Что такое газотурбинные электростанции

Газотурбинная электростанция (сокращённо ГТЭС) — установка, генерирующая электричество и тепловую энергию. Основу ГТЭС составляют одна или несколько газотурбинных установок — силовых агрегатов, механически связанных с электрогенератором и объединенных системой управления в единый энергетический комплекс.

Газотурбинная электростанция может использоваться в качестве основного или резервного источника пи­тания параллельно с энергосистемой. Размещаться ГТЭС может как внутри помещения, так и на открытой площадке на заранее подготовленном фундаменте.

В мировой практике газотурбинные электростанции получили широкое распространение в 50—60-х гг. прошлого века, в настоящее время используются реже, т. к. имеют низкий КПД (33-39%) и относительно высокую стоимость за кВт мощности по сравнению, например, с газопоршневыми электростанциями.

Внешний вид газотурбинной установки

Принцип работы ГТЭС

Газотурбинная электростанция работает следующим образом: топливо (газ или дизельное горючее) подается в камеру сгорания, туда же компрессором нагнетается сжатый воздух. Газ, смешанный с воздухом, образует топливную смесь, которая под давлением нагнетается в компрессор и воспламеняется.

Из сопла вырывается под высоким давлением струя раскалённого газа, попадает на установленные в несколько рядов лопатки турбины и начинает её вращать. Вал турбины передает крутящий момент на ротор генератора, ответственного за выработку электроэнергии, которая, проходя через трансформатор, передается потребителю энергии.

Отработанные газы уходят через выхлопную трубу в атмосферу или, если предусмотрена их утилизация, поступают в теплообменник или котел утилизатор и используются для обогрева помещений.

Упрощенная принципиальная схема энергоблока газотурбинной электростанции представлена на рисунке:

Принципиальная технологическая схема электростанции с газовыми турбинами:
КС — камера сгорания; КП — компрессор; ГТ — газовая турбина; С — генератор;
Т — трансформатор; М — пусковой двигатель.

Сферы использования газотурбинных электростанций

Газотурбинные электростанции могут использоваться в различных сферах, начиная от обеспечения электричеством зданий гражданского и сельскохозяйственного целевого назначения, заканчивая промышленными объектами и нефтегазовыми месторождениями.

Использование газотурбинных электростанций целесообразно для удалённых потребителей, особенно — при необходимости отопления объекта.

Виды газотурбинных электростанции

  • Стационарные – монтируются на капитальном фундаменте. На них устанавливаются самые мощные турбины и электрические генераторы.
  • Передвижные (мобильные) – представляют собой передвижную технику. Как правило используются для обеспечения теплом и электричеством удаленных объектов, например, шахтёрских и нефтедобывающих поселков. Работают не только на газе, но и на жидком топливе.
  • Мини-установки – отличаются компактными размерами, что позволяет располагать такую станцию в непосредственной близости от потребителя.

Сравнение газотурбинных и газопоршневых электростанций

возможно бытовое давление, меньше 10 мБар

среднее давление порядка 16-20 Бар

Газотурбинное оборудование стоит выбирать, когда ограничена площадь, которую можно выделить для его размещения. ГТЭС подойдёт небольшим предприятиями и коммерческим объектам, где не требуются большие мощности потребления электроэнергии и каждый квадратный метр на счету. Если есть возможность выделить площадь под установку оборудования, то целесообразнее выбирать газопоршневую электростанцию, поскольку у неё ниже стоимость, да и ресурс ГПУ считается немного большим, чем у ГТУ.

Газотурбинная установка дороже, чем газопоршневая. Высокая стоимость оборудования и ограниченность выбора объясняется меньшим числом производителей ГТУ, отдельные детали и запчасти стоят недёшево сами по себе, за счёт чего увеличивается и стоимость установки в целом.

Внешний вид ГПУ MWM и ГТУ

Газопоршневые установки чаще требуют выполнения технического обслуживания. В них нужно менять масла и фильтры. Но такой нюанс можно компенсировать, если установить на оборудование дополнительно системы, которые будут выполнять долив и очистку масла. В таком случае возрастает период времени между выполнением сервисных работ. В среднем, он может составлять около 3000 часов, то есть обслуживание проводят один раз в квартал. В целом же ресурс ГПУ считается немного большим, чем у ГТУ.

В целом газопоршневые установки привлекательны тем, что окупаются быстрее, не зависимо от того, какая мощность электростанции.

Группа компаний «МКС» – ведущее инжиниринговое предприятие России, основным направлением деятельности которого является строительство объектов малой энергетики – газопоршневых электростанций «под ключ». За 15 лет ввела в эксплуатацию 53 мини-ТЭС в различных регионах России и за рубежом. Суммарная мощность всех введенных объектов Группы компаний «МКС» составила 244 МВт. Группа компаний «МКС» — официальный российский дилер и сервис-партнер MWM Austria GmbH.

Источник

Газотурбинная установка

Газотурбинная установка — модульная энергетическая установка, которая состоит из газовой турбины, электрического генератора, газовоздушного тракта, системы управления и вспомогательных устройств, и используется для производства электроэнергии и тепла, в некоторых случаях – и холода.

Газотурбинная установка:

Газотурбинная установка (ГТУ) — модульная энергетическая установка, которая состоит из газовой турбины, электрического генератора, газовоздушного тракта, системы управления, а так же включает в себя вспомогательные устройства: пусковое устройство, компрессор, теплообменный аппарат или котёл-утилизатор для подогрева сетевой воды для промышленного снабжения.

Кроме этого:  Водяной насос для полива и орошения ПНУ100 200 мощный для поливной системы

Газотурбинные установки чаще всего используются для производства электроэнергии и тепла, в некоторых случаях – и холода.

ГТУ в энергетике работают как в базовом режиме, так и для покрытия пиковых нагрузок.

Отношение производимой электрической энергии к тепловой в газотурбинной установке составляет, как правило, 1 к 2. Таким образом, к примеру, если газотурбинная установка имеет мощность в 10 Мегаватт, то она способна выработать 20 МВт тепловой энергии.

Наибольший КПД газотурбинной установки достигается при работе в режиме когенерации (одновременная выработка тепловой и электрической энергии) или тригенерации (одновременная выработка тепловой, электрической энергии и энергии холода).

Электрический КПД современных газотурбинных установок составляет около 39%. А с учетом высокой температуры выхлопных газов в мощных ГТУ комбинированное использование газовых и паровых турбин позволяет повысить эффективность использования топлива и увеличивает электрический КПД установок примерно до 59%.

Топливо для газотурбинных установок:

Газотурбинная установка может работать как на жидком, так и на газообразном топливе. В обычном режиме она работает на газу, а в резервном (аварийном) — автоматически переключается на дизельное топливо.

В газотурбинных установках могут использоваться следующие виды топлива:

– коксовый, древесный, шахтный газ и другие виды;

Большинство газотурбинных установок могут работать на низкокалорийных топливах с минимальной концентрацией метана (до 30%).

Принцип действия (работы) газотурбинных установок:

Чистый воздух под высоким давлением из компрессора направляется в камеру сгорания, куда подается и основное топливо и там воспламеняется. При сгорании газовоздушной смеси образуется энергия в виде потока раскаленных газов , который с высокой скоростью устремляется на рабочее колесо турбины и вращает его. Вращательная кинетическая энергия через вал турбины приводит в действие компрессор и электрический генератор, который вырабатывает электрическую энергию. С клемм электрогенератора произведенное электричество, обычно через трансформатор , направляется в электросеть, к потребителям энергии.

Существует два типа циклов работы газотурбинных установок: разомкнутый (или открытый) и замкнутый цикл.

При разомкнутом (или открытом) цикле компрессор забирает воздух вне системы, а затем под высоким давлением передает его в специальную камеру сгорания, внутри которой выполняется его утилизация с последующим высвобождением энергии. При замкнутом цикле газ, минуя компрессор, попадает в калорифер, где собирается тепло от внешних агентов, после переходит в турбину с последующим расширением, затем в холодильный модуль, после которого тепло уходит наружу, а газ снова попадает в компрессор.

Преимущества современных газотурбинных установок:

– незначительный вред, причиняемый окружающей среде. Выброс в атмосферу вредных веществ у современных газотурбинных установок составляет порядка 25 ppm;

– малый расход масла;

– способность работать на отходах самого производства;

– небольшие габариты и вес. Это позволяет располагать данное оборудование на небольших площадках;

– незначительный уровень шума, а также вибрации. Данный показатель находится в пределах 80 – 85 дБА;

– способность газотурбинного оборудования работать на различном топливе;

– продолжительная работа с минимальной нагрузкой. Это касается и режима холостого хода;

– отсутствие водяного охлаждения;

– высокая надежность работы;

– продолжительный ресурс работы (около 200 000 часов);

– возможность использования оборудования в любых климатических условиях;

– умеренная цена строительства и небольшие затраты во время самой работы, ремонта и технического обслуживания.

Применение газотурбинных установок:

Газотурбинные установки могут применяться:

– в энергетике – как для компенсации потерь во время пиковых нагрузок, так и для постоянного режима работы;

– в металлургии, лесной и деревообрабатывающей промышленности;

– на предприятиях газодобычи, химической и нефтехимической отраслей;

– в сельскохозяйственной сфере;

– на магистральных газопроводах в качестве привода для нагнетания природного газа;

– на водоочистных сооружениях и мусороутилизирующих комплексах;

– в машиностроении, где газотурбинные модули устанавливаются на авиа, железнодорожный, морской и автомобильный транспорт.

Источник



Газотурбинные установки (ГТУ)

Газотурбинная установка — это агрегат, состоящий из газотурбинного двигателя, редуктора, генератора и вспомогательных систем. Поток газа, образованный в результате сгорания топлива, воздействуя на лопатки турбины, создает крутящий момент и вращает ротор, который в свою очередь соединен с генератором. Генератор вырабатывает электроэнергию.

В основу устройства газотурбинного агрегата положен принцип модульности: ГТУ состоят из отдельных блоков, включая блок автоматики. Модульная конструкция позволяет в кратчайшие сроки производить сервисное обслуживание и ремонт, наращивать мощность, а также экономить средства за счет того, что все работы могут производиться быстро на месте эксплуатации.

Кроме этого:  Скачать игру Medieval Dynasty Новая Версия на ПК на Русском

Принцип действия ГТУ был известен уже в XVIII в., а первый газотурбинный двигатель был построен в России инженером П.Д.Кузьминским в 1897—1900 гг. и тогда же прошел предварительные испытания. Полезная мощность от ГТУ была впервые получена в 1906 г. на установке французских инженеров Арменго и Лемаля.

На первых этапах развития газотурбинных установок (ГТУ) в них для сжигания топлива применяли два типа камер сгорания. В камеру сгорания первого типа топливо и окислитель (воздух) подавались непрерывно, их горение также поддерживалось непрерывно, а давление не изменялось. В камеру сгорания, второго типа топливо и окислитель (воздух) подавались порциями. Смесь поджигалась и сгорала в замкнутом объеме, а затем продукты сгорания поступали в турбину. В такой камере сгорания температура и давление не постоянны: они резко увеличиваются в момент сгорания топлива.

Со временем выявились несомненные преимущества камер сгорания первого типа. Поэтому в современных ГТУ топливо в большинстве случаев сжигают при постоянном давлении в камере сгорания.

Первые газотурбинные установки (ГТУ) имели низкий кпд, так как газовые турбины и компрессоры были несовершенны. По мере совершенствования этих агрегатов увеличивался кпд газотурбинных установок и они становились конкурентоспособными по отношению к другим видам тепловых двигателей.

В настоящее время газотурбинные установки являются основным видом двигателей, используемых в авиации, что обусловлено простотой их конструкции, способностью быстро набирать нагрузку, большой мощностью при малой массе, возможностью полной автоматизации управления. Самолет с газотурбинным двигателем впервые совершил полет в 1941 г.

В энергетике газотурбинные установки (ГТУ) работают в основном в то время, когда резко увеличивается потребление электроэнергии, т. е. во время пиков нагрузки. Хотя КПД ГТУ ниже КПД паротурбинных установок (при мощности 20—100 МВт КПД ГТУ достигает 20—30%), использование их в пиковом режиме оказывается выгодным, так как пуск занимает гораздо меньше времени.

В некоторых пиковых ГТУ в качестве источников газа для турбины, вращающей электрический генератор, применяют авиационные турбореактивные двигатели, отслужившие свой срок в авиации. Значительной экономии следует ожидать от парогазовых установок (ПГУ), в которых совместно работают паротурбинные и газотурбинные установки. Они позволяют на несколько процен­тов сократить расход топлива по сравнению с лучшими паротурбинными установками.

Наряду с паротурбинными установками и двигателями внутреннего сгорания ГТУ применяют в качестве основных двигателей на передвижных электростанциях.

В технологических процессах нефтеперегонных и химических производств горючие отходы используются в качестве топлива для газовых турбин.

Газотурбинные установки находят также широкое применение на железнодорожном, морском, речном и автомобильном транспорте. Так, на быстроходных судах на подводных крыльях и воздушной подушке ГТУ являются двигателями. На большегрузных автомобилях они могут использоваться в качестве как основного, так и вспомогательного двигателя, предназначенного для подачи воздуха в ‘основной двигатель внутреннего сгорания и работающего на его выхлопных газах.

Кроме того, ГТУ служат приводом нагнетателей природного газа на магистральных газопроводах, резервных электрогенераторов пожарных насосов.

Основное направление, по которому развивается газотурбиностроение — это повышение экономичности ГТУ за счет увеличения температуры и давления газа перед газовой турбиной. С этой целью разрабатываются сложные системы охлаждения наиболее напряженных деталей турбин или применяются новые, высокопрочные материалы — жаропрочные на основе никеля, керамика и др.

Газотурбинные установки обычно надежны и просты в эксплуатации при условии строгого соблюдения установленных правил и режимов работы, отступление от которых может вызвать разрушение турбин, поломку компрессоров, взрывы в камерах сгорания и др.

Применение газотурбинных энергоустановок

Газотурбинные энергоустановки применяются в качестве постоянных, резервных или аварийных источников тепло- и электроснабжения в городах, а также отдаленных, труднодоступных районах. Основные потребители продуктов работы ГТУ следующие:

  • Нефтедобывающая промышленность
  • Газодобывающая промышленность
  • Металлургическая промышленность
  • Лесная и деревообрабатывающая промышленность
  • Муниципальные образования
  • Сфера ЖКХ
  • Сельское хозяйство
  • Водоочистные сооружения
  • Утилизация отходов

Электрическая мощность газотурбинных энергоустановок колеблется от десятков киловатт до сотен мегаватт. Наибольший КПД достигается при работе в режиме когенерации (одновременная выработка тепловой и электрической энергии) или тригенерации (одновременная выработка тепловой, электрической энергии и энергии холода).

Возможность получения недорогой тепловой и электрической энергии предполагает быструю окупаемость поставленной газотурбинной установки. Такая установка, совмещенная с котлом-утилизатором выхлопных газов, позволяет производить одновременно тепло и электроэнергию, благодаря чему достигаются наилучшие показатели по эффективности использования топлива.

Выходящие из турбины отработанные газы в зависимости от потребностей Заказчика используются для производства горячей воды или пара.

Топливо для газотурбинной установки

Газотурбинная установка может работать как на газообразном, так и на жидком топливе. Так, в газотурбинных агрегатах может использоваться:

  • Дизельное топливо
  • Керосин
  • Природный газ
  • Попутный нефтяной газ
  • Биогаз (образованный из отходов сточных вод, мусорных свалок и т.п.)
  • Шахтный газ
  • Коксовый газ
  • Древесный газ и др.
Кроме этого:  Как правильно отформатировать жесткий диск с Windows 10 инструкция

Большинство газотурбинных установок могут работать на низкокалорийных топливах с минимальной концентрацией метана (до 30%).

Источник

Газотурбинная установка

Газотурбинная установка — модульная энергетическая установка, которая состоит из газовой турбины, электрического генератора, газовоздушного тракта, системы управления и вспомогательных устройств, и используется для производства электроэнергии и тепла, в некоторых случаях – и холода.

Газотурбинная установка:

Газотурбинная установка (ГТУ) — модульная энергетическая установка, которая состоит из газовой турбины, электрического генератора, газовоздушного тракта, системы управления, а так же включает в себя вспомогательные устройства: пусковое устройство, компрессор, теплообменный аппарат или котёл-утилизатор для подогрева сетевой воды для промышленного снабжения.

Газотурбинные установки чаще всего используются для производства электроэнергии и тепла, в некоторых случаях – и холода.

ГТУ в энергетике работают как в базовом режиме, так и для покрытия пиковых нагрузок.

Отношение производимой электрической энергии к тепловой в газотурбинной установке составляет, как правило, 1 к 2. Таким образом, к примеру, если газотурбинная установка имеет мощность в 10 Мегаватт, то она способна выработать 20 МВт тепловой энергии.

Наибольший КПД газотурбинной установки достигается при работе в режиме когенерации (одновременная выработка тепловой и электрической энергии) или тригенерации (одновременная выработка тепловой, электрической энергии и энергии холода).

Электрический КПД современных газотурбинных установок составляет около 39%. А с учетом высокой температуры выхлопных газов в мощных ГТУ комбинированное использование газовых и паровых турбин позволяет повысить эффективность использования топлива и увеличивает электрический КПД установок примерно до 59%.

Топливо для газотурбинных установок:

Газотурбинная установка может работать как на жидком, так и на газообразном топливе. В обычном режиме она работает на газу, а в резервном (аварийном) — автоматически переключается на дизельное топливо.

В газотурбинных установках могут использоваться следующие виды топлива:

– коксовый, древесный, шахтный газ и другие виды;

Большинство газотурбинных установок могут работать на низкокалорийных топливах с минимальной концентрацией метана (до 30%).

Принцип действия (работы) газотурбинных установок:

Чистый воздух под высоким давлением из компрессора направляется в камеру сгорания, куда подается и основное топливо и там воспламеняется. При сгорании газовоздушной смеси образуется энергия в виде потока раскаленных газов , который с высокой скоростью устремляется на рабочее колесо турбины и вращает его. Вращательная кинетическая энергия через вал турбины приводит в действие компрессор и электрический генератор, который вырабатывает электрическую энергию. С клемм электрогенератора произведенное электричество, обычно через трансформатор , направляется в электросеть, к потребителям энергии.

Существует два типа циклов работы газотурбинных установок: разомкнутый (или открытый) и замкнутый цикл.

При разомкнутом (или открытом) цикле компрессор забирает воздух вне системы, а затем под высоким давлением передает его в специальную камеру сгорания, внутри которой выполняется его утилизация с последующим высвобождением энергии. При замкнутом цикле газ, минуя компрессор, попадает в калорифер, где собирается тепло от внешних агентов, после переходит в турбину с последующим расширением, затем в холодильный модуль, после которого тепло уходит наружу, а газ снова попадает в компрессор.

Преимущества современных газотурбинных установок:

– незначительный вред, причиняемый окружающей среде. Выброс в атмосферу вредных веществ у современных газотурбинных установок составляет порядка 25 ppm;

– малый расход масла;

– способность работать на отходах самого производства;

– небольшие габариты и вес. Это позволяет располагать данное оборудование на небольших площадках;

– незначительный уровень шума, а также вибрации. Данный показатель находится в пределах 80 – 85 дБА;

– способность газотурбинного оборудования работать на различном топливе;

– продолжительная работа с минимальной нагрузкой. Это касается и режима холостого хода;

– отсутствие водяного охлаждения;

– высокая надежность работы;

– продолжительный ресурс работы (около 200 000 часов);

– возможность использования оборудования в любых климатических условиях;

– умеренная цена строительства и небольшие затраты во время самой работы, ремонта и технического обслуживания.

Применение газотурбинных установок:

Газотурбинные установки могут применяться:

– в энергетике – как для компенсации потерь во время пиковых нагрузок, так и для постоянного режима работы;

– в металлургии, лесной и деревообрабатывающей промышленности;

– на предприятиях газодобычи, химической и нефтехимической отраслей;

– в сельскохозяйственной сфере;

– на магистральных газопроводах в качестве привода для нагнетания природного газа;

– на водоочистных сооружениях и мусороутилизирующих комплексах;

– в машиностроении, где газотурбинные модули устанавливаются на авиа, железнодорожный, морской и автомобильный транспорт.

Источник