Principiul de funcționare al GTU. Cum diferă eficiența unităților cu turbine cu gaz de eficiența unităților cu turbine cu gaz pentru centralele electrice interne și străine?Cum se leagă puterea unităților de putere ale centralelor electrice cu temperatura ambientală?

Gritsyna V.P.

Datorită creșterii multiple a tarifelor la energie electrică în Rusia, multe întreprinderi iau în considerare construirea propriilor centrale electrice de mică putere. Într-o serie de regiuni sunt dezvoltate programe pentru construcția de centrale termice mici sau mini, în special pentru înlocuirea cazanelor învechite. Într-o nouă centrală termică la scară mică, unde rata de utilizare a combustibilului ajunge la 90% cu utilizarea completă a corpului în producție și încălzire, costul energiei electrice primite poate fi semnificativ mai mic decât costul energiei electrice primite de la rețea.

Atunci când iau în considerare proiecte pentru construcția de centrale termice mici, inginerii energetici și specialiștii întreprinderilor se ghidează după indicatorii atinși în sectorul energetic mare. Îmbunătățirea constantă a turbinelor cu gaz (GTU) pentru utilizare în generarea de energie la scară largă a făcut posibilă creșterea eficienței acestora la 36% sau mai mult, iar utilizarea unui ciclu combinat abur-gaz (CCG) a crescut eficiența electrică a centrale termice la 54%-57%.
Cu toate acestea, în producția de energie la scară mică, este inadecvat să se ia în considerare posibilitatea utilizării schemelor complexe de cicluri combinate ale unităților CCGT pentru producerea de energie electrică. În plus, turbinele cu gaz în comparație cu motoare pe gaz, ca acționări ale generatoarelor electrice, pierd semnificativ în caracteristicile de eficiență și performanță, în special la puteri mici (mai puțin de 10 MW). Întrucât în ​​țara noastră nici turbinele cu gaz, nici motoarele cu piston cu gaz nu au devenit încă răspândite în producția de energie staționară mică, alegerea unei soluții tehnice specifice pune o problemă semnificativă.
Această problemă este relevantă și pentru energia pe scară largă, de exemplu. pentru sistemele de alimentare. În modern conditii economice, in lipsa fondurilor pentru constructia de mari centrale electrice conform proiectelor invechite, care pot include deja proiect intern CCGT 325 MW, proiectat acum 5 ani. Sistemele energetice și RAO UES din Rusia ar trebui să acorde o atenție deosebită dezvoltării energiei la scară mică, la ale cărei instalații pot fi testate noi tehnologii, care vor permite să înceapă revigorarea instalațiilor de construcție de mașini și turbine interne și trecerea la capacități mai mari. în viitor.
În ultimul deceniu, în străinătate au fost construite mari centrale termice alimentate pe motorină sau pe gaz, cu o capacitate de 100-200 MW. Eficiența electrică a centralelor cu motoare diesel sau pe gaz (DTEPS) ajunge la 47%, ceea ce depășește indicatorii instalațiilor cu turbine cu gaz (36%-37%), dar este inferioară indicatorilor centralelor CCGT (51%-57%). Centralele CCGT includ o gamă largă de echipamente: turbină cu gaz, cazan de căldură reziduală, turbină cu abur, condensator, sistem de tratare a apei (plus un compresor booster dacă este ars gaz natural presiune joasă sau medie. Generatoarele diesel pot funcționa cu combustibil greu, care este de 2 ori mai ieftin decât combustibilul pentru turbine cu gaz și pot funcționa cu gaz de joasă presiune fără utilizarea compresoarelor de amplificare. Potrivit S.E.M.T. PIELSTICK, costurile totale pe 15 ani pentru operarea unei centrale diesel cu o capacitate de 20 MW sunt de 2 ori mai mici decat la o centrala termica cu turbina cu gaz de aceeasi putere cand ambele centrale folosesc combustibil lichid.
Un producător rus promițător de unități de putere diesel de până la 22 MW este Uzina de Construcție de Mașini Bryansk, care oferă clienților unități de putere cu eficiență crescută de până la 50% pentru funcționare atât cu combustibil greu cu o vâscozitate de până la 700 cSt la 50 C, cât și un conținut de sulf de până la 5% și pentru funcționare cu combustibil gazos.
Opțiunea unei centrale termice mari diesel poate fi de preferată unei centrale cu turbină cu gaz.
În producția de energie electrică la scară mică, cu capacități unitare mai mici de 10 MW, avantajele generatoarelor diesel moderne sunt și mai pronunțate.
Să luăm în considerare trei opțiuni pentru centralele termice cu turbine cu gaz și motoare cu piston cu gaz.

Centrală de cogenerare care funcționează la sarcină nominală non-stop cu cazane de căldură reziduală pentru alimentare cu căldură sau cu abur.

O centrală termică, un generator electric și un cazan de căldură reziduală, care funcționează doar ziua, iar noaptea căldura este furnizată de la un rezervor de stocare a apei calde.

O centrală termică care produce numai energie electrică fără a folosi căldura gazelor de ardere.

Factorul de utilizare a combustibilului din primele două opțiuni de centrale electrice (cu eficiențe electrice diferite) datorită alimentării cu căldură poate ajunge la 80%-94%, atât în ​​cazul turbinelor cu gaz, cât și în cazul acționărilor cu motor.
Eficiența tuturor opțiunilor centralelor electrice depinde de fiabilitatea și eficiența, în primul rând, a „primului stadiu” - acționarea generatorului electric.
Pasionații de turbine cu gaz mici militează pentru utilizarea lor pe scară largă, invocând densități mai mari de putere. De exemplu, în [1] se raportează că Elliot Energy Systems (în 1998-1999) creează o rețea de distribuție de 240 de distribuitori în America de Nord furnizarea de suport de inginerie și service pentru vânzarea de „micro” turbine cu gaz. Sistemul de alimentare a comandat fabricarea unei turbine de 45 kW, care urma să fie gata de livrare în august 1998. De asemenea, a indicat că randamentul turbinei ajunge la 17%, și se observă că fiabilitatea turbinelor cu gaz este mai mare decât cea a generatoarelor diesel.
Această afirmație este exact invers!
Dacă te uiți la masă. 1. atunci vom vedea că într-o gamă atât de largă de la sute de kW la zeci de MW, eficiența motorului de acţionare este cu 13% -17% mai mare. Resursa indicată a motorului companiei „Vyartsilia” înseamnă o resursă garantată până la maximum revizuire. Durata de viață a noilor turbine cu gaz este o resursă calculată, confirmată prin teste, dar nu și prin statistici de funcționare în funcționare reală. Potrivit numeroaselor surse, resursele turbinelor cu gaz sunt de 30-60 de mii de ore, scăzând pe măsură ce puterea scade. Durata de viață a motoarelor diesel fabricate în străinătate este de 40-100 de mii de ore sau mai mult.

tabelul 1
Principalii parametri tehnici ai antrenărilor generatoarelor electrice
Centrală electrică cu turbină cu gaz G, centrală generatoare cu piston cu gaz D din Vyartsilia.
D - motorina din catalogul Gazprom
*Presiune minimă necesară a gazului combustibil=48 ata!!
Caracteristici de performanta
Eficiența electrică (și puterea) Potrivit companiei Vyartsilya, atunci când sarcina este redusă de la 100% la 50%, eficiența unui generator electric acționat de un motor pe gaz se schimbă puțin.
Eficiența unui motor pe gaz rămâne practic neschimbată până la 25 °C.
Puterea turbinei cu gaz scade uniform de la -30 °C la +30 °C.
La temperaturi peste 40 °C, reducerea puterii turbinei cu gaz (față de valoarea nominală) este de 20%.
Timpul de începere motorul pe gaz de la 0 la 100% sarcină este mai puțin de un minut și urgență în 20 de secunde. Este nevoie de aproximativ 9 minute pentru a porni o turbină cu gaz.
Presiunea de alimentare cu gaz pentru o turbină cu gaz ar trebui să fie 16-20 bar.
Presiunea gazului din rețea pentru un motor pe gaz poate fi de 4 bar (abs) și chiar de 1,15 bar pentru un motor de 175 SG.
Cheltuieli de capital la o centrală termică cu o capacitate de aproximativ 1 MW, potrivit specialiştilor din Vyartsilia, acestea sunt 1400 USD/kW pentru o centrală cu turbină pe gaz şi 900 USD/kW pentru o centrală cu piston pe gaz.

Aplicare cu ciclu combinat la centralele termice mici, prin instalarea unei turbine cu abur suplimentare este nepractică, deoarece dublează cantitatea de echipamente termomecanice, suprafața halei de turbine și numărul de personal de service, crescând în același timp puterea de numai 1,5 ori.
Când puterea unității CCGT este redusă de la 325 MW la 22 MW, conform datelor centralei NPP „Mashproekt” (Ucraina, Nikolaev), eficiența ceremonială a centralei scade de la 51,5% la 43,6%.
Eficiența unei unități de alimentare diesel (folosind combustibil gazos) cu o capacitate de 20-10 MW este de 43,3%. Rețineți că vara, la centralele de cogenerare cu unitate diesel, alimentarea cu apă caldă poate fi asigurată de la sistemul de răcire a motorului.
Calculele privind competitivitatea centralelor pe bază de motoare pe gaz au arătat că costul energiei electrice la centralele mici (1-1,5 MW) este de aproximativ 4,5 cenți / kWh), iar la mare 32-40 MW cu motoarele pe gaz 3, 8 US cenți/kWh.
Conform unei metode de calcul similare, electricitatea de la o centrală nucleară în condensare costă aproximativ 5,5 cenți SUA/kWh. , iar cărbunele IES este de aproximativ 5,9 cenți. SUA/kWh Comparativ cu un CPP pe cărbune, o stație cu motoare pe gaz generează electricitate cu 30% mai ieftină.
Costul energiei electrice produsă de microturbine, conform altor surse, este estimat la 0,06 USD la 0,10 USD/kWh.
Prețul așteptat pentru un generator complet cu turbină cu gaz de 75 kW (SUA) este de 40.000 USD, ceea ce corespunde costului unitar pentru centralele electrice mai mari (mai mult de 1000 kW). Marele avantaj al unităților de putere cu turbine cu gaz au dimensiuni mai mici și de 3 sau mai multe ori mai ușoare.
Rețineți că costul unitar al unităților generatoare de energie electrică producție rusească pe baza motoarelor de automobile cu o putere de 50-150 kW poate fi de câteva ori mai mică decât unitățile turbo menționate (SUA), ținând cont de producția de serie a motoarelor și de costul mai mic al materialelor.
Iată opinia experților danezi care le evaluează experiența în implementarea centralelor electrice mici.
„Investiția într-o centrală electrică pe gaz natural finalizată la cheie, cu o capacitate de 0,5-40 MW, se ridică la 6,5-4,5 milioane DKK per 1 MW (1 coroană era aproximativ egală cu 1 rublă în vara anului 1998) O centrală de cogenerare cu ciclu combinat cu o capacitatea sub 50 MW va atinge un randament electric de 40-44%.
Costurile de exploatare pentru uleiurile lubrifiante, întreținere iar întreţinerea personalului la termocentrale ajunge la 0,02 coroane la 1 kWh produs de turbinele cu gaz. Pentru centralele de cogenerare cu motoare pe gaz, costurile de operare sunt de aproximativ 0,06 date. CZK per 1 kWh La prețurile curente ale energiei electrice din Danemarca, performanța ridicată a motoarelor pe gaz compensează mai mult decât costurile de operare mai mari ale acestora.
Experții danezi consideră că majoritatea centralelor termice cu o capacitate sub 10 MW vor fi echipate cu motoare pe gaz în următorii ani”.

concluzii
Estimările de mai sus ar părea să arate fără ambiguitate avantajele unei acționări cu motor pentru centralele de putere redusă.
Cu toate acestea, în prezent, puterea motorului propus de producție rusă pe gaz natural nu depășește puterea de 800 kW-1500 kW (instalația RUMO, Uzina de construcție de mașini N-Novgorod și Kolomna), iar mai multe fabrici pot oferi mai multe unități turbo de putere.
Două plante în Rusia: plantă numită după. Klimova (Sankt. Petersburg) și Perm Motors sunt pregătite să furnizeze unități complete mini-CHP cu cazane de căldură reziduală.
În cazul organizării unei regionale centru de service problemele de întreținere și reparare a turbinelor mici cu turbine pot fi rezolvate prin înlocuirea turbinei cu una de rezervă în 2-4 ore și repararea ulterioară a acesteia în condițiile de fabrică ale centrului tehnic.

Eficiența turbinelor cu gaz poate fi crescută în prezent cu 20-30% prin utilizarea puterii de injectare a aburului într-o turbină cu gaz (ciclu STIG sau ciclu combinat de gaz într-o turbină). Acest solutie tehnica a fost verificat în testele de teren la scară largă din anii precedenți centrală electrică„Vodoley” din Nikolaev (Ucraina) CNE „Mashproekt” și PA „Zarya”, ceea ce a făcut posibilă creșterea puterii unității de turbină de la 16 la 25 MW, iar eficiența a fost crescută de la 32,8% la 41,8%.
Nimic nu ne împiedică să transferăm această experiență la capacități mai mici și să implementăm astfel unități CCGT furnizate în serie. În acest caz, randamentul electric este comparabil cu cel al motoarelor diesel, iar densitatea puterii crește atât de mult încât costurile de capital pot fi cu 50% mai mici decât în ​​centralele de cogenerare pe gaz, ceea ce este foarte atractiv.

Această revizuire a fost efectuată cu scopul de a arăta: că atunci când se iau în considerare opțiunile pentru construcția de centrale electrice în Rusia și, cu atât mai mult, direcțiile pentru crearea unui program pentru construcția de centrale electrice, este necesar să se ia în considerare opțiunile nu individuale care poate oferi organizații de proiectare, dar o gamă largă de probleme ținând cont de capacitățile și interesele producătorilor de echipamente autohtone și regionale.

Literatură

1. Power Value, Vol.2, No.4, iulie/august 1998, SUA, Ventura, CA.
Piața pentru turbine mici
Stan Price, Northwest Energy Efficiency Council, Seattle, Washington și Portland, Oregon
2. Noi direcții de producere a energiei în Finlanda
ASKO VUORINEN, Conf. univ. tehnologie. Științe, JSC Vyartsila NSD Corporation, „ENERGETIK” -11.1997. p.22
3. Incalzire centrala. Cercetare și dezvoltare tehnologică în Danemarca. Ministerul Energiei. Administrația Energetică, 1993
4. CENTRALE DIESEL. S.E.M.T. PIELSTICK. POWERTEK 2000 Exhibition Prospect, 14-17 martie 2000
5. Centrale electrice și unități electrice recomandate pentru utilizare la unitățile OAO GAZPROM. CATALOG. Moscova 1999
6. Diesel centrala electrica. Perspectiva SA „Uzina de construcții de mașini Bryansk”. 1999 Prospect de expozitie POWERTEK 2000/
7. NK-900E Centrală termică bloc-modulară. Complexul științific și tehnic SA Samara poartă numele. N.D. Kuznetsova. prospectul expoziției POWERTEK 2000

O turbină termică continuă în care energie termală gazul comprimat și încălzit (de obicei produse de ardere a combustibilului) este transformat în lucru mecanic de rotație pe arbore; este un element structural al unui motor cu turbină cu gaz.

Încălzirea gazului comprimat are loc de obicei în camera de ardere. De asemenea, este posibil să se efectueze încălzirea într-un reactor nuclear etc. Turbinele cu gaz au apărut pentru prima dată la sfârșitul secolului al XIX-lea. ca motor cu turbină cu gaz și ca proiectare erau aproape de o turbină cu abur. O turbină cu gaz este din punct de vedere structural o serie de jante staționare ale paletelor dispuse ordonat ale aparatului de duză și jante rotative ale rotorului, care, ca rezultat, formează partea de curgere. Etapa turbinei este un aparat cu duză combinat cu un rotor. Etapa constă dintr-un stator, care include părți staționare (carcasă, lame de duză, inele de bandaj) și un rotor, care este un set de părți rotative (cum ar fi lamele rotative, discuri, arbore).

Clasificarea turbinelor cu gaz se realizează în funcție de mulți caracteristici de proiectare: în funcție de direcția fluxului de gaz, numărul de trepte, metoda de utilizare a diferenței de căldură și metoda de alimentare cu gaz la rotor. Pe baza direcției fluxului de gaz, turbinele cu gaz pot fi distinse între axiale (cele mai frecvente) și radiale, precum și diagonale și tangențiale. La turbinele axiale cu gaz, fluxul în secțiunea meridională este transportat în primul rând de-a lungul întregii axe a turbinei; V turbine radiale, dimpotrivă, perpendicular pe ax. Turbinele radiale sunt împărțite în centripete și centrifuge. Într-o turbină diagonală, gazul curge la un anumit unghi față de axa de rotație a turbinei. Rotorul unei turbine tangenţiale nu are pale; astfel de turbine sunt utilizate pentru debite foarte mici de gaz, de obicei în instrumente de masura. Turbinele cu gaz vin în tipuri simple, duble și cu mai multe trepte.

Numărul de trepte este determinat de mulți factori: scopul turbinei, proiectarea acesteia, puterea totală dezvoltată de o treaptă, precum și căderea de presiune care se declanșează. După metoda de utilizare a diferenței de căldură disponibilă, se face distincția între turbinele cu trepte de viteză, în care doar debitul se rotește în rotor, fără modificarea presiunii (turbine active), și turbinele cu trepte de presiune, în care presiunea scade atat in aparatul duzei cat si pe paletele rotorului (turbine cu jet). În turbinele cu gaz parțiale, gazul este furnizat rotorului de-a lungul unei părți a circumferinței aparatului cu duză sau de-a lungul întregii sale circumferințe.

Într-o turbină cu mai multe etape, procesul de conversie a energiei constă dintr-un număr de procese secvenţiale în etape individuale. Gazul comprimat și încălzit este furnizat canalelor interlame ale aparatului duzei la o viteză inițială, unde, în timpul procesului de expansiune, o parte din diferența de căldură disponibilă este convertită în energia cinetică a jetului de ieșire. O expansiune suplimentară a gazului și conversia transferului de căldură în lucru util are loc în canalele inter-lame ale rotorului. Fluxul de gaz, care acționează asupra palelor rotorului, creează cuplu pe arborele principal al turbinei. În acest caz, viteza absolută a gazului scade. Cu cât această viteză este mai mică, cu atât majoritatea energia gazoasă a fost transformată în lucru mecanic pe arborele turbinei.

Eficiența caracterizează eficiența turbinelor cu gaz, care este raportul dintre munca îndepărtată de pe arbore și energia gazului disponibil în fața turbinei. Eficiența efectivă a turbinelor moderne cu mai multe trepte este destul de mare și ajunge la 92-94%.

Principiul de funcționare al unei turbine cu gaz este următorul: gazul este pompat în camera de ardere de către un compresor, amestecat cu aer, formează un amestec de combustibil și este aprins. Produsele de ardere rezultate cu o temperatură ridicată (900-1200 ° C) trec prin mai multe rânduri de pale montate pe arborele turbinei și duc la rotația turbinei. Energia mecanică rezultată a arborelui este transmisă printr-o cutie de viteze la un generator care generează electricitate.

Energie termală Gazele care ies din turbina intră în schimbătorul de căldură. De asemenea, în loc de a produce energie electrică, energia mecanică a turbinei poate fi folosită pentru a acționa diverse pompe, compresoare etc. Cel mai des folosit combustibil pentru turbinele cu gaz este gazul natural, deși acest lucru nu poate exclude posibilitatea utilizării altor combustibili gazoși. Dar, în același timp, turbinele cu gaz sunt foarte capricioase și impun cerințe sporite asupra calității pregătirii sale (sunt necesare anumite incluziuni mecanice și umiditate).

Temperatura gazelor emanate din turbină este de 450-550 °C. Raportul cantitativ dintre energia termică și energia electrică pentru turbinele cu gaz variază de la 1,5: 1 la 2,5: 1, ceea ce face posibilă construirea de sisteme de cogenerare care diferă prin tipul de lichid de răcire:

1) utilizarea directă (directă) a gazelor de evacuare fierbinți;
2) producerea de abur de joasă sau medie presiune (8-18 kg/cm2) într-un cazan extern;
3) producerea de apă caldă (mai bună când temperatura necesară depășește 140 °C);
4) producție de abur de înaltă presiune.

Oamenii de știință sovietici B. S. Stechkin, G. S. Zhiritsky, N. R. Briling, V. V. Uvarov, K. V. Kholshchevikov, I. I. Kirillov și alții au avut o mare contribuție la dezvoltarea turbinelor cu gaz, crearea de turbine cu gaz pentru unități de turbine cu gaz staționare și mobile a realizat companii străine(Swiss Brown-Boveri, unde a lucrat celebrul om de știință slovac A. Stodola, și Sulzer, American General Electric etc.).

ÎN dezvoltare ulterioară turbinele cu gaz depinde de posibilitatea creșterii temperaturii gazului în fața turbinei. Acest lucru se datorează creării de noi materiale rezistente la căldură și sisteme de răcire fiabile pentru lamele de lucru, cu îmbunătățiri semnificative în partea de curgere etc.

Datorită tranziției pe scară largă din anii 1990. Turbinele cu gaz au ocupat un segment semnificativ de piață pentru utilizarea gazului natural ca principal combustibil pentru generarea de energie electrică. Cu toate că eficienta maxima echipamentele se realizează la puteri de 5 MW și mai mari (până la 300 MW), unii producători produc modele în intervalul 1-5 MW.

Turbinele cu gaz sunt folosite în aviație și centrale electrice.

• Anterior: ANALIZOR DE GAZ
• Ca urmare a: MOTOR PE GAZ

Categorie: Industrie pe G 

Articolul descrie modul în care se calculează eficiența celei mai simple turbine cu gaz și oferă tabele cu diferite turbine cu gaz și turbine cu gaz cu ciclu combinat pentru a compara eficiența acestora și alte caracteristici.

În domeniul utilizării industriale a turbinelor cu gaz și a tehnologiilor cu ciclu combinat, Rusia este semnificativ în urma țărilor avansate ale lumii.

Lideri mondiali în producția de centrale pe gaz și cu ciclu combinat de mare putere: GE, Siemens Wistinghouse, ABB - au atins valori de putere unitare a turbinelor cu gaz de 280-320 MW și o eficiență de peste 40%, cu o utilizare. suprastructură de putere cu abur în ciclu combinat (numit și binar) - putere de 430- 480 MW cu eficiență de până la 60%. Dacă aveți întrebări despre fiabilitatea unităților CCGT, citiți articolul.

Aceste cifre impresionante servesc drept linii directoare în determinarea căilor de dezvoltare pentru industria rusă de inginerie energetică.

Cum se determină randamentul unei turbine cu gaz?

Iată câteva formule simple pentru a arăta care este eficiența unei instalații cu turbine cu gaz:

Puterea internă a turbinei:

• Nт = Gух * Lт, unde Lт – funcționarea turbinei, Gух – debitul gazelor de eșapament;

Puterea internă a turbinei cu gaz:

• Ni gtu = Nt – Nk, unde Nk este puterea internă a compresorului de aer;

Puterea efectivă a turbinei cu gaz:

• Neeff = Ni gtu * eficiență mech, eficiență mech - eficiența asociată cu pierderile mecanice în rulmenți, poate fi luată 0,99

Energie electrică:

• Nel = Ne * Eg eficiență, unde Eg eficiență este randamentul asociat cu pierderile în generatorul electric, putem lua 0,985

Căldura combustibil disponibilă:

• Q run = Gtop * Qrn, unde Gtop este consumul de combustibil, Qrn este căldura de lucru mai scăzută a arderii combustibilului

Eficiența electrică absolută a unei unități cu turbină cu gaz:

• Eficiență = Nel/Q disp

Eficiența CCGT este mai mare decât eficiența GTUîntrucât instalația de abur-gaz folosește căldura gazelor de eșapament ale unității cu turbină cu gaz. Un cazan de căldură reziduală este instalat în spatele turbinei cu gaz în care căldura din gazele de evacuare ale turbinei cu gaz este transferată în fluidul de lucru (apa de alimentare), aburul generat este trimis la turbina cu abur pentru a genera energie electrică și căldură.

Citeste si: Cum să alegeți o unitate cu turbină cu gaz pentru o stație cu o unitate CCGT

Eficiența unei unități CCGT este de obicei reprezentată de raportul:

• Eficiență PSU = Eficiență GTU*B+(Eficiență 1-GTU*B)*Eficiență PSU

B – gradul de binaritate al ciclului

Eficiența PSU - eficiența centralei cu abur

• B = Qks/(Qks+Qku)

Qкс – căldura combustibilului ars în camera de ardere a unei turbine cu gaz

Qку – căldura combustibilului suplimentar ars în cazanul de căldură reziduală

Se observă că dacă Qky = 0, atunci B = 1, adică instalarea este complet binară.

Influența gradului de binaritate asupra eficienței unităților CCGT

B	Eficiența GTU	Eficiența câinelui	Eficiența PGU
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

Să prezentăm secvențial tabelele cu caracteristicile de eficiență ale unității cu turbină cu gaz și, după acestea, performanța unităților cu turbină cu gaz cu ciclu combinat cu aceste mașini cu gaz și să comparăm eficiența unei unități individuale de turbină cu gaz și eficiența ciclului combinat. unitate cu turbină cu gaz.

Caracteristicile turbinelor moderne cu gaz puternice

Turbine cu gaz ABB

Caracteristică	Model GTU
	GT26GTU cu reîncălzire	GT24GTU cu reîncălzire
Putere ISO MW	265	183
Eficiență %	38,5	38,3
	30	30
	562	391
	1260	1260
	610	610
	50	50

Centrale cu ciclu combinat cu turbine cu gaz ABB

Turbine cu gaz GE

Caracteristică	Model GTU
	MS7001FA	MS9001FA	MS7001G	MS9001G
Putere ISO MW	159	226,5	240	282
Eficiență %	35,9	35,7	39,5	39,5
Raportul presiunii compresorului	14,7	14,7	23,2	23,2
Debitul fluidului de lucru la evacuarea turbinei cu gaz kg/s	418	602	558	685
Temperatura inițială, în fața lamelor de lucru 1 lingură. CU	1288	1288	1427	1427
Temperatura fluidului de lucru la evacuarea C	589	589	572	583
Frecvența de rotație a generatorului 1/s	60	50	60	50

Citeste si: De ce să construim centrale termice cu ciclu combinat? Care sunt avantajele centralelor pe gaz cu ciclu combinat.

Centrale cu ciclu combinat cu turbine cu gaz GE

Caracteristică	Model GTU
	MS7001FA	MS9001FA	MS7001G	MS9001G
Compoziția părții turbinei cu gaz a unității CCGT	1xMS7001FA	1xMS9001FA	1xMS9001G	1xMS9001H
Model CCGT	S107FA	S109FA	S109G	S109H
Putere CCGT MW	259.7	376.2	420.0	480.0
Eficiența CCGT %	55.9	56.3	58.0	60.0

Turbine cu gaz de la Siemens

Caracteristică	Model GTU
	V64.3A	V84.3A	V94.3A
Putere ISO MW	70	170	240
Eficiență %	36,8	38	38
Raportul presiunii compresorului	16,6	16,6	16,6
Debitul fluidului de lucru la evacuarea turbinei cu gaz kg/s	194	454	640
Temperatura inițială, în fața lamelor de lucru 1 lingură. CU	1325	1325	1325
Temperatura fluidului de lucru la evacuarea C	565	562	562
Frecvența de rotație a generatorului 1/s	50/60	60	50

Centrale cu ciclu combinat cu turbine cu gaz Siemens

Turbine cu gaz Westinghouse-Mitsubishi-Fiat

Caracteristică	Model GTU
	501F	501G	701F	701G1	701G2
Putere ISO MW	167	235,2	251,1	271	308
Eficiență %	36,1	39	37	38,7	39
Raportul presiunii compresorului	14	19,2	16,2	19	21
Debitul fluidului de lucru la evacuarea turbinei cu gaz kg/s	449,4	553,4	658,9	645	741
Temperatura inițială, în fața lamelor de lucru 1 lingură. CU	1260	1427	1260	1427	1427
Temperatura fluidului de lucru la evacuarea C	596	590	569	588	574
Frecvența de rotație a generatorului 1/s	60	60	50	50	50

La fel ca un motor diesel sau pe benzină, o turbină cu gaz este un motor cu ardere internă cu un ciclu de lucru de admisie-compresie-combustie (expansiune)-evacuare. Dar mișcarea de bază este semnificativ diferită. Corpul de lucru al unei turbine cu gaz se rotește, iar într-un motor cu piston se mișcă înainte și înapoi.

Principiul de funcționare al unei turbine cu gaz este prezentat în figura de mai jos. Mai întâi, aerul este comprimat de un compresor, apoi aerul comprimat este furnizat în camera de ardere. Aici combustibilul arde continuu, producand gaze cu temperatura si presiune ridicata. Din camera de ardere, gazul, care se extinde în turbină, presează paletele și rotește rotorul turbinei (un arbore cu rotoare sub formă de discuri care poartă palete de lucru), care, la rândul său, rotește din nou arborele compresorului. Energia rămasă este îndepărtată prin arborele de operare.

Caracteristicile turbinelor cu gaz

Tipuri de turbine cu gaz după proiectare și scop

Cel mai elementar tip de turbină cu gaz este cel care creează împingere de către un curent cu jet și este, de asemenea, cel mai simplu în design.
Acest motor este potrivit pentru aeronavele care zboară de mare vitezăși este folosit în avioanele supersonice și avioanele de luptă.

Acest tip are o turbină separată în spatele motorului cu turboreacție, care învârte un ventilator mare în față. Acest ventilator crește fluxul de aer și curentul de aer.
Acest tip este zgomot redus și economic la viteze subsonice, motiv pentru care turbinele cu gaz de acest tip sunt folosite pentru a alimenta motoarele de avioane de pasageri.

Această turbină cu gaz produce putere ca cuplu, turbina și compresorul împărțind un arbore comun. O parte din puterea utilă a turbinei este utilizată pentru a roti axul compresorului, iar restul energiei este transferată la arborele de lucru.
Acest tip este utilizat atunci când este necesară o viteză de rotație constantă, de exemplu, ca un generator.

La acest tip, o a doua turbină este plasată după turbina generatoare de gaz și forța de rotație este transmisă acesteia de către curentul cu jet. Această turbină din spate se numește turbină de putere. Deoarece arborii turbinei de putere și compresorului nu sunt conectați mecanic, viteza de rotație a arborelui de lucru este reglabilă liber. Potrivit ca un motor mecanic cu o gamă largă de viteze de rotație.
Acest tip este utilizat pe scară largă în avioanele și elicopterele cu elice, precum și în aplicații precum acționările pompe/compresor, motoare principale marine, acționări generatoare etc.

Ce este o turbină cu gaz din seria GREEN?

Filosofia pe care Kawasaki a urmat-o în domeniul turbinelor cu gaz de la dezvoltarea primei noastre turbine cu gaz în 1972 ne-a permis să oferim clienților echipamente din ce în ce mai avansate, mai eficiente din punct de vedere energetic și mai ecologice. Ideile încorporate în produsele noastre au fost foarte apreciate de piața mondială și ne-au permis să acumulăm referințe pentru peste 10.000 de turbine (la sfârșitul lunii martie 2014) ca parte a generatoarelor de rezervă și a sistemelor de cogenerare.
Turbinele cu gaz Kawasaki au fost întotdeauna un mare succes și pentru a demonstra în continuare angajamentul nostru față de acest principiu, le-am dat noul nume „Turbine cu gaz VERDE”.

Dezvoltarea de noi tipuri de turbine cu gaz, rata în creștere a cererii de gaz în comparație cu alte tipuri de combustibil și planurile la scară largă ale consumatorilor industriali de a-și crea propriile capacități determină un interes tot mai mare pentru construcția de turbine cu gaz.

R Piața de producție la scară mică are perspective mari de dezvoltare. Experții prevăd o creștere a cererii de energie distribuită de la 8% (în prezent) la 20% (până în 2020). Această tendință se explică prin tariful relativ scăzut pentru energie electrică (de 2-3 ori mai mic decât tariful pentru energia electrică dintr-o rețea centralizată). În plus, potrivit lui Maxim Zagornov, membru al consiliului general al Business Russia, președinte al Asociației Energiei Mici din Urali, director al grupului de companii MKS, generarea la scară mică este mai fiabilă decât generarea în rețea: în cazul a unui accident pe rețeaua externă, furnizarea de energie electrică nu se oprește. Un avantaj suplimentar al energiei descentralizate este viteza de punere în funcțiune: 8-10 luni, spre deosebire de 2-3 ani pentru crearea și conectarea liniilor de rețea.

Denis Cherepanov, co-președinte al comitetului pentru energie Business Russia, susține că viitorul este al propriei noastre generații. Potrivit prim-vicepreședintelui Comitetului Dumei de Stat pentru energie, Serghei Yesyakov, în cazul energiei distribuite în lanțul „consumator de energie”, veriga decisivă este consumatorul, și nu sectorul energetic. Atunci când își generează propria energie electrică, consumatorul declară puterea necesară, configurațiile și chiar tipul de combustibil, economisind în același timp prețul unui kilowatt de energie primit. Printre altele, experții consideră că se pot realiza economii suplimentare dacă centrala funcționează în regim de cogenerare: energia termică recuperată va fi folosită pentru încălzire. Apoi perioada de rambursare a centralei electrice va fi redusă semnificativ.

Cea mai activă zonă de dezvoltare a energiei distribuite este construcția de centrale electrice cu turbine cu gaz de putere redusă. Centralele cu turbine cu gaz sunt proiectate pentru funcționarea în orice condiții climatice ca sursă principală sau de rezervă de energie electrică și căldură pentru instalațiile industriale și casnice. Utilizarea unor astfel de centrale electrice în zone îndepărtate face posibilă obținerea unor economii semnificative de costuri prin eliminarea costurilor de construcție și exploatare a liniilor electrice lungi, iar în zonele centrale - pentru a crește fiabilitatea furnizării de energie electrică și termică atât pentru întreprinderi individuale, cât și pentru organizații. , și teritorii în ansamblu. Să ne uităm la câteva turbine cu gaz și unități de turbine cu gaz care sunt oferite de producători cunoscuți pentru construcția de centrale electrice cu turbine cu gaz pe piața rusă.

General Electric

Soluțiile de turbine aeroderivate de la GE sunt extrem de fiabile și potrivite pentru utilizare într-o gamă largă de industrii, de la petrol și gaze până la utilități. În special, în producția la scară mică, sunt utilizate în mod activ unitățile de turbine cu gaz GE din familia LM2500, cu o capacitate de 21 până la 33 MW și o eficiență de până la 39%. LM2500 este folosit ca acționare mecanică și acționare a generatorului electric, funcționează în centrale electrice în ciclu simplu, ciclu combinat, mod de cogenerare, platforme offshoreși conducte.

În ultimii 40 de ani, turbinele GE din această serie au fost cele mai vândute din clasa lor. În total, peste 2.000 de turbine ale acestui model sunt instalate în lume, cu o durată totală de funcționare de peste 75 de milioane de ore.

Principalele caracteristici ale turbinelor LM2500: design ușor și compact pentru instalare rapidă și întreținere ușoară; atingerea puterii maxime din momentul lansării în 10 minute; eficiență ridicată (într-un ciclu simplu), fiabilitate și disponibilitate în clasa sa; posibilitatea utilizării camerelor de ardere cu dublă combustibil pentru distilat și gaze naturale; posibilitatea de a utiliza kerosen, propan, gaz de cocs, etanol și GNL ca combustibil; nivel scăzut Emisii de NOx folosind camere de ardere DLE sau SAC; coeficient de fiabilitate - mai mult de 99%; rata de disponibilitate - mai mult de 98%; Emisii de NOx - 15 ppm (modificare DLE).

Pentru a oferi clienților suport de încredere pe tot parcursul ciclu de viață echipamente generatoare GE a deschis Centru de specialitate tehnologii energetice în Kaluga. Oferă clienților soluții moderne pentru întreținerea, inspecția și repararea turbinelor cu gaz. Compania a implementat un sistem de management al calității în conformitate cu Standardul ISO 9001.

Kawasaki Heavy Industries

Compania japoneză Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) este o companie diversificată de inginerie. Turbinele cu gaz ocupă un loc important în programul său de producție.

În 1943, Kawasaki a creat primul motor cu turbină cu gaz din Japonia și este în prezent unul dintre liderii mondiali recunoscuți în producția de motoare cu turbină cu gaz de putere mică și medie, având referințe acumulate pentru peste 11.000 de instalații.

Având ca prioritate respectarea mediului și eficiența, compania a făcut pași mari în dezvoltarea tehnologiilor turbinelor cu gaz și urmărește în mod activ evoluții promițătoare, inclusiv în domeniul noilor surse de energie ca alternativă la combustibilii fosili.

Având o bună experiență în tehnologii criogenice, tehnologii pentru producerea, depozitarea și transportul gazelor lichefiate, Kawasaki desfășoară activități de cercetare și dezvoltare în domeniul utilizării hidrogenului ca combustibil.

În special, compania are deja prototipuri de turbine care utilizează hidrogen ca aditiv la combustibilul metan. În viitor, sunt așteptate turbine pentru care hidrogenul, care este mult mai bogat în energie și absolut prietenos cu mediul, va înlocui hidrocarburile.

Turbină cu gaz Kawasaki seria GPB proiectat pentru funcționarea la sarcină de bază, inclusiv scheme de interacțiune a rețelei în paralel și izolate, cu baza gamei de putere fiind mașini de la 1,7 la 30 MW.

Gama de modele include turbine care folosesc injecția de abur pentru a suprima emisiile nocive și utilizează tehnologia DLE, modificată de inginerii companiei.

Eficiența electrică, în funcție de ciclul de generare și respectiv de putere, de la 26,9% pentru GPB17 și GPB17D (turbine M1A-17 și M1A-17D) la 40,1% pentru GPB300D (turbina L30A). Putere electrică - de la 1700 la 30 120 kW; putere termică - de la 13.400 la 8970 kJ/kWh; temperatura gazelor de evacuare - de la 521 la 470°C; consum de gaze de evacuare - de la 29,1 la 319,4 mii m3/h; NOx (la 15% O2) - 9/15 ppm pentru turbinele cu gaz M1A-17D, M7A-03D, 25 ppm pentru turbina M7A-02D si 15 ppm pentru turbinele L20A si L30A.

În ceea ce privește eficiența, turbinele cu gaz Kawasaki, fiecare în clasa sa, sunt fie liderul mondial, fie unul dintre lideri. Eficiența termică globală a unităților de putere în configurații de cogenerare ajunge la 86-87%. Compania produce un număr de turbine cu gaz în versiuni cu dublu combustibil (gaz natural și combustibil lichid) cu comutare automată. În prezent, trei modele de turbine cu gaz sunt cele mai căutate în rândul consumatorilor ruși - GPB17D, GPB80D și GPB180D.

Turbinele cu gaz Kawasaki se disting prin: fiabilitate ridicată și mare resursă; design compact, care este deosebit de atractiv la înlocuirea echipamentelor instalațiilor de generare existente; ușurință de întreținere datorită designului împărțit al carcasei, arzătoarelor detașabile, orificiilor de inspecție amplasate optim etc., ceea ce simplifică inspecția și întreținerea, inclusiv de către personalul utilizatorului;

Ecologic și economic. Camerele de ardere ale turbinelor Kawasaki sunt proiectate folosind cele mai avansate metode, ceea ce permite optimizarea procesului de ardere și obținerea unui randament mai bun al turbinei, precum și reducerea conținutului de NOx și alte substanțe nocive din evacuare. Performanța de mediu este, de asemenea, îmbunătățită prin utilizarea tehnologiei îmbunătățite de suprimare a emisiilor uscate (DLE);

Posibilitate de utilizare a unei game largi de combustibili. Gaze naturale, kerosen, combustibil diesel, păcură ușoară tip „A”, precum și gaze petroliere asociate;

Serviciu post-vânzare de încredere. Nivel ridicat de servicii, inclusiv un sistem de monitorizare online gratuit (TechnoNet) cu rapoarte și prognoze, suport tehnic de către personal cu înaltă calificare, precum și înlocuirea cu predare a unui motor cu turbină cu gaz în timpul unei revizii majore (timpul de nefuncționare al unei turbine cu gaz este redus la 2-3 săptămâni), etc.

În septembrie 2011, Kawasaki a introdus un nou sistem de cameră de ardere care a redus emisiile de NOx la mai puțin de 10 ppm pentru motorul cu turbină cu gaz M7A-03, chiar mai mici decât reglementările actuale. Una dintre abordările companiei în ceea ce privește proiectarea este crearea de noi echipamente care să îndeplinească nu numai cerințele de mediu moderne, ci și viitoare, mai stricte.

Unitatea de turbină cu gaz GPB50D de 5 MW de înaltă eficiență cu turbină Kawasaki M5A-01D utilizează cele mai recente tehnologii dovedite. Eficiența ridicată a unității o face optimă pentru electricitate și cogenerare. De asemenea, designul compact al GPB50D este deosebit de benefic atunci când se modernizează instalațiile existente. Eficiența electrică nominală de 31,9% este cea mai bună din lume dintre instalațiile din clasa de 5 MW.

Turbina M1A-17D datorită utilizării unei camere de ardere design original cu suprimare a emisiilor uscate (DLE) are performanțe de mediu de vârf din clasă (NOx< 15 ppm) и эффективности.

Masa ultra-scăzută a turbinei (1470 kg), cea minimă din clasa sa, se datorează utilizării sale pe scară largă materiale compoziteși ceramică din care, de exemplu, sunt realizate paletele rotorului. Ceramica este mai rezistentă la lucru temperaturi ridicate, mai puțin predispus la contaminare decât metalele. Unitatea cu turbină cu gaz are o eficiență electrică apropiată de 27%.

În Rusia, în prezent Kawasaki Heavy Industries, Ltd. în colaborare cu companiile rusești a implementat o serie de proiecte de succes:

Minicentrala termică „Central” din Vladivostok

Din ordinul JSC Far Eastern Energy companie de management» (JSC DVEUK) 5 turbine cu gaz GPB70D (M7A-02D) au fost furnizate TPP „Tsentralnaya”. Stația furnizează energie electrică și căldură consumatorilor din partea centrală a insulei Russky și campusul din Orientul Îndepărtat universitate federală. TPP „Tsentralnaya” este prima unitate de energie din Rusia cu turbine Kawasaki.

Minicentrala termică „Oceanarium” din Vladivostok

Acest proiect a fost implementat și de JSC DVEUK pentru a furniza energie complexului științific și educațional Primorsky Oceanarium situat pe insulă. Au fost livrate două turbine cu gaz GPB70D.

GTU fabricat de Kawasaki la PJSC Gazprom

Partenerul rus al Kawasaki, MPP Energotekhnika LLC, bazat pe turbina cu gaz M1A-17D, produce o centrală electrică de containere Corvette 1.7K pentru instalare pe zone deschise cu o gamă de temperaturi ambientale de la -60 la + 40 °C.

Ca parte a acordului de cooperare, cinci EGTE CORVET-1.7K au fost dezvoltate și asamblate la unitățile de producție ale MPP Energotekhnika. Responsabilitățile companiilor în acest proiect au fost distribuite astfel: Kawasaki a furnizat motorul cu turbină cu gaz M1A-17D și sistemele de control al turbinei, Siemens AG a furnizat generatorul de înaltă tensiune. MPP Energotekhnika LLC produce un container bloc, un dispozitiv de evacuare și de admisie a aerului, un sistem de control al unității de alimentare (inclusiv sistemul de excitare SHUVGm), echipamente electrice - principale și auxiliare, completează toate sistemele, asamblează și furnizează centrale electrice complete, precum și vânzări APCS.

EGTES Corvette-1.7K a trecut testele interdepartamentale și este recomandat pentru utilizare la unitățile PJSC Gazprom. Unitatea de putere cu turbină cu gaz a fost dezvoltată de LLC MPP Energotekhnika conform specificațiilor tehnice ale PJSC Gazprom în cadrul Programului de cooperare științifică și tehnică al PJSC Gazprom și al Agenției pentru Resurse Naturale și Energie din Japonia.

Turbină pentru CCGT de 10 MW la NRU MPEI

Kawasaki Heavy Industries Ltd. a fabricat și furnizat o unitate completă de turbină cu gaz GPB80D cu o putere nominală de 7,8 MW pentru Universitatea Națională de Cercetare „MPEI”, situată la Moscova. CHPP MPEI este educațional și practic și, generând energie electrică și căldură la scară industrială, le furnizează însuși Institutul Energetic din Moscova și le furnizează rețelelor de utilități din Moscova.

Extinderea geografiei proiectelor

Compania Kawasaki, atrăgând atenția asupra avantajelor dezvoltării energiei locale în direcția generării distribuite, și-a propus să înceapă implementarea proiectelor folosind unități cu turbine cu gaz de putere minimă.

Mitsubishi Hitachi Power Systems

Gama de modele de turbine N-25 este prezentată în gama de puteri de 28-41 MW. Gama completă de producție de turbine, inclusiv cercetare și dezvoltare și un centru de monitorizare la distanță, este realizată la uzina din Hitachi, Japonia, de către MHPS (Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd.). Înființarea sa a avut loc în februarie 2014 datorită fuziunii sectoarelor generatoare ale liderilor recunoscuți în inginerie mecanică Mitsubishi Heavy Industries Ltd. și Hitachi Ltd.

Modelele H-25 sunt utilizate pe scară largă în întreaga lume atât pentru funcționarea cu ciclu simplu datorită eficienței lor ridicate (34-37%), cât și pentru funcționarea cu ciclu combinat în configurații 1x1 și 2x1 cu o eficiență de 51-53%. Având indicatori de temperatură ridicată a gazelor de eșapament, unitatea cu turbină cu gaz s-a dovedit, de asemenea, cu succes că funcționează în modul de cogenerare cu o eficiență totală a stației de peste 80%.

Competențele pe termen lung în producția de turbine cu gaz cu o gamă largă de capacități și proiectarea atentă a unei turbine industriale cu un singur arbore disting N-25 cu fiabilitate ridicată, cu o rată de disponibilitate a echipamentelor de peste 99%. Durata totală de funcționare a modelului a depășit 6,3 milioane de ore în a doua jumătate a anului 2016. Unitatea modernă de turbină cu gaz este realizată cu un conector axial orizontal, care asigură ușurința întreținerii, precum și capacitatea de a înlocui părți ale căii calde la locul de operare.

Camera de ardere cu inel tubular în contracurent asigură arderea stabilă a diferitelor tipuri de combustibil, cum ar fi gaz natural, motorină, gaz petrolier lichefiat, gaze de ardere, gaz de cocs etc. Camera poate fi realizată într-o versiune cu modul de ardere prin difuzie. , precum și o cameră de ardere uscată cu emisii scăzute de preamestec al amestecului gaz-aer (DLN). Motorul cu turbină cu gaz H-25 este un compresor cu flux axial în 17 trepte cuplat la o turbină activă în trei trepte.

Un exemplu de funcționare fiabilă a unității de turbină cu gaz N-25 la instalațiile de producție la scară mică din Rusia este operarea ca parte a unei unități de cogenerare pentru nevoile proprii ale fabricii Ammoniy JSC din Mendeleevsk, Republica Tatarstan. Unitatea de cogenerare furnizează locului de producție 24 MW de energie electrică și 50 t/h de abur (390°C / 43 kg/cm3). În noiembrie 2017, prima inspecție a sistemului de ardere a turbinei a fost efectuată cu succes la fața locului, confirmând funcționarea fiabilă a componentelor și ansamblurilor mașinii la temperaturi ridicate.

În sectorul petrolului și gazelor, unitățile de turbine cu gaz N-25 au fost utilizate pentru a opera site-ul complexului de procesare onshore Sakhalin II (OPF) al companiei Sakhalin Energy Investment Company, Ltd. OPF este situat la 600 km nord de Yuzhno-Sakhalinsk, în zona de aterizare a gazoductului offshore și este una dintre cele mai importante facilități ale companiei, responsabilă de pregătirea gazului și a condensului pentru transportul ulterioară prin conductă la terminalul de export de petrol și producția de GNL. plantă. Complexul tehnologic include patru turbine cu gaz N-25 situate în operare industriala din 2008. Unitatea de cogenerare bazată pe unitatea de turbină cu gaz N-25 a fost integrată la maximum în sistemul energetic complex OPF, în special, căldura de la gazele de evacuare a turbinei este utilizată pentru încălzirea țițeiului pentru nevoile de rafinare a petrolului.

Seturile de generatoare industriale cu turbine cu gaz de la Siemens (denumite în continuare GTU) vor ajuta să facă față dificultăților pieței de generare distribuită în dezvoltare dinamică. Turbinele cu gaz cu o putere nominală unitară de la 4 la 66 MW îndeplinesc pe deplin cerințele înalte din domeniul producției industriale combinate de energie, în ceea ce privește eficiența instalației (până la 90%), fiabilitatea operațională, flexibilitatea întreținerii și siguranța mediului, asigurând costuri reduse pe întreaga durată de viață și profituri mari din investiții. Experiența companiei Siemens în construcția de unități industriale de turbine cu gaz și construcția de centrale termice pe baza acestora datează de mai bine de 100 de ani.

Unitățile de turbine cu gaz Siemens cu o capacitate de la 4 la 66 MW sunt utilizate de companiile energetice mici, producătorii independenți de energie (de exemplu, întreprinderile industriale), precum și în industria petrolului și gazelor. Utilizarea tehnologiilor de generare a energiei electrice distribuite cu producție combinată de energie termică face posibilă evitarea investițiilor în linii electrice de mai mulți kilometri, minimizarea distanței dintre sursa de energie și obiectul care o consumă și realizarea unor economii serioase de costuri prin acoperirea încălzirii întreprinderile industrialeși infrastructură prin recuperarea căldurii. O minicentrală termică standard bazată pe o unitate de turbină cu gaz Siemens poate fi construită în orice loc unde există acces la o sursă de combustibil sau la o alimentare promptă a acesteia.

SGT-300 este o unitate industrială cu turbină cu gaz cu o putere electrică nominală de 7,9 MW (vezi Tabelul 1), combină un design simplu, fiabil și cele mai noi tehnologii.

Tabelul 1. Caracteristici SGT-300 pentru acționarea mecanică și generarea de energie

Producere de energie		Acționare mecanică
	7,9 MW	8 MW	9 MW
Putere în ISO
	Gaze naturale/combustibil lichid/combustibil dual și alți combustibili la cerere; Schimbarea automată a combustibilului de la principal la rezervă, la orice sarcină
Ud. consumul de căldură	11.773 kJ/kWh	10,265 kJ/kWh	10,104 kJ/kWh
Viteza turbinei de putere		5.750 - 12.075 rpm	5.750 - 12.075 rpm
Rata compresiei
Debitul gazelor de evacuare
Temperatura gazelor de evacuare	542 °C (1,008 °F)	491 °C (916 °F)	512 °C (954 °F)
Emisii de NO X Combustibil pe gaz cu sistem DLE

1) Electric 2) Montat pe arbore

Orez. 1. Proiectarea generatorului de gaz SGT-300

Pentru generarea de energie industrială, se utilizează o versiune cu un singur arbore a unității de turbină cu gaz SGT-300 (vezi Fig. 1). Este ideal pentru producerea combinată de căldură și energie (CHP). Unitatea de turbină cu gaz SGT-300 este o unitate industrială de turbină cu gaz, proiectată inițial pentru generare și are următoarele avantaje operaționale pentru organizațiile de operare:

Eficiența electrică - 31%, care este în medie cu 2-3% mai mare decât eficiența unităților cu turbine cu gaz de putere mai mică; datorită valorii mai mari a eficienței, se obține un efect economic în economisirea gazului combustibil;

Generatorul de gaz este echipat cu o cameră de ardere uscată cu emisii reduse, folosind tehnologia DLE, care permite atingerea unor niveluri de emisii de NOx și CO care sunt de peste 2,5 ori mai mici decât cele stabilite prin acte normative;

Unitatea de turbină cu gaz are caracteristici dinamice bune datorită designului său cu un singur arbore și asigură funcționarea stabilă a generatorului atunci când sarcina rețelei externe conectate fluctuează;

Designul industrial al turbinei cu gaz asigură o durată lungă de viață între revizii și este optim din punct de vedere organizatoric munca de serviciu, care se desfășoară la locul de exploatare;

O reducere semnificativă a amprentei clădirii, precum și a costurilor de investiție, inclusiv achiziționarea de echipamente mecanice și electrice ale stației generale, instalarea și punerea în funcțiune a acesteia, atunci când se utilizează o soluție bazată pe SGT-300 (Fig. 2).

Orez. 2. Caracteristicile de greutate și dimensiune ale blocului SGT-300

Timpul total de funcționare al flotei SGT-300 instalate este de peste 6 milioane de ore, timpul de funcționare al turbinei cu gaz principal fiind de 151 mii ore.Factorul de disponibilitate/disponibilitate este de 97,3%, factorul de fiabilitate este de 98,2%.

OPRA (Olanda) - furnizor lider sisteme energetice pe baza de turbine cu gaz. OPRA dezvoltă, produce și comercializează motoare moderne cu turbină cu gaz cu o putere de aproximativ 2 MW. Activitatea cheie a companiei este producerea de energie electrică pentru industria petrolului și gazelor.

Motorul de încredere OPRA OP16 oferă mai mult performanta ridicata la un cost mai mic și o durată de viață mai lungă decât orice altă turbină din clasa sa. Motorul funcționează cu mai multe tipuri de combustibil lichid și gazos. Există o modificare a camerei de ardere cu un conținut redus de poluanți în evacuare. Centrala OPRA OP16 1,5-2,0 MW va fi un asistent de încredere în condiții grele de funcționare.

Turbinele cu gaz OPRA sunt echipamentul perfect pentru generarea de energie electrică în sisteme electrice autonome și de cogenerare la scară mică. Dezvoltarea designului turbinei a durat mai mult de zece ani. Rezultatul a fost un motor simplu, fiabil și eficient cu turbină cu gaz, inclusiv un model cu emisii reduse.

O trăsătură distinctivă a tehnologiei de conversie a energiei chimice în energie electrică în OP16 este sistemul de control brevetat pentru prepararea și furnizarea amestecului de combustibil COFAR, care asigură moduri de ardere cu formare minimă de azot și oxizi de carbon, precum și un minim a reziduurilor de combustibil nearse. De asemenea, originală este geometria patentată a turbinei radiale și designul general în consolă al cartuşului înlocuibil, care include un arbore, rulmenți, un compresor centrifugal și o turbină.

Specialiștii de la companiile „OPRA” și „MES Engineering” au dezvoltat un concept pentru crearea unui unic, unificat complex tehnic reciclarea deșeurilor. Din cele 55-60 de milioane de tone de toate deșeurile solide generate în Rusia pe an, o cincime - 11,7 milioane de tone - revine regiunii capitalei (3,8 milioane de tone - regiunea Moscova, 7,9 milioane de tone - Moscova). În același timp, 6,6 milioane de tone de deșeuri menajere sunt exportate din Moscova dincolo de șoseaua de centură a Moscovei. Astfel, peste 10 milioane de tone de gunoi se instalează în regiunea Moscovei. Din 2013 au fost închise 22 din cele 39 de depozite de deșeuri din regiunea Moscovei, care ar trebui înlocuite cu 13 complexe de sortare a deșeurilor, care vor fi puse în funcțiune în 2018-2019, precum și patru instalații de incinerare a deșeurilor. Aceeași situație se întâmplă în majoritatea celorlalte regiuni. Cu toate acestea, construcția de fabrici mari de procesare a deșeurilor nu este întotdeauna profitabilă, așa că problema reciclării deșeurilor este foarte relevantă.

Conceptul dezvoltat de un singur complex tehnic combină instalațiile OPRA complet radiale, care au fiabilitate și eficiență ridicate, cu sistemul de gazeificare/piroliză al companiei MES, care permite o conversie eficientă. tipuri variate deșeurile (inclusiv deșeuri solide, nămoluri petroliere, sol contaminat, deșeuri biologice și medicale, deșeuri de lemn, traverse etc.) în combustibil excelent pentru generarea de căldură și electricitate. Ca urmare a cooperării pe termen lung, a fost proiectat un complex standardizat de procesare a deșeurilor cu o capacitate de 48 de tone/zi, care este acum în stadiul de implementare. (Fig. 3).

Orez. 3. Structura generală a unui complex standard de procesare a deșeurilor cu o capacitate de 48 tone/zi.

Complexul include o instalație de gazeificare MES cu zonă de depozitare a deșeurilor, două turbine cu gaz OPRA cu o putere electrică totală de 3,7 MW și o putere termică de 9 MW, precum și diverse sisteme auxiliare și de protecție.

Implementarea unui astfel de complex face posibilă, pe o suprafață de 2 hectare, obținerea oportunității de alimentare autonomă cu energie și căldură a diverselor instalații industriale și municipale, rezolvând în același timp problema reciclării diferitelor tipuri de deșeuri menajere.

Diferențele dintre tehnologiile complexe dezvoltate și cele existente apar din combinația unică a tehnologiilor propuse. Volumele mici (2 t/h) de deșeuri consumate, împreună cu suprafața mică necesară a șantierului, fac posibilă plasarea acest complex direct aproape de așezări mici, întreprinderi industriale etc., economisind în mod semnificativ bani pentru transportul constant al deșeurilor la locurile de eliminare. Autonomia completă a complexului îi permite să fie implementat aproape oriunde. Utilizarea unui design standard dezvoltat, a structurilor modulare și a gradului maxim de pregătire în fabrică a echipamentelor face posibilă reducerea timpului de construcție la 1-1,5 ani. Utilizarea noilor tehnologii asigură cea mai înaltă compatibilitate cu mediul complexului. Unitatea de gazeificare MES produce simultan fracții de gaz și combustibil lichid și, datorită naturii cu dublu combustibil a turbinei cu gaz OPRA, acestea sunt utilizate simultan, ceea ce crește flexibilitatea combustibilului și fiabilitatea alimentării cu energie. Cerințele scăzute ale unității de turbină cu gaz OPRA privind calitatea combustibilului măresc fiabilitatea întregului sistem. Instalația MES permite utilizarea deșeurilor cu un conținut de umiditate de până la 85%; prin urmare, nu este necesară uscarea deșeurilor, ceea ce crește eficiența întregului complex. Temperatura ridicată a gazelor de eșapament ale unității cu turbine cu gaz OPRA permite o furnizare fiabilă a căldurii apa fierbinte sau abur (până la 11 tone de abur pe oră la 12 bar). Proiectul este standard și scalabil, ceea ce permite eliminarea oricărei cantități de deșeuri.

Calculele arată că costul de producere a energiei electrice va fi de la 0,01 la 0,03 euro pe 1 kWh, ceea ce arată un nivel ridicat. eficiență economică proiect. Astfel, compania OPRA și-a confirmat încă o dată focalizarea pe extinderea gamei de combustibili utilizați și creșterea flexibilității combustibililor, precum și concentrarea pe utilizarea la maximum a tehnologiilor „verzi” în dezvoltarea sa.