüzemi energiatermelésben használható gázturbinák (GTU-k) folyamatos fejlesztése lehetővé tette hatásfokuk 36%-ra vagy még többre való növelését, a kombinált ciklusú gázciklus (CCGT) alkalmazása pedig növelte a termikus energia elektromos hatásfokát. erőművek 54%-57%-ra.
A kisüzemi villamosenergia-termelésben azonban nem célszerű figyelembe venni a CCGT egységek kombinált ciklusának összetett sémáit villamosenergia-termelésre. Ezen kívül a gázturbinák képest gázmotorok, mint az elektromos generátorok hajtásai, jelentősen veszítenek hatásfok- és teljesítményjellemzőikben, különösen alacsony (10 MW-nál kisebb) teljesítményen. Mivel hazánkban sem a gázturbinák, sem a gázdugattyús motorok még nem terjedtek el a kisméretű, helyhez kötött áramtermelésben, jelentős problémát jelent a konkrét műszaki megoldás kiválasztása.
Ez a probléma a nagyüzemi energia esetében is aktuális, pl. villamosenergia-rendszerekhez. Modernben gazdasági feltételek, az elavult projektek szerinti nagy erőművek építéséhez szükséges források hiányában, amelyek már tartalmazhatnak hazai projekt CCGT 325 MW, 5 éve tervezték. Az oroszországi energetikai rendszereknek és a RAO UES-nek kiemelt figyelmet kell fordítania a kisüzemi energia fejlesztésére, amelynek létesítményeiben új technológiákat lehet kipróbálni, amelyek lehetővé teszik a hazai turbina- és gépgyártó üzemek felélesztésének megkezdését és az átállást nagyobb kapacitásokat a jövőben.
Az elmúlt évtizedben külföldön 100-200 MW teljesítményű nagy dízel- vagy gázüzemű hőerőművek épültek. A dízel- vagy gázmotoros erőművek (DTEPS) elektromos hatásfoka eléri a 47%-ot, ami meghaladja a gázturbinás erőművek mutatóit (36%-37%), de elmarad a CCGT erőművek mutatóitól (51%-57%). A CCGT erőművek sokféle berendezést tartalmaznak: gázturbina, hulladékhő kazán, gőzturbina, kondenzátor, vízkezelő rendszer (plusz nyomásfokozó kompresszor, ha megég földgáz alacsony vagy közepes nyomású. A dízelgenerátorok nehéz tüzelőanyaggal működnek, ami kétszer olcsóbb, mint a gázturbinás üzemanyag, és alacsony nyomású gázzal is működhetnek nyomásfokozó kompresszorok használata nélkül. Az S.E.M.T. PIELSTICK teljes költség 15 évre a 20 MW teljesítményű dízel erőmű üzemeltetési költsége 2-szer kevesebb, mint egy azonos teljesítményű gázturbinás hőerőmű esetében, ha mindkét erőmű folyékony tüzelőanyagot használ.
Biztató Orosz gyártó a 22 MW-ig terjedő dízelmotoros egységek a Brjanszki Gépgyár, amely akár 50%-ig megnövelt hatásfokú erőforrásokat kínál az ügyfeleknek akár 700 cSt viszkozitású, 50 C-on legfeljebb 700 cSt viszkozitású és legfeljebb 50 %-os kéntartalmú nehéz tüzelőanyaggal történő üzemeltetéshez. 5%-ra és gáznemű tüzelőanyaggal történő üzemeltetésre.
A nagy dízel hőerőmű választása előnyösebb lehet a gázturbinás erőművel szemben.
A 10 MW-nál kisebb egységteljesítményű kisüzemi áramtermelésben a modern dízelgenerátorok előnyei még hangsúlyosabbak.
Tekintsünk három lehetőséget a gázturbinás egységekkel és gázdugattyús motorokkal rendelkező hőerőművekre.

Éjjel-nappal névleges terheléssel üzemelő CHP erőmű hulladékhő-kazánokkal hő- vagy gőzellátásra.

Hőerőmű, villanygenerátor és hulladékhő kazán, melyek csak nappal üzemelnek, éjszaka pedig melegvíz tárolóból biztosítják a hőt.

Hőerőmű, amely csak villamos energiát termel, a füstgázok hőjének felhasználása nélkül.

Az első két (különböző villamos hatásfokú) erőművi lehetőség tüzelőanyag-felhasználási tényezője a hőszolgáltatás miatt elérheti a 80%-94%-ot mind gázturbinás, mind motoros hajtás esetén.
Az összes erőművi lehetőség hatékonysága elsősorban az „első szakasz” - az elektromos generátor meghajtásának - megbízhatóságától és hatékonyságától függ.
A kis gázturbinák kedvelői a nagyobb teljesítménysűrűségre hivatkozva kampányolnak széleskörű használatuk mellett. Például az [1]-ben arról számolnak be, hogy az Elliot Energy Systems (1998-1999) 240 elosztóból álló elosztóhálózatot hoz létre Észak Amerika mérnöki és szerviztámogatás nyújtása „mikro” gázturbinák értékesítéséhez. A villamosenergia-rendszer egy 45 kW-os turbina gyártását rendelte meg, amelyet 1998 augusztusában kellett volna átadni. Megállapította továbbá, hogy a turbina elektromos hatásfoka eléri a 17%-ot, és megjegyezte, hogy a gázturbinák megbízhatósága magasabb, mint a dízel generátorok.
Ez az állítás pont az ellenkezője!
Ha ránéz az asztalra. 1. akkor látni fogjuk, hogy ilyen széles tartományban több száz kW-tól több tíz MW-ig a motorhajtás hatásfoka 13% -17%-kal magasabb. A "Vyartsilya" cég motorhajtásának jelzett erőforrása garantált erőforrást jelent a teljes erejéig nagyjavítás. Az új gázturbinák élettartama kiszámított erőforrás, amelyet tesztek igazolnak, de nem a valós működési statisztikák. Számos forrás szerint a gázturbinák erőforrása 30-60 ezer óra, ami a teljesítmény csökkenésével csökken. A külföldi gyártású dízelmotorok élettartama 40-100 ezer óra vagy több.

1. táblázat
Az elektromos generátor hajtások főbb műszaki paraméterei
G-gázturbinás erőmű, D-gázdugattyús generátor üzem Vyartsilyában.
D - gázolaj a Gazprom katalógusból
*Minimális szükséges tüzelőanyag nyomás = 48 ata!!
Teljesítmény jellemzők
Elektromos hatásfok (és teljesítmény) A Vyartsilya cég szerint, ha a terhelést 100%-ról 50%-ra csökkentik, a gázmotorral hajtott elektromos generátor hatásfoka alig változik.
A gázmotor hatásfoka 25 °C-ig gyakorlatilag változatlan marad.
A gázturbina teljesítménye egyenletesen csökken -30 °C-ról +30 °C-ra.
40 °C feletti hőmérsékleten a gázturbina teljesítményének csökkenése (a névleges értékről) 20%.
Kezdési idő gázmotor 0-tól 100%-ig terhelés alatt kevesebb, mint egy perc és vészhelyzet 20 másodperc alatt. A gázturbina elindítása körülbelül 9 percet vesz igénybe.
Gázellátási nyomás gázturbinánál 16-20 bar legyen.
A gáznyomás a hálózatban egy gázmotornál 4 bar (abs), és akár 1,15 bar is lehet egy 175 SG motornál.
Tőkeköltségek egy körülbelül 1 MW teljesítményű hőerőműnél a Vyartsilya szakemberei szerint 1400 dollár/kW gázturbinás erőműnél és 900 dollár/kW gázdugattyús erőműnél.

Kombinált ciklusú alkalmazás kis hőerőműveknél egy további gőzturbina beépítése nem praktikus, mivel megduplázza a termomechanikus berendezések mennyiségét, a turbinacsarnok területét és a kiszolgáló személyzet számát, miközben a teljesítményt csak másfélszeresére növeli.
Amikor a CCGT blokk teljesítményét 325 MW-ról 22 MW-ra csökkentik, a Mashproekt atomerőmű (Ukrajna, Nikolaev) adatai szerint az erőmű ceremoniális hatásfoka 51,5%-ról 43,6%-ra csökken.
A 20-10 MW teljesítményű (gázüzemanyagot használó) dízel erőforrás hatásfoka 43,3%. Vegye figyelembe, hogy nyáron a dízelegységgel rendelkező CHP-erőművekben a melegvíz-ellátás a motor hűtőrendszeréből biztosítható.
A gázmotoros erőművek versenyképességére vonatkozó számítások azt mutatták, hogy a kiserőművek (1-1,5 MW) villamos energia költsége hozzávetőlegesen 4,5 cent / kWh, nagyban pedig 32-40 MW gázmotoros 3, 8 US cent/kWh.
Hasonló számítási módszer szerint a kondenzációs atomerőműből származó áram körülbelül 5,5 US cent/kWh. , a szén IES pedig körülbelül 5,9 cent. US/kWh A széntüzelésű CPP-hez képest egy gázmotoros állomás 30%-kal olcsóbban termel áramot.
A mikroturbinákkal előállított villamos energia költsége más források szerint 0,06 és 0,10 USD/kWh között mozog.
Egy komplett 75 kW-os gázturbinás generátor (USA) várható ára 40 000 dollár, ami megfelel a nagyobb (több mint 1000 kW-os) erőművek egységköltségének. A nagy előnye a teljesítményegységek gázturbinák kisebb méretűek és 3-szor könnyebbek.
Vegye figyelembe, hogy az elektromos termelő egységek egységköltsége Orosz termelés Az 50-150 kW teljesítményű autómotorokon alapuló motorok többszöröse is lehet, mint az említett turbóegységek (USA), figyelembe véve a motorok sorozatgyártását és az alacsonyabb anyagköltséget.
Íme a dán szakértők véleménye a kiserőművek megvalósításában szerzett tapasztalataikról.
"Egy elkészült, 0,5-40 MW teljesítményű, kulcsrakész földgázerőműbe történő beruházás 1 MW-onként 6,5-4,5 millió DKK-t tesz ki (1 korona körülbelül 1 rubelnek felelt meg 1998 nyarán). Kombinált ciklusú CHP erőművek 50 MW alatti teljesítmény eléri a 40-44%-os elektromos hatásfokot.
A kenőolajok működési költségei, karbantartás a hőerőművekben a személyzet fenntartása pedig eléri a 0,02 koronát a gázturbinák által termelt 1 kWh-ra. A gázmotoros CHP-erőművek esetében az üzemeltetési költségek körülbelül 0,06 dátum. CZK/1 kWh A jelenlegi dán áramárak mellett a gázmotorok nagy teljesítménye bőven kompenzálja magasabb működési költségeiket.
Dán szakértők úgy vélik, hogy a 10 MW alatti hőerőművek többségét a következő években gázmotorral szerelik fel."

Következtetések
Úgy tűnik, hogy a fenti becslések egyértelműen bemutatják a motorhajtás előnyeit az alacsony teljesítményű erőművekben.
Jelenleg azonban a javasolt orosz gyártású földgázmotoros hajtás teljesítménye nem haladja meg a 800 kW-1500 kW teljesítményt (RUMO üzem, N-novgorodi és kolomnai gépgyár), és több üzem ennél magasabbat is kínálhat. teljesítményű turbóhajtások.
Két üzem Oroszországban: növény a nevét. A Klimova (Szentpétervár) és a Perm Motors készen áll arra, hogy hulladékhő-kazánokkal ellátott komplett mini-CHP erőműveket szállítson.
Területi szervezés esetén szolgáltató központ a kisturbinás turbinák karbantartási és javítási kérdései megoldhatók a turbina 2-4 órán belüli tartalék cseréjével és további javításával a műszaki központ gyári körülményei között.

A gázturbinák hatásfoka jelenleg 20-30%-kal növelhető energikus gőz befecskendezésével egy gázturbinába (STIG ciklus vagy egyturbinás gőz-gáz ciklus). Ez műszaki megoldás a korábbi években teljes körű terepi teszteken igazolták erőmű"Vodoley" Nikolaevben (Ukrajna) A "Mashproekt" és a PA "Zarya" atomerőmű, amely lehetővé tette a turbinaegység teljesítményének 16-ról 25 MW-ra történő növelését, és a hatásfok 32,8%-ról 41,8%-ra nőtt.
Semmi sem akadályoz meg bennünket abban, hogy ezt a tapasztalatot kisebb kapacitásokba ültessük át, és így sorozatban szállított CCGT egységeket hozzunk létre. Ebben az esetben az elektromos hatásfok a dízelmotorokéhoz hasonlítható, a teljesítménysűrűség pedig annyira megnő, hogy a tőkeköltségek 50%-kal alacsonyabbak lehetnek, mint a gázüzemű CHP-erőművekben, ami nagyon vonzó.

Ezt a felülvizsgálatot azzal a céllal végezték el, hogy bemutassák: az oroszországi erőművek építésének lehetőségeinek mérlegelésekor, és még inkább az erőművek építési programjának megalkotására vonatkozó irányvonalak mérlegelésekor nem az egyes lehetőségeket kell figyelembe venni, kínálhat tervező szervezetek, hanem a kérdések széles köre a hazai és regionális berendezésgyártók lehetőségeit és érdekeit figyelembe véve.

Irodalom

1. Power Value, Vol.2, No.4, 1998. július/augusztus, USA, Ventura, CA.
A kis turbina piactér
Stan Price, Northwest Energy Efficiency Council, Seattle, Washington és Portland, Oregon
2. Új energiatermelési irányok Finnországban
ASKO VUORINEN, Assoc. tech. Tudományok, JSC Vyartsila NSD Corporation, "ENERGETIK" -1997.11. 22. o
3. Távfűtés. Technológiai kutatás és fejlesztés Dániában. Energiaügyi Minisztérium. Energiaügyi Igazgatóság, 1993
4. DÍZEL ERŐMŰVEK. S.E.M.T. PIELSTICK. POWERTEK 2000 Exhibition Prospect, 2000. március 14-17.
5. Az OAO GAZPROM üzemeiben használatra javasolt erőművek és elektromos blokkok. KATALÓGUS. Moszkva 1999
6. Dízel erőmű. A „Brjanszki Gépgyártó Üzem” JSC kilátása. 1999 Kiállítási tájékoztató POWERTEK 2000/
7. NK-900E Blokk-moduláris hőerőmű. JSC Samara Tudományos és Műszaki Komplexum névadója. N.D. Kuznyecova. POWERTEK 2000 kiállítási prospektus

Folyamatos hőturbina, amelyben hőenergia sűrített és felmelegített gáz (általában tüzelőanyag égésterméke) a tengelyen mechanikus forgómunkává alakul át; gázturbinás motor szerkezeti eleme.

A sűrített gáz felmelegítése általában az égéstérben történik. Lehetőség van fűtésre atomreaktorban stb. is. A gázturbinák először a 19. század végén jelentek meg. gázturbinás motorként és kialakításukban közel álltak a gőzturbinához. A gázturbina szerkezetileg a fúvóka berendezés rendezetten elhelyezett álló lapátperemeinek és a járókerék forgó peremeinek sorozata, amelyek ennek eredményeként az áramlási részt alkotják. A turbinafokozat egy járókerékkel kombinált fúvókaberendezés. A színpad áll egy állórészből, amely álló részeket (ház, fúvókalapátok, kötszergyűrűk) tartalmaz, és egy forgórészből, amely forgó alkatrészek halmaza (például forgó lapátok, tárcsák, tengely).

A gázturbinák besorolása sokak szerint történik tervezési jellemzők: a gázáramlás iránya, a fokozatok száma, a hőkülönbség felhasználási módja és a járókerék gázellátásának módja szerint. A gázáramlás iránya alapján a gázturbinák megkülönböztethetők axiális (leggyakoribb) és radiális, valamint átlós és érintőleges. Axiális gázturbinákban a meridionális szakaszban az áramlást főleg a turbina teljes tengelye mentén szállítják; a radiális turbináknál éppen ellenkezőleg, merőleges a tengelyre. A radiális turbinákat centripetálisra és centrifugálisra osztják. Az átlós turbinában a gáz egy bizonyos szögben áramlik a turbina forgástengelyéhez képest. A tangenciális turbina járókereke nem rendelkezik lapátokkal az ilyen turbinákat nagyon alacsony gázáramlási sebességekhez használják, általában be mérőműszerek. A gázturbinák egy-, két- és többfokozatúak.

A fokozatok számát számos tényező határozza meg: a turbina rendeltetése, kialakítása, az egy fokozat által kifejlesztett összteljesítmény, valamint a kiváltott nyomásesés. A rendelkezésre álló hőkülönbség felhasználási módja szerint megkülönböztetünk olyan fordulatszámú turbinákat, amelyekben csak az áramlás fordul a járókerékben, nyomásváltozás nélkül (aktív turbinák), ​​illetve a nyomásfokozatos turbinákat, amelyeknél a nyomás csökken mind a fúvóka berendezésben, mind a forgórészlapátokon (sugárturbinák). Részleges gázturbináknál a gázt a járókerékhez a fúvóka berendezés kerületének egy részén vagy teljes kerülete mentén táplálják.

Egy többfokozatú turbinában az energiaátalakítási folyamat több egymást követő folyamatból áll, az egyes szakaszokban. A sűrített és felmelegített gáz a fúvóka berendezés lapátközi csatornáiba kerül kezdeti sebességgel, ahol a tágulási folyamat során a rendelkezésre álló hőkülönbség egy része a kiáramló sugár mozgási energiájává alakul. A gáz további expanziója és a hőátadás hasznos munkává való átalakítása a járókerék lapátközi csatornáiban történik. A forgórészlapátokra ható gázáram nyomatékot hoz létre a turbina főtengelyén. Ebben az esetben az abszolút gázsebesség csökken. Minél kisebb ez a sebesség, annál legtöbb a gázenergiát a turbina tengelyén mechanikai munkává alakították át.

A hatásfok a gázturbinák hatásfokát jellemzi, amely az aknából eltávolított munka és a turbina előtt rendelkezésre álló gázenergia aránya. A modern többfokozatú turbinák effektív hatásfoka meglehetősen magas és eléri a 92-94%-ot.

A gázturbina működési elve a következő: a gázt kompresszor szivattyúzza az égéstérbe, levegővel keveredik, tüzelőanyag-keveréket képez és meggyújtják. A keletkező magas hőmérsékletű (900-1200 °C) égéstermékek több soron áthaladnak a turbina tengelyére szerelt lapátokon, és a turbina forgásához vezetnek. A tengely így keletkező mechanikai energiáját egy sebességváltón keresztül egy generátorhoz továbbítják, amely villamos energiát termel.

Hőenergia A turbinát elhagyó gázok belépnek a hőcserélőbe. Emellett a turbina mechanikai energiáját villamosenergia-termelés helyett különféle szivattyúk, kompresszorok stb. működtetésére lehet felhasználni. A gázturbinák leggyakrabban használt tüzelőanyaga a földgáz, bár ez nem zárja ki más gáznemű tüzelőanyag felhasználásának lehetőségét sem. Ugyanakkor a gázturbinák nagyon szeszélyesek, és fokozott követelményeket támasztanak az előkészítés minőségével szemben (bizonyos mechanikai zárványok és páratartalom szükséges).

A turbinából kiáramló gázok hőmérséklete 450-550 °C. A gázturbinák hőenergia és elektromos energia mennyiségi aránya 1,5: 1 és 2,5: 1 között van, ami lehetővé teszi a hűtőfolyadék típusában eltérő kapcsolt energiatermelési rendszerek építését:

1) forró kipufogógázok közvetlen (közvetlen) felhasználása;
2) alacsony vagy közepes nyomású gőz (8-18 kg/cm2) előállítása külső kazánban;
3) melegvíz előállítása (jobb, ha a szükséges hőmérséklet meghaladja a 140 °C-ot);
4) nagynyomású gőztermelés.

A szovjet tudósok B. S. Stechkin, G. S. Zhiritsky, N. R. Briling, V. V. Uvarov, K. V. Kholshchevikov, I. I. Kirillov és mások nagymértékben hozzájárultak a gázturbinák létrehozásához a helyhez kötött és mobil gázturbinákhoz külföldi cégek(A svájci Brown-Boveri, ahol a híres szlovák tudós, A. Stodola dolgozott, és Sulzer, az amerikai General Electric stb.).

IN további fejlesztés gázturbinák a turbina előtti gázhőmérséklet növelésének lehetőségétől függ. Ez annak köszönhető, hogy új hőálló anyagokat és megbízható hűtőrendszereket hoztak létre a munkalapátok számára, jelentős fejlesztésekkel az áramlási részben stb.

Az 1990-es évek széles körű átmenetének köszönhetően. A gázturbinák jelentős piaci szegmenst foglalnak el a földgáznak az elektromos energiatermelés fő tüzelőanyagaként való felhasználásában. Annak ellenére, hogy maximális hatékonyság A berendezéseket 5 MW és annál nagyobb teljesítményen (300 MW-ig) érik el, egyes gyártók 1-5 MW tartományban gyártanak modelleket.

A gázturbinákat a légi közlekedésben és az erőművekben használják.

• Előző: GÁZELEMZŐ
• Következő: GÁZMOTOR

Kategória: Ipar a G -n

A cikk leírja, hogyan számítják ki a legegyszerűbb gázturbinák hatásfokát, és táblázatokat ad a különböző gázturbinákról és kombinált ciklusú gázturbinákról, hogy összehasonlíthassák azok hatásfokát és egyéb jellemzőit.

A gázturbinák és a kombinált ciklusú technológiák ipari felhasználása terén Oroszország jelentősen elmarad a világ fejlett országaitól.

A nagy teljesítményű gáz- és kombinált ciklusú erőművek gyártásában világelsők: GE, Siemens Wistinghouse, ABB - a gázturbinás blokkok egységnyi teljesítményét 280-320 MW és 40% feletti hatásfokot értek el kihasználtság mellett gőzerőmű felépítmény kombinált ciklusban (más néven bináris) - 430-480 MW teljesítmény, akár 60%-os hatásfokkal. Ha kérdései vannak a CCGT egységek megbízhatóságával kapcsolatban, olvassa el a cikket.

Ezek a lenyűgöző adatok iránymutatásul szolgálnak az orosz energetikai ipar fejlődési pályáinak meghatározásához.

Hogyan határozható meg a gázturbinás egység hatásfoka?

Íme néhány egyszerű képlet a gázturbinás erőmű hatékonyságának bemutatására:

A turbina belső teljesítménye:

• Nт = Gух * Lт, ahol Lт – turbina üzem, Gух – kipufogógáz áramlási sebessége;

A gázturbinás egység belső teljesítménye:

• Ni gtu = Nt – Nk, ahol Nk a légkompresszor belső teljesítménye;

A gázturbinás egység effektív teljesítménye:

• Neph = Ni gtu * hatékonysági mech, hatékonysági mech – a hatékonysághoz társítva mechanikai veszteségek csapágyakban 0,99 vehető

Elektromos teljesítmény:

• Nel = Ne * Pl. hatásfok, ahol pl. hatásfok az elektromos generátor veszteségeivel kapcsolatos hatásfok, 0,985-öt vehetünk fel.

Elérhető tüzelőanyag-hő:

• Q futás = Gtop * Qrn, ahol Gtop az üzemanyag-fogyasztás, Qrn az üzemanyag égésének alacsonyabb üzemi hője

A gázturbinás blokk abszolút elektromos hatásfoka:

• Hatékonyság = Nel/Q diszp

A CCGT hatékonysága magasabb, mint a GTU hatékonysága mivel a gőz-gáz üzem a gázturbina egység kipufogógázainak hőjét használja fel. A gázturbina mögé egy hulladékhő-kazán van felszerelve, amelyben a gázturbina kipufogógázaiból a hő a munkaközegbe (tápvíz) kerül, a keletkező gőz a gőzturbinába áramlik és hőt termel.

Olvassa el még: Hogyan válasszunk gázturbinás egységet egy CCGT egységgel rendelkező állomáshoz

A CCGT egység hatékonyságát általában a következő arány képviseli:

• A tápegység hatékonysága = GTU hatékonyság*B+(1-GTU hatékonyság*B)*PSU hatékonyság

B – a ciklus binaritási foka

A tápegység hatékonysága - gőzerőmű hatékonysága

• B = Qks/(Qks+Qku)

Qкс – a gázturbina égésterében elégetett tüzelőanyag hője

Qку – a hulladékhő kazánban elégetett kiegészítő tüzelőanyag hője

Megjegyzendő, hogy ha Qky = 0, akkor B = 1, azaz a telepítés teljesen bináris.

A binaritás mértékének hatása a CCGT egységek hatékonyságára

B	GTU hatékonyság	A kutya hatékonysága	PGU hatékonyság
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

Sorozatosan mutassuk be a gázturbinás blokk hatásfokának jellemzőit, majd ezek után a kombinált ciklusú gázturbinás egységek teljesítményét ezekkel a gázgépekkel, és hasonlítsuk össze az egyes gázturbina egység hatásfokát a kombinált ciklus hatásfokkal. gázturbinás egység.

A modern nagy teljesítményű gázturbinák jellemzői

ABB gázturbinák

Jellegzetes	GTU modell
	GT26GTU utánfűtéssel	GT24GTU utánfűtéssel
Teljesítmény ISO MW	265	183
Hatékonyság %	38,5	38,3
	30	30
	562	391
	1260	1260
	610	610
	50	50

Kombinált ciklusú üzemek ABB gázturbinákkal

GE gázturbinák

Jellegzetes	GTU modell
	MS7001FA	MS9001FA	MS7001G	MS9001G
Teljesítmény ISO MW	159	226,5	240	282
Hatékonyság %	35,9	35,7	39,5	39,5
A kompresszor nyomásviszonya	14,7	14,7	23,2	23,2
Üzemi folyadék áramlási sebesség a gázturbina kipufogógázánál kg/s	418	602	558	685
Kezdeti hőmérséklet, a munkalapátok előtt 1 evőkanál. VEL	1288	1288	1427	1427
A munkaközeg hőmérséklete a kipufogónál C	589	589	572	583
A generátor forgási frekvenciája 1/s	60	50	60	50

Olvassa el még: Miért építsünk kombinált ciklusú hőerőműveket? Milyen előnyei vannak a kombinált ciklusú gázüzemeknek?

Kombinált ciklusú erőművek GE gázturbinákkal

Jellegzetes	GTU modell
	MS7001FA	MS9001FA	MS7001G	MS9001G
A CCGT blokk gázturbinás részének összetétele	1xMS7001FA	1xMS9001FA	1xMS9001G	1xMS9001H
CCGT modell	S107FA	S109FA	S109G	S109H
CCGT teljesítmény MW	259.7	376.2	420.0	480.0
CCGT hatékonyság %	55.9	56.3	58.0	60.0

Gázturbinák a Siemenstől

Jellegzetes	GTU modell
	V64.3A	V84.3A	V94.3A
Teljesítmény ISO MW	70	170	240
Hatékonyság %	36,8	38	38
A kompresszor nyomásviszonya	16,6	16,6	16,6
Üzemi folyadék áramlási sebesség a gázturbina kipufogógázánál kg/s	194	454	640
Kezdeti hőmérséklet, a munkalapátok előtt 1 evőkanál. VEL	1325	1325	1325
A munkaközeg hőmérséklete a kipufogónál C	565	562	562
A generátor forgási frekvenciája 1/s	50/60	60	50

Kombinált ciklusú erőművek Siemens gázturbinákkal

Westinghouse-Mitsubishi-Fiat gázturbinák

Jellegzetes	GTU modell
	501F	501G	701F	701G1	701G2
Teljesítmény ISO MW	167	235,2	251,1	271	308
Hatékonyság %	36,1	39	37	38,7	39
A kompresszor nyomásviszonya	14	19,2	16,2	19	21
Üzemi folyadék áramlási sebesség a gázturbina kipufogógázánál kg/s	449,4	553,4	658,9	645	741
Kezdeti hőmérséklet, a munkalapátok előtt 1 evőkanál. VEL	1260	1427	1260	1427	1427
A munkaközeg hőmérséklete a kipufogónál C	596	590	569	588	574
A generátor forgási frekvenciája 1/s	60	60	50	50	50

A dízel- vagy benzinmotorokhoz hasonlóan a gázturbina is egy belső égésű motor, amelynek működési ciklusa szívó-sűrítés-égés (tágulás)-kipufogó. De az alapmozgás jelentősen eltér. A gázturbina munkateste forog, a dugattyús motorban pedig ide-oda mozog.

A gázturbina működési elve az alábbi ábrán látható. Először a levegőt kompresszor sűríti, majd a sűrített levegőt az égéstérbe juttatják. Itt az üzemanyag folyamatosan ég, magas hőmérsékletű és nyomású gázokat termelve. Az égéskamrából a turbinában táguló gáz rányomja a lapátokat és forgatja a turbina forgórészét (egy tengelyt, járókerekekkel, munkalapátokat hordozó tárcsák formájában), amely viszont ismét forgatja a kompresszor tengelyét. A fennmaradó energiát a működtető tengelyen keresztül távolítják el.

A gázturbinák jellemzői

A gázturbinák típusai tervezés és cél szerint

A gázturbinák legalapvetőbb típusa az, amelyik sugársugárral hoz létre tolóerőt, és egyben a legegyszerűbb kialakítású is.
Ez a motor alkalmas repülőgépek felrepülésére nagy sebesség, és szuperszonikus repülőgépekben és vadászrepülőgépekben használják.

Ennek a típusnak külön turbinája van a turbómotor mögött, amely elöl egy nagy ventilátort forgat. Ez a ventilátor növeli a légáramlást és a huzatot.
Ez a típus alacsony zajszintű és gazdaságos szubszonikus sebességnél, ezért az ilyen típusú gázturbinákat utasszállító repülőgépek hajtóműveihez használják.

Ez a gázturbina nyomatékként állítja elő a teljesítményt, a turbina és a kompresszor közös tengelyen osztozik. A turbina hasznos teljesítményének egy részét a kompresszor tengelyének forgatására fordítják, az energia többi részét pedig a munkatengelyre adják át.
Ezt a típust akkor használják, ha állandó fordulatszámra van szükség, például generátorhajtásként.

Ennél a típusnál a gázgenerátor-turbina után egy második turbinát helyeznek el, amelyre a forgóerőt a sugársugár továbbítja. Ezt a hátsó turbinát teljesítményturbinának nevezik. Mivel az erőturbina és a kompresszor tengelyei nincsenek mechanikusan összekapcsolva, a munkatengely forgási sebessége szabadon állítható. Alkalmas mechanikus hajtásként széles fordulatszám-tartományban.
Ezt a típust széles körben használják légcsavaros repülőgépekben és helikopterekben, valamint olyan alkalmazásokban, mint a szivattyú/kompresszor hajtások, tengeri főhajtóművek, generátorhajtások stb.

Mi az a GREEN sorozatú gázturbina?

Az a filozófia, amelyet a Kawasaki követ a gázturbina üzletágban első gázturbinánk 1972-es kifejlesztése óta, lehetővé tette számunkra, hogy egyre fejlettebb, energiahatékonyabb és környezetbarátabb berendezéseket kínáljunk ügyfeleinknek. A termékeinkbe ágyazott ötleteket a világpiac nagyra értékelte, és lehetővé tették, hogy több mint 10 000 turbinára gyűjtsünk referenciákat (2014. március végén) tartalék generátorok és kapcsolt energiatermelő rendszerek részeként.
A Kawasaki gázturbinák mindig is nagy sikert arattak, és az ezen elv iránti elkötelezettségünk további bizonyítására a „GREEN Gas Turbines” új nevet adtuk nekik.

Az új típusú gázturbinás blokkok fejlesztése, a gáz iránti kereslet más típusokhoz viszonyított növekedése, valamint az ipari fogyasztók nagyszabású tervei saját kapacitások létrehozására növelik az érdeklődést a gázturbina-építés iránt.

R A kisüzemi termelés piaca nagy fejlődési kilátásokkal rendelkezik. Szakértők azt jósolják, hogy az elosztott energia iránti kereslet 8%-ról (jelenleg) 20%-ra (2020-ra) nő. Ezt a tendenciát a villamos energia viszonylag alacsony tarifája magyarázza (2-3-szor alacsonyabb, mint a központi hálózatból származó villamos energia tarifája). Emellett Maxim Zagornov, az általános tanács tagja szerint „ Üzleti Oroszország", az Uráli Kisenergia Szövetség elnöke, az MKS cégcsoport igazgatója, a kis termelés megbízhatóbb, mint a hálózati termelés: a külső hálózaton bekövetkezett baleset esetén az áramszolgáltatás nem áll le. A decentralizált energia további előnye az üzembe helyezés gyorsasága: 8-10 hónap, szemben a hálózati vezetékek kialakításának és bekötésének 2-3 évével.

Denis Cherepanov, a Business Russia energiaügyi bizottság társelnöke azt állítja, hogy a jövő a mi generációnkban van. A bizottság első alelnöke szerint Állami Duma Szergej Jeszjakov az energiáról elmondása szerint az „energia-fogyasztó” láncban elosztott energia esetében a fogyasztó a döntő láncszem, nem az energiaszektor. A fogyasztó saját villamosenergia-termeléskor deklarálja a szükséges teljesítményt, konfigurációkat és még az üzemanyag típusát is, miközben megtakarítja a kapott energia kilowatt árát. A szakemberek egyebek mellett úgy vélik, további megtakarítás érhető el, ha az erőmű kapcsolt energiatermeléssel üzemel: a visszanyert hőenergiát fűtésre fordítják. Ekkor a termelő erőmű megtérülési ideje jelentősen lecsökken.

Az elosztott energia legaktívabban fejlődő területe a kis teljesítményű gázturbinás erőművek építése. A gázturbinás erőműveket bármilyen éghajlati viszonyok között történő működésre tervezték, mint fő vagy tartalék villamosenergia- és hőforrást ipari és háztartási létesítmények számára. Az ilyen erőművek távoli területeken történő alkalmazása jelentős költségmegtakarítást tesz lehetővé a hosszú távvezetékek építési és üzemeltetési költségeinek kiküszöbölésével, a központi területeken pedig - az elektromos és hőellátás megbízhatóságának növelése az egyes vállalkozások és szervezetek számára. , és a területek egésze. Nézzünk meg néhány gázturbinát és gázturbinás egységek, amelyeket ismert gyártók kínálnak gázturbinás erőművek építéséhez az orosz piacon.

General Electric

A GE aeroderivatív turbina-megoldásai rendkívül megbízhatóak, és számos iparágban alkalmazhatók, az olajtól és a gáztól a közművekig. Különösen a kisüzemi termelésben használják aktívan az LM2500 család GE gázturbinás egységeit, amelyek kapacitása 21-33 MW és hatásfoka akár 39%. Az LM2500-at mechanikus hajtásként és elektromos generátorhajtásként használják, erőművekben egyszerű ciklusban, kombinált ciklusban, kapcsolt energiatermelésben működnek, offshore platformokés csővezetékek.

Az elmúlt 40 év során ennek a sorozatnak a GE turbinái a legkelendőbbek voltak kategóriájukban. Összesen több mint 2000 ilyen típusú turbinát telepítenek a világon, amelyek teljes üzemideje meghaladja a 75 millió órát.

Az LM2500 turbinák főbb jellemzői: könnyű és kompakt kialakítás a gyors telepítés és a könnyű karbantartás érdekében; a teljes teljesítmény elérése az indítás pillanatától 10 perc alatt; nagy hatékonyság (egyszerű ciklusban), megbízhatóság és rendelkezésre állás az osztályában; kettős tüzelőanyagú égéskamrák használatának lehetősége desztillátumhoz és földgázhoz; kerozin, propán, kokszolókemence-gáz, etanol és LNG üzemanyagként való felhasználásának lehetősége; alacsony szint NOx-kibocsátás DLE vagy SAC égéskamrával; megbízhatósági együttható - több mint 99%; rendelkezésre állási arány - több mint 98%; NOx kibocsátás - 15 ppm (DLE módosítás).

Megbízható támogatást nyújtani az ügyfeleknek mindenhol életciklus A GE generátor berendezést megnyitotta szakosodott központ energiatechnológiák Kalugában. Korszerű megoldásokat kínál ügyfeleinek a gázturbinák karbantartására, ellenőrzésére és javítására. A társaság minőségirányítási rendszert vezetett be a szerint ISO szabvány 9001.

Kawasaki Heavy Industries

Japán Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) egy szerteágazó mérnöki cég. A gázturbinák fontos helyet foglalnak el gyártási programjában.

1943-ban a Kawasaki megalkotta Japán első gázturbinás motorját, és jelenleg az egyik elismert világelső a kis és közepes teljesítményű gázturbinás motorok gyártásában, több mint 11 000 telepítésre gyűjtött referenciákkal.

A környezetbarátságot és a hatékonyságot prioritásként kezelve a társaság nagy lépéseket tett a gázturbina-technológiák fejlesztésében, és aktívan törekszik ígéretes fejlesztések, többek között a fosszilis tüzelőanyagok alternatívájaként szolgáló új energiaforrások terén.

Jó tapasztalattal rendelkezik a kriogén technológiákban, a gyártási, tárolási és szállítási technológiákban cseppfolyósított gázok, A Kawasaki aktív kutatást és fejlesztést végez a hidrogén mint üzemanyag területén.

A vállalatnak már vannak olyan turbinák prototípusai, amelyek hidrogént használnak a metán üzemanyag adalékaként. A jövőben olyan turbinák várhatók, amelyeknél a jóval energiagazdagabb és abszolút környezetbarát hidrogén váltja majd fel a szénhidrogéneket.

Kawasaki sorozatú GPB gázturbina Alapterheléses üzemre tervezték, beleértve a párhuzamos és elszigetelt hálózati interakciós sémákat is, a teljesítménytartomány alapja 1,7-30 MW gépek.

IN modellválaszték vannak olyan turbinák, amelyek gőzbefecskendezéssel csökkentik a káros kibocsátást, és DLE technológiát alkalmaznak, amelyet a cég mérnökei módosítottak.

Az elektromos hatásfok a termelési ciklustól és teljesítménytől függően 26,9%-ról GPB17 és GPB17D esetén (M1A-17 és M1A-17D turbinák) 40,1%-ra GPB300D (L30A turbina) esetén. Elektromos teljesítmény - 1700-30 120 kW; hőteljesítmény - 13 400-8970 kJ / kWh; kipufogógáz hőmérséklet - 521-470 ° C; kipufogógáz-fogyasztás - 29,1-319,4 ezer m3 / h; NOx (15% O2 mellett) - 9/15 ppm az M1A-17D, M7A-03D gázturbináknál, 25 ppm az M7A-02D turbináknál és 15 ppm az L20A és L30A turbináknál.

Hatékonyságát tekintve a Kawasaki gázturbinák a maga kategóriájában vagy a világelsők, vagy az egyik vezetők. A kapcsolt energiatermelő konfigurációkban működő erőművek teljes hőhatásfoka eléri a 86-87%-ot. A cég számos gázturbinás egységet gyárt kettős tüzelőanyaggal (földgáz és folyékony tüzelőanyag) automatikus kapcsolású változatban. Jelenleg három gázturbinás modellre van a legnagyobb kereslet az orosz fogyasztók körében - GPB17D, GPB80D és GPB180D.

A Kawasaki gázturbinákat a következők jellemzik: nagy megbízhatóság és nagyszerű erőforrás; kompakt kialakítás, amely különösen vonzó a meglévő termelő létesítmények berendezéseinek cseréjekor; könnyű karbantartás a ház osztott kialakításának, a kivehető égőknek, az optimálisan elhelyezett ellenőrző furatoknak stb. köszönhetően, ami leegyszerűsíti az ellenőrzést és a karbantartást, beleértve a felhasználó személyzetét is;

Környezetbarát és gazdaságos. A Kawasaki turbinák égéstereit a legfejlettebb módszerekkel tervezték, ami lehetővé teszi az égési folyamat optimalizálását és a turbina jobb hatásfokának elérését, valamint a kipufogógáz NOx és egyéb káros anyagok tartalmának csökkentését. A környezeti teljesítményt a továbbfejlesztett száraz kibocsátáscsökkentési (DLE) technológia alkalmazása is javítja;

Sokféle tüzelőanyag felhasználási lehetőség. Földgáz, kerozin, gázolaj, „A” típusú könnyű fűtőolajok, valamint a kapcsolódó kőolajgáz;

Megbízható értékesítés utáni szolgáltatás. Magas szintű szolgáltatások, beleértve ingyenes rendszer online monitorozás (TechnoNet) jelentések és előrejelzések biztosításával, technikai támogatás magasan képzett személyzet által, valamint a gázturbinás motor cseréje nagyjavítás során (a gázturbina leállási ideje 2-3 hétre csökken) stb.

2011 szeptemberében a Kawasaki bemutatta a legújabb rendszerégéstér, ami lehetővé teszi az NOx-kibocsátás 10 ppm alá történő csökkentését az M7A-03 gázturbinás motor esetében, ami még a jelenlegi szabályozás által megköveteltnél is alacsonyabb. A cég tervezésének egyik megközelítése az alkotás új technológia, amely nemcsak a modern, hanem a jövőbeni, szigorúbb környezeti teljesítmény követelményeinek is megfelel.

A rendkívül hatékony GPB50D 5 MW osztályú gázturbinás egység Kawasaki M5A-01D turbinával a legújabb bevált technológiákat használja. Magas hatásfok telepítése optimálissá teszi a villamos energia és a kapcsolt energiatermelés számára. A GPB50D kompakt kialakítása különösen előnyös a meglévő üzemek korszerűsítésekor. A 31,9%-os névleges elektromos hatásfok a világ legjobbja az 5 MW-os osztályú berendezések között.

M1A-17D turbina az égéstér használatának köszönhetően eredeti design száraz emissziócsökkentéssel (DLE) kategóriájában vezető környezeti teljesítménnyel rendelkezik (NOx< 15 ppm) и эффективности.

Az ultraalacsony turbina tömeg (1470 kg), a legkisebb a kategóriájában, a széleskörű használatnak köszönhető kompozit anyagokés kerámiák, amelyekből például járókerék lapátokat készítenek. A kerámia jobban ellenáll az alatta történő megmunkálásnak emelkedett hőmérsékletek, kevésbé hajlamosak a szennyeződésre, mint a fémek. A gázturbinás egység elektromos hatásfoka közel 27%.

Oroszországban jelenleg a Kawasaki Heavy Industries, Ltd. -vel együttműködve orosz cégek számos sikeres projektet valósított meg:

Mini-termikus erőmű "Közép" Vlagyivosztokban

A JSC Far Eastern Energy megrendelésére alapkezelő társaság» (JSC DVEUK) 5 db GPB70D gázturbinás egységet (M7A-02D) szállítottak a TPP Tsentralnaya részére. Az állomás villamos energiát és hőt biztosít a fogyasztóknak a Russzkij-sziget fejlesztésének központi részén és a távol-keleti kampuszban szövetségi egyetem. A "Tsentralnaya" TPP az első Kawasaki turbinákkal működő erőmű Oroszországban.

Mini-termikus erőmű "Oceanarium" Vlagyivosztokban

Ezt a projektet a JSC DVEUK is végrehajtotta a szigeten található Primorsky Oceanarium tudományos és oktatási komplexum energiaellátása érdekében. Két GPB70D gázturbinás egységet szállítottak.

A GTU-t a Kawasaki, a PJSC Gazprom gyártja

A Kawasaki orosz partnere, az MPP Energotekhnika LLC az M1A-17D gázturbinára alapozva Corvette 1,7K konténeres erőművet állít elő nyílt területek-60 és +40 °C közötti környezeti hőmérséklet-tartományban.

Az együttműködési megállapodás részeként öt darab EGTE CORVET-1.7K került kifejlesztésre és összeszerelésre az MPP Energotekhnika gyártóüzemében. A vállalatok feladatai ebben a projektben a következőképpen oszlottak meg: Kawasaki szállította az M1A-17D gázturbinás motort és turbinavezérlő rendszereket, a Siemens AG szállította a nagyfeszültségű generátort. Az MPP Energotekhnika LLC blokktartályt, kipufogó- és levegőbeszívó berendezést, tápegység-vezérlő rendszert (beleértve a SHUVGm gerjesztőrendszert is), elektromos berendezéseket - fő- és segédberendezéseket gyárt, az összes rendszert kiegészíti, komplett erőműveket szerel össze és szállít, valamint értékesít. Folyamatirányító rendszer.

Az EGTES Corvette-1.7K átment az osztályközi teszteken, és a PJSC Gazprom létesítményeiben ajánlott használni. A gázturbinás erőművet az LLC MPP Energotekhnika fejlesztette ki a PJSC Gazprom műszaki előírásai szerint a PJSC Gazprom és az Ügynökség Tudományos és Műszaki Együttműködési Programja keretében. természeti erőforrásokés Japán energiaipara.

Turbina 10 MW CCGT-hez az NRU MPEI-nél

A Kawasaki Heavy Industries Ltd. egy komplett GPB80D gázturbina egységet gyártott és szállított 7,8 MW névleges teljesítménnyel a moszkvai "MPEI" Nemzeti Kutatóegyetem számára. Az MPEI CHPP oktatási és praktikus, és elektromos áramot és hőt termel ipari méretekben, maga a Moszkvai Energiaintézet biztosítja ezeket és szállítja Moszkva közműhálózataiba.

A projektek földrajzának bővítése

A Kawasaki cég, felhívva a figyelmet a helyi energiafejlesztés előnyeire az elosztott termelés irányába, javasolta a minimális teljesítményű gázturbina-egységekkel történő projektek megvalósítását.

Mitsubishi Hitachi Power Systems

Az N-25 turbinák modellválasztéka 28-41 MW teljesítménytartományban kerül bemutatásra. A turbinagyártás teljes skáláját, beleértve a kutatás-fejlesztést és a távfelügyeleti központot, a japán Hitachiban található üzemben az MHPS (Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd.) végzi. Megalakulására 2014 februárjában került sor a gépgyártás elismert vezetőinek, a Mitsubishi Heavy Industries Ltd. termelő szektorainak összevonásának köszönhetően. és a Hitachi Ltd.

A H-25 modelleket világszerte széles körben alkalmazzák mind egyszerű ciklusú működésre a magas hatásfok miatt (34-37%), mind a kombinált ciklusú működésre 1x1 és 2x1 konfigurációkban 51-53%-os hatásfokkal. A magas hőmérsékletű kipufogógázokkal a gázturbinás blokk sikeresen bebizonyította, hogy kogenerációs üzemmódban is működik, több mint 80%-os mérőállomási hatásfokkal.

A széles kapacitású gázturbinák gyártásában szerzett hosszú távú kompetenciák és az egytengelyes ipari turbinák átgondolt tervezése az N-25-öt nagy megbízhatósággal, több mint 99%-os rendelkezésre állási arány mellett különbözteti meg. A modell teljes üzemideje 2016 második felében meghaladta a 6,3 millió órát. A modern gázturbinás egység vízszintes axiális csatlakozóval készült, amely biztosítja a könnyű karbantartást, valamint a forró út egyes részei cseréjét. a működés helyszíne.

Az ellenáramú csőgyűrűs égéskamra stabil égést biztosít különféle tüzelőanyagokon, mint például földgáz, gázolaj, cseppfolyósított kőolaj, füstgázok, kokszolókemence gáz, stb. , valamint a gáz-levegő keverék (DLN) száraz alacsony kibocsátású előkeverése. A H-25 gázturbinás motor egy 17 fokozatú axiális áramlású kompresszor, amely egy háromfokozatú aktív turbinához kapcsolódik.

Az N-25 gázturbina blokk megbízható működésére az oroszországi kisméretű termelési létesítményekben példa a Tatár Köztársaságban, Mengyelejevszkben található Ammoniy JSC üzem saját szükségleteit szolgáló kapcsolt energiatermelő egység részeként történő üzemeltetése. A kapcsolt energiatermelő blokk 24 MW villamos energiát és 50 t/h gőzt (390°C / 43 kg/cm3) lát el a termelő telephelyen. 2017 novemberében a helyszínen sikeresen elvégezték a turbinás égésrendszer első ellenőrzését, amely megerősítette a gép alkatrészeinek és szerelvényeinek megbízható működését magas hőmérsékleten.

Az olaj- és gázszektorban az N-25 gázturbinás blokkokat használták a Sakhalin Energy Investment Company Ltd. Sakhalin II szárazföldi feldolgozó komplexumának (OPF) telephelyének üzemeltetésére. Az OPF Juzsno-Szahalinszktól 600 km-re északra található, a tengeri gázvezeték leszállási területén, és a vállalat egyik legfontosabb létesítménye, amely a gáz és a kondenzátum előkészítéséért felelős a vezetéken keresztül az olajexport terminálhoz történő szállításhoz és az LNG-kitermeléshez. növény. A technológiai komplexumban négy darab N-25 gázturbina található ipari működés 2008 óta. Az N-25 gázturbinás blokkon alapuló kapcsolt energiatermelő blokk maximálisan integrálva van az OPF komplex energiarendszerébe, így a turbina kipufogógázainak hőjét kőolaj-feldolgozási célokra használják fel.

A Siemens ipari gázturbinás generátorkészletei (a továbbiakban GTU-k) segítenek megbirkózni a dinamikusan fejlődő elosztott termelési piac nehézségeivel. A 4-66 MW egységnyi névleges teljesítményű gázturbinák teljes mértékben megfelelnek az ipari kombinált energiatermelés területén a magas követelményeknek, az üzemi hatásfok (akár 90%), az üzembiztonság, a karbantartási rugalmasság és a környezetbiztonság tekintetében, alacsony költségeket biztosítva. a teljes működési élettartam alatt és a beruházások magas megtérülése mellett. A Siemens cég ipari gázturbinás blokkok építésében és az ezekre épülő hőerőművek építésében szerzett tapasztalata több mint 100 éves múltra tekint vissza.

A 4-66 MW teljesítményű Siemens gázturbinás egységeket kis energiavállalatok, független áramtermelők (például ipari vállalkozások), valamint olaj- és gázipar. Az elosztott villamosenergia-termelő technológiák alkalmazása kombinált hőenergia-termeléssel lehetővé teszi a több kilométeres vezetékekbe történő beruházás elkerülését, az energiaforrás és az azt fogyasztó tárgy közötti távolság minimalizálását, valamint a fűtés lefedésével komoly költségmegtakarítást. ipari vállalkozásokés infrastrukturális létesítmények hővisszanyerés révén. Siemens gázturbinás egységre épülő szabványos mini-termikus erőmű minden olyan helyre építhető, ahol elérhető az üzemanyagforrás, vagy annak azonnali ellátása.

SGT-300 - névleges ipari gázturbinás egység elektromos teljesítmény 7,9 MW (lásd 1. táblázat), egyesíti az egyszerű, megbízható kialakítást és a legújabb technológiát.

1. táblázat. Az SGT-300 jellemzői a mechanikus hajtáshoz és az energiatermeléshez

Energiatermelés		Mechanikus hajtás
	7,9 MW	8 MW	9 MW
Teljesítmény ISO-ban
	Földgáz/folyékony üzemanyag/kettős tüzelőanyag és egyéb tüzelőanyagok kérésre; Automatikus üzemanyagcsere főről tartalékra, bármilyen terhelésnél
Ud. hőfogyasztás	11,773 kJ/kWh	10,265 kWh/kWh	10,104 kWh/kWh
Teljesítményturbina fordulatszáma		5750 - 12075 ford./perc	5750 - 12075 ford./perc
Tömörítési arány
Kipufogógáz áramlás
Kipufogógáz hőmérséklet	542 °C (1,008 °F)	491 °C (916 °F)	512 °C (954 °F)
NO X kibocsátás Gáz üzemanyag DLE rendszerrel

1) Elektromos 2) Tengelyre szerelhető

Rizs. 1. Az SGT-300 gázgenerátor tervezése

Ipari energiatermeléshez az SGT-300 gázturbinás egység egytengelyes változatát használják (lásd 1. ábra). Ideális kombinált hő- és villamosenergia-termeléshez (CHP). Az SGT-300 gázturbinás egység egy ipari gázturbinás egység, amelyet eredetileg termelésre terveztek, és a következő működési előnyökkel rendelkezik az üzemeltető szervezetek számára:

Elektromos hatásfok - 31%, ami átlagosan 2-3%-kal magasabb, mint a kisebb teljesítményű gázturbinás egységek hatásfoka, a magasabb hatásfok miatt érhető el gazdasági hatás a tüzelőanyag megtakarításáról;

A gázgenerátor DLE technológiát alkalmazó, alacsony kibocsátású száraz égéskamrával van felszerelve, amely lehetővé teszi a szabályozó dokumentumokban meghatározottaknál több mint 2,5-szer alacsonyabb NOx és CO kibocsátási szintek elérését;

A gázturbinás egység jó dinamikai tulajdonságokkal rendelkezik az egytengelyes kialakításnak köszönhetően, és biztosítja a generátor stabil működését, amikor a külső csatlakoztatott hálózat terhelése ingadozik;

A gázturbina ipari kialakítása hosszú élettartamot biztosít a nagyjavítások között, és szervezési szempontból optimális szervizmunka, amelyeket a működés helyén hajtanak végre;

SGT-300 alapú megoldás alkalmazása esetén jelentősen csökken az épület lábnyoma, valamint a beruházási költségek, beleértve az általános állomási gépészeti és elektromos berendezések beszerzését, telepítését és üzembe helyezését (2. ábra).

Rizs. 2. Az SGT-300 blokk tömeg- és méretjellemzői

A telepített SGT-300-as flotta teljes üzemideje több mint 6 millió óra, a vezető gázturbina üzemideje 151 ezer óra A rendelkezésre állási/rendelkezésre állási tényező 97,3%, a megbízhatósági tényező 98,2%.

Az OPRA (Hollandia) vezető beszállító energiarendszerek gázturbinák alapján. Az OPRA modern gázturbinás motorokat fejleszt, gyárt és forgalmaz körülbelül 2 MW teljesítménnyel. A társaság kiemelt tevékenysége az olaj- és gázipar számára villamos energia előállítása.

A megbízható OPRA OP16 motor nagyobb teljesítményt nyújt alacsonyabb költségek mellett és hosszabb élettartamot, mint bármely más turbina kategóriájában. A motor többféle folyékony és gáznemű tüzelőanyaggal működik. Az égésteret módosították, csökkentett szennyezőanyag-tartalommal a kipufogógázban. Az OPRA OP16 1,5-2,0 MW teljesítményű erőmű megbízható asszisztens lesz zord körülmények művelet.

Az OPRA gázturbinák tökéletes berendezések az autonóm elektromos és kisléptékű kapcsolt energiatermelő rendszerekben történő villamosenergia-termeléshez. A turbina kialakításának kidolgozása több mint tíz évig tartott. Az eredmény egy egyszerű, megbízható és hatékony gázturbinás motor, beleértve az alacsony károsanyag-kibocsátású modellt is.

Az OP16-ban a kémiai energia elektromos energiává történő átalakításának technológiájának megkülönböztető jellemzője a COFAR üzemanyag-keverék előállításának és ellátásának szabadalmaztatott vezérlőrendszere, amely minimális nitrogén- és szén-oxid-képződéssel, valamint minimális égési módokat biztosít. el nem égett üzemanyag-maradványok. A szabadalmaztatott geometria is eredeti radiális turbinaés egy cserélhető patron általános konzolos kialakítása, amely magában foglal egy tengelyt, csapágyakat, egy centrifugális kompresszort és egy turbinát.

Az "OPRA" és a "MES Engineering" cégek szakemberei koncepciót dolgoztak ki egy egyedi, egységes műszaki komplexum hulladék újrahasznosítás. Az Oroszországban évente keletkező 55-60 millió tonna szilárd hulladék egyötöde - 11,7 millió tonna - a fővárosi régióra esik (3,8 millió tonna - Moszkva, 7,9 millió tonna - Moszkva). Ugyanakkor 6,6 millió tonna háztartási hulladékot exportálnak Moszkvából a moszkvai körgyűrűn túlra. Így több mint 10 millió tonna szemét kerül a moszkvai régióba. 2013 óta a moszkvai régió 39 hulladéklerakójából 22-t bezártak, ezek helyére 13 hulladékválogató komplexumot kell telepíteni, amelyeket 2018-2019-ben helyeznek üzembe, valamint négy hulladékégetőt. Ugyanez a helyzet a legtöbb más régióban is előfordul. A nagyméretű hulladékfeldolgozó üzemek építése azonban nem mindig kifizetődő, ezért a hulladék-újrahasznosítás problémája nagyon aktuális.

Az egységes műszaki komplexum kidolgozott koncepciója a nagy megbízhatóságú és hatásfokú, teljesen radiális OPRA berendezéseket ötvözi a MES cég gázosítási/pirolízis rendszerével, amely lehetővé teszi a hatékony átalakítást. különféle típusok hulladékot (beleértve a szilárd hulladékot, olajiszapot, szennyezett talajt, biológiai és egészségügyi hulladékot, fahulladékot, talpfákat stb.) kiváló tüzelőanyaggá hő- és villamosenergia-termelésre. Hosszú távú együttműködés eredményeként egy 48 tonna/nap kapacitású, szabványosított hulladékfeldolgozó komplexum került kialakításra, amely jelenleg megvalósítási szakaszban van. (3. ábra).

Rizs. 3. 48 tonna/nap kapacitású szabványos hulladékfeldolgozó komplexum általános elrendezése.

A komplexum egy MES gázosító berendezést tartalmaz hulladéktárolóval, két OPRA gázturbinát összesen 3,7 MW és 9 MW hőteljesítménnyel, valamint különféle segéd- és védelmi rendszereket.

Egy ilyen komplexum megvalósítása 2 hektáros területen lehetővé teszi a különböző ipari és települési létesítmények autonóm energia- és hőellátásának lehetőségét, miközben megoldja a különböző típusú háztartási hulladékok újrahasznosításának kérdését.

A kifejlesztett komplex és a meglévő technológiák közötti különbségek a javasolt technológiák egyedi kombinációjából adódnak. A kis mennyiségben (2 t/h) elfogyasztott hulladék a telephely kis szükséges területével együtt lehetővé teszi a kihelyezést. ezt a komplexumot Közvetlenül kistelepülések, ipari vállalkozások stb. közelében, jelentősen megtakarítva a folyamatos hulladéklerakókba szállítást. A komplexum teljes autonómiája lehetővé teszi, hogy szinte bárhol elhelyezhető. A kidolgozott szabványos kialakítás, a moduláris szerkezetek és a berendezések maximális gyári készenléti foka lehetővé teszi az építési idő 1-1,5 évre való minimalizálását. Az új technológiák alkalmazása biztosítja a komplexum legmagasabb környezetbarát jellegét. A MES elgázosító egység egyidejűleg állítja elő az üzemanyag gáz- és folyékony frakcióit, és az OPA GTU kettős üzemanyag-jellegéből adódóan ezeket egyidejűleg alkalmazzák, ami növeli az üzemanyag rugalmasságát és az energiaellátás megbízhatóságát. Az OPRA gázturbinás egység alacsony üzemanyag-minőségi követelményei növelik a teljes rendszer megbízhatóságát. A MES telepítés akár 85%-os nedvességtartalmú hulladékok felhasználását teszi lehetővé, ezért nincs szükség hulladékszárításra, ami a teljes komplexum hatékonyságát növeli. Magas hőmérséklet Az OPRA gázturbina kipufogógázai megbízható hőellátást tesznek lehetővé melegvíz vagy gőz (akár 11 tonna gőz óránként 12 bar nyomáson). A projekt szabványos és méretezhető, amely lehetővé teszi bármilyen mennyiségű hulladék ártalmatlanítását.

A számítások azt mutatják, hogy a villamosenergia-termelés költsége 0,01-0,03 euró/1 kWh, ami magas értéket mutat. gazdasági hatékonyság projekt. Ezzel az OPRA cég ismét megerősítette, hogy a felhasznált tüzelőanyagok körének bővítésére és az üzemanyag-rugalmasság növelésére, valamint fejlesztése során a „zöld” technológiák maximális kihasználására helyezi a hangsúlyt.