Tuabin khí năng lượng. tuabin khí chu trình

nhà máy tuabin khí (GTP) tạo thành một, phức tạp năng lượng tương đối nhỏ gọn duy nhất, trong đó các tuabin điện làm việc kết hợp và máy phát điện. Hệ thống này được sử dụng rộng rãi trong cái gọi là năng lượng thấp. Tuyệt vời cho năng lượng và nhiệt cung cấp của các doanh nghiệp lớn, vùng sâu vùng xa và người tiêu dùng khác. Thông thường, tuabin khí làm việc trên nhiên liệu lỏng hoặc khí.

Cắt-Edge

Năng lực của công suất phát điện vai trò chủ đạo đi đến một nhà máy tuabin khí và sự phát triển tiếp theo của họ - kết hợp tuabin khí chu trình (CCGT). Do đó, các nhà máy điện của Mỹ kể từ đầu những năm 1990, hơn 60% các cơ sở đầu vào và hiện đại đã làm cho tua bin khí và CCGT, và ở một số nước chia sẻ của họ đạt 90% trong một số năm.

Một số lượng lớn cũng đã xây dựng một tuabin khí đơn giản. Khí nhà máy tuabin - điện thoại di động, tiết kiệm để vận hành và dễ dàng để sửa chữa - là giải pháp tốt nhất để trang trải tải cao điểm. Tại thời điểm chuyển giao thế kỷ (1999-2000) tổng công suất tuabin khí đã đạt 120.000 MW. Để so sánh, trong 80 năm tổng công suất thuộc loại này của hệ thống là 8000-10 000 MW. Một phần quan trọng của tuabin khí (60%) có ý định làm việc trong các nhà máy chu trình hỗn hợp nhị phân lớn với công suất trung bình khoảng 350 MW.

thông tin lịch sử

Cơ sở lý thuyết cho việc sử dụng các công nghệ chu trình hỗn hợp đã được nghiên cứu một cách chi tiết ở nước ta trong những năm 60 đầu '. Lúc bấy giờ, nó trở nên rõ ràng rằng quá trình chung của sự phát triển của hệ thống điện được kết nối với công nghệ chu trình hỗn hợp. Tuy nhiên, thực hiện thành công của họ là cần thiết tuabin khí đáng tin cậy và hiệu suất cao.

Đó là tiến bộ đáng kể đã xác định hiện đại hệ thống điện tuabin khí một bước nhảy vọt về chất. Một số công ty nước ngoài đã giải quyết thành công vấn đề của việc tạo ra tuabin khí tĩnh hiệu quả tại một thời điểm khi đau đầu trong nước tổ chức hàng đầu trong điều kiện của một nền kinh tế chỉ huy tham gia vào việc thúc đẩy công nghệ tua-bin hơi nước tiên tiến nhất (PTU).

Nếu những năm 60 hiệu quả của nhà máy tuabin khí đứng ở mức 24-32%, trong tuabin khí tĩnh năng lượng tốt nhất cuối 80 của đã có hiệu quả (để sử dụng độc lập) 36-37%. Điều này cho phép chúng để tạo ra cơ sở PGU có hiệu quả là 50%. Vào đầu thế kỷ mới, con số này là 40%, và kết hợp với các chu trình hỗn hợp - và ở 60%.

So sánh hơi tuabin và chu trình hỗn hợp nhà máy

Các kết hợp chu kỳ cây trồng Dựa trên tua bin khí, và gần nhất thực vọng là có được 65% hiệu quả trở lên. Đồng thời cho các đơn vị tuabin hơi nước (được phát triển ở Liên Xô), chỉ trong trường hợp của giải pháp thành công của một số vấn đề khoa học phức tạp liên quan đến việc tạo ra và sử dụng các thông số hơi siêu tới hạn, bạn có thể dựa vào tính hiệu quả của không quá 46-49%. Như vậy, hiệu quả của tuabin hơi kết hợp hệ thống chu kỳ vô vọng mất.

Đáng kể thua kém nhà máy điện hơi nước-tuabin như chi phí và thời gian xây dựng. Năm 2005, thị trường năng lượng toàn cầu, giá của 1 kW đến 200 MW CCGT và hơn là $ 500-600 / kW. Đối với PSU nhỏ hơn công suất giá trị là trong khoảng 600-900 $ / kW. Mạnh mẽ tua bin khí tương ứng với $ 200-250 / kW. Với việc giảm công suất đơn vị của tăng giá, nhưng thường không vượt quá $ 500 / kW. Những giá trị này là một phần nhỏ của chi phí của một kilowatt hệ thống tuabin hơi nước điện. Ví dụ, giá cho mỗi kilowatt cài đặt trong ngưng tụ các nhà máy điện tuabin hơi nước dao động từ $ 2000-3000 / kW.

nhà máy tuabin khí Scheme

Nhà máy bao gồm ba đơn vị cơ bản: một tua-bin khí đốt và máy nén khí. Và tất cả các đơn vị được đặt trong gói đơn đúc sẵn. Các rotor của máy nén và tuabin kết nối với nhau một cách cứng nhắc, dựa vào vòng bi.

Được bố trí xung quanh buồng đốt của máy nén (ví dụ, 14 chiếc.), Mỗi nhà ở riêng biệt của riêng mình. Xin nhập học để không khí nén là một vịnh của không khí tuabin khí thoát qua ống xả. Dựa trên các tuabin khí hỗ trợ vỏ mạnh mẽ, đặt đối xứng trên một khung duy nhất.

nguyên tắc hoạt động

Trong hầu hết các cài đặt tuabin khí sử dụng nguyên tắc đốt liên tục hoặc chu kỳ mở:

• Ban đầu, chất lỏng làm việc (không khí) được bơm dưới nén tương ứng áp suất khí quyển.
• Tiếp theo, không khí được nén đến một áp suất cao hơn và gửi cho buồng đốt.
• Nó được cung cấp nhiên liệu được đốt cháy ở áp suất không đổi, đảm bảo cung cấp liên tục của nhiệt. Do đốt nhiên liệu làm tăng nhiệt độ của cơ thể làm việc.
• Hơn nữa, các chất lỏng làm việc (bây giờ nó là một chất khí mà là một hỗn hợp của các sản phẩm khí và đốt) chảy vào tuabin khí nơi nó mở rộng để áp suất khí quyển, thực hiện công việc hữu ích (quay tuabin, tạo ra năng lượng điện).
• Sau tuabin khí được thải vào khí quyển thông qua đó các chu kỳ nhiệm vụ và đóng cửa.
• Sự khác biệt giữa tuabin và máy nén được nhìn thấy một máy phát điện bố trí trên một trục chung với tuabin và máy nén.

đốt liên tục phù hợp

Không giống như các chương trình mang tính xây dựng trước đó, hai van được sử dụng trong các nhà máy đốt liên tục thay vì một.

• Máy nén bơm không khí vào buồng đốt thông qua một van đầu tiên khi van thứ hai được đóng lại.
• Khi áp suất tăng lên trong buồng đốt, van đầu tiên được đóng lại. Kết quả là, khối lượng của buồng được đóng lại.
• Khi đóng một cách tự nhiên van đốt nhiên liệu trong buồng, đốt nó diễn ra ở âm lượng không đổi. Kết quả là, áp lực chất lỏng làm việc được tăng thêm.
• Tiếp theo, van thứ hai được mở ra và các chất lỏng làm việc được cung cấp cho tuabin khí. Áp lực ngược dòng của tuabin sẽ được giảm dần. Khi nó gần áp suất khí quyển, van thứ hai nên được đóng lại, và là người đầu tiên mở ra và lặp lại các bước.

tuabin khí chu trình

Chuyển sang việc thực hiện thực tế của một chu kỳ nhiệt động lực học, nhà thiết kế phải đối phó với rất nhiều rào cản kỹ thuật không thể vượt qua. Nhất điển hình ví dụ: khi độ ẩm hơi hơn 8-12% mất mát trong dòng chảy của hơi tuabin tăng mạnh, trồng động căng thẳng phát sinh từ sự xói mòn. Việc này đã dẫn đến sự hủy diệt của một phần dòng chảy của tuabin.

Theo kết quả của những hạn chế trong khả năng (đối với công việc) được sử dụng rộng rãi cho đến nay chỉ có hai nhiệt động lực học cơ bản chu kỳ: chu kỳ Rankine và chu kỳ Brayton. Phần lớn các nhà máy điện dựa trên sự kết hợp các yếu tố của những chu kỳ.

Rankine chu kỳ được sử dụng cho hoạt động chất lỏng, mà trong chu kỳ thực hiện cam kết giai đoạn chuyển tiếp dưới đó làm việc chu kỳ hơi nhà máy điện. Đối với các cơ quan làm việc, mà không thể được ngưng tụ trong thế giới thực, và đó chúng ta gọi là khí sử dụng chu trình Brayton. Theo chu trình này làm việc tuabin khí và động cơ động cơ đốt trong.

Nhiên liệu sử dụng

Phần lớn các tuabin khí được thiết kế để hoạt động trên khí thiên nhiên. Đôi khi một nhiên liệu lỏng được sử dụng trong các hệ thống công suất thấp (ít nhất - trung bình, rất hiếm khi - dung lượng lớn). Một xu hướng mới của quá trình chuyển đổi trở thành hệ thống tua-bin khí nhỏ gọn sử dụng nhiên liệu rắn (than đá, gỗ và than bùn ít hơn). Những xu hướng này có liên quan đến thực tế là quá trình khí là một giá trị nguyên vật liệu cho ngành công nghiệp hóa học, nó sử dụng là thường xuyên hơn chi phí hiệu quả hơn về năng lượng. Sản xuất tua-bin khí có thể hoạt động hiệu quả trên nhiên liệu rắn, là đà.

DIC Ngược lại với GTU

Sự khác biệt chủ yếu của động cơ đốt trong và hệ thống tuabin khí là như sau. Các đốt quá trình động cơ bên trong của nén không khí, đốt và mở rộng các sản phẩm đốt xảy ra trong một yếu tố cấu trúc duy nhất, gọi là xi-lanh động cơ. Các GTU các quá trình này được thực hiện trên các nút cấu trúc riêng biệt:

• nén được thực hiện trong máy nén;
• đốt nhiên liệu, tương ứng, trong một buồng đặc biệt;
• đang mở rộng đốt sản phẩm được thực hiện trong một khí tuabin.

Theo kết quả của tuabin khí mang tính xây dựng và động cơ đốt trong một chút tương tự, mặc dù công việc trên chu kỳ nhiệt động lực học tương tự.

phần kết luận

Với sự phát triển của năng lượng thấp, tăng tính hiệu quả của tuabin khí và hệ thống dạy nghề trang trải một phần ngày càng trong hệ thống năng lượng tổng thể trên thế giới. Theo đó, nhu cầu nhiều hơn và nhiều hơn nữa sự nghiệp đầy hứa hẹn tuabin khí chế tạo máy. Sau khi các đối tác phương Tây một số nhà sản xuất Nga đã làm chủ việc sản xuất hiệu quả chi phí lắp đặt tuabin loại. Các nhà máy điện chu trình hỗn hợp đầu tiên của thế hệ mới tại Liên bang Nga đã trở thành nhà máy nhiệt điện Bắc-Tây tại St Petersburg.