Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Unități de putere - acționările generatoarelor electrice pentru centrale termice mici autonome pot fi motoare diesel, cu piston pe gaz, microturbină și turbină cu gaz.

S-au scris un număr mare de discuții și articole polemice despre avantajele anumitor instalații și tehnologii de generație. De regulă, în disputele din condei, fie unul, fie celălalt rămâne adesea în dizgrație. Să încercăm să ne dăm seama de ce.

Criteriile determinante pentru alegerea unităților de putere pentru construcția centralelor autonome sunt aspectele legate de consumul de combustibil, nivelul costurilor de exploatare, precum și perioada de rambursare a echipamentelor centralei.

Factorii importanți în alegerea unităților de alimentare sunt ușurința în exploatare, nivelul de întreținere și reparații, precum și locația în care se efectuează reparațiile unităților de alimentare. Aceste probleme sunt legate în primul rând de costurile și problemele pe care le poate avea ulterior proprietarul unei centrale autonome.

În acest articol, autorul nu are un obiectiv egoist de a acorda prioritate în favoarea tehnologiilor cu piston sau turbine. Este mai corect și mai optim să selectați tipurile de centrale electrice ale centralelor electrice direct la proiect, în funcție de condițiile individuale și termenii de referință client.

Atunci când alegeți echipamente electrice pentru construcția unei centrale autonome de cogenerare pe gaz, este recomandabil să vă consultați cu specialiști independenți de la companii de inginerie deja implicate în construcția de centrale electrice la cheie. O companie de inginerie trebuie să aibă proiecte finalizate care pot fi vizualizate și luate într-un tur. De asemenea, ar trebui să se ia în considerare un astfel de factor precum slăbiciunea și subdezvoltarea pieței de echipamente de generare din Rusia, ale căror volume reale de vânzări, în comparație cu țările dezvoltate, sunt mici și lasă mult de dorit - aceasta, în primul rând, se reflectă în volumul și calitatea ofertelor.

Motoare cu piston pe gaz vs motoare cu turbină cu gaz - costuri de exploatare

Este adevărat că costurile de exploatare ale unui mini-CHP cu motoare cu piston sunt mai mici decât costurile de exploatare a unei centrale electrice cu turbine cu gaz?

Costul reviziei unui motor cu piston pe gaz poate fi de 30–350% din costul inițial al unității de alimentare în sine și nu al întregii centrale electrice - în timpul reviziei, grupul de piston este înlocuit. Reparația unităților cu piston cu gaz poate fi efectuată la fața locului fără echipamente complexe de diagnosticare o dată la 7-8 ani.

Costul reparației unei turbine cu gaz este de 30–50% din investiția inițială. După cum puteți vedea, costurile sunt aproximativ aceleași. Prețurile reale și oneste pentru turbinele cu gaz și unitățile cu piston, de putere și calitate comparabile sunt, de asemenea, similare.

Datorită complexității sale, reparațiile majore ale unei unități cu turbină cu gaz nu sunt efectuate la fața locului. Furnizorul trebuie să ia unitatea folosită și să aducă o unitate de schimb cu turbină cu gaz. Vechea unitate poate fi restaurată numai în condițiile din fabrică.

Ar trebui să țineți cont întotdeauna de respectarea programului de întreținere de rutină, de natura sarcinilor și a modurilor de funcționare ale centralei electrice, indiferent de tipul de unități de putere instalate.

Întrebarea, care este adesea discutată, despre natura capricioasă a turbinei față de condițiile de funcționare, este asociată cu informații învechite de acum patruzeci de ani. Apoi, „la sol”, pentru a conduce centralele electrice, au fost folosite turbine de avioane „scoate din aripa” aeronavei. Astfel de turbine, cu modificări minime, au fost adaptate să funcționeze ca principale unități de putere pentru centralele electrice.

Astăzi, centralele autonome moderne folosesc turbine de design industrial, concepute pentru funcționare continuă cu sarcini variate.

Limita inferioară a sarcinii electrice minime, declarată oficial de fabricile de producție pentru turbine industriale, este de 3–5%, dar în acest mod, consumul de combustibil crește cu 40%. Sarcina maximă a unei turbine cu gaz, în intervale de timp limitate, poate ajunge la 110-120%.

Unitățile moderne cu piston cu gaz au o eficiență fenomenală, bazată pe un nivel ridicat de eficiență electrică. „Problemele” asociate cu funcționarea unităților cu piston cu gaz la sarcini mici sunt rezolvate pozitiv în faza de proiectare. Designul trebuie să fie de înaltă calitate.

Respectarea modului de funcționare recomandat de producător va prelungi durata de viață a pieselor motorului, economisind astfel bani pentru proprietarul unei centrale electrice autonome. Uneori, pentru a aduce mașinile cu piston pe gaz la modul nominal la sarcini parțiale, în proiectarea circuitului termic al stației sunt incluse una sau două cazane electrice, care fac posibilă asigurarea a 50% din sarcină dorită.

Pentru centralele electrice bazate pe unități cu piston cu gaz și turbine cu gaz, este important să se respecte regula N+1 - numărul de unități de funcționare plus încă una pentru rezervă. „N+1” este un număr convenabil, rațional de instalații pentru personalul de exploatare. Acest lucru se datorează faptului că pentru centralele electrice de orice tip și tip este necesar să se efectueze reglementări și lucrari de renovare.

O întreprindere conectată la rețea poate instala o singură instalație și poate folosi propria energie electrică contra cost, iar în timpul întreținerii, poate fi alimentată de la rețeaua electrică generală, plătind conform contorului. Acest lucru este mai ieftin decât „+1”, dar, din păcate, nu este întotdeauna fezabil. Acest lucru se datorează de obicei lipsei unei rețele electrice sau costului incredibil de mare specificatii tehnice pentru conexiunea în sine.

Dealerii fără scrupule de unități cu piston cu gaz și turbine cu gaz oferă, de regulă, numai broșuri - literatură comercială - înainte de a vinde echipamentul cumpărătorului plan generalși extrem de rar - informații precise despre costurile complete de funcționare și reglementările tehnice realizate.

La unitățile puternice cu piston cu gaz, uleiul nu trebuie schimbat. La loc de muncă permanent este pur și simplu produs fără a avea timp să îmbătrânească. Uleiul în astfel de instalații este în mod constant completat. Astfel de moduri de funcționare sunt asigurate de designul special al motoarelor puternice cu piston pe gaz și sunt recomandate de producător.

Deșeurile de ulei de motor sunt de 0,25–0,45 grame per kilowatt pe oră produs. Burnout-ul este întotdeauna mai mare atunci când sarcina scade. De regulă, setul de motor cu piston cu gaz include un rezervor special pentru adăugarea continuă a uleiului și un mini-laborator pentru verificarea calității acestuia și determinarea perioadei de înlocuire.

În consecință, filtrele de ulei sau cartușele din ele trebuie de asemenea înlocuite.

Deoarece ulei de motorîncă se ard, unitățile cu piston au puțin mai mult nivel înalt emisii nocive în atmosferă decât instalațiile cu turbine cu gaz. Dar, din moment ce gazul arde complet și este unul dintre cele mai curate tipuri de combustibil, a vorbi despre o poluare gravă a aerului înseamnă doar „tocește săbiile”. Câteva autobuze vechi maghiare Ikarus provoacă daune mult mai grave mediului. Pentru a respecta cerințele de mediu, la utilizarea mașinilor cu piston, este necesară construirea coșurilor de fum mai înalte, ținând cont de nivelul existent al concentrațiilor maxime admise în mediu.

Uleiul uzat din instalațiile cu piston cu gaz nu poate fi pur și simplu turnat pe pământ - necesită eliminare - aceasta este o „cheltuială” pentru proprietarii centralei electrice. Dar puteți câștiga bani din asta - uleiul de motor uzat este cumpărat de organizații specializate.

Mulți dintre noi folosim ulei de motor în motoarele cu piston ale mașinii noastre. Dacă motorul este în stare bună de funcționare, funcționat corespunzător și alimentat cu combustibil normal, atunci nu vor apărea cataclisme financiare asociate consumului său.

Același lucru este valabil și la centralele cu piston: - nu trebuie să vă fie frică de consumul de ulei de motor, nu vă va distruge, în timpul funcționării normale a centralelor moderne cu piston pe gaz de înaltă calitate, costurile pentru acest articol sunt doar 2 -3 (!) copeici la 1 kW de energie electrică generată.

În unitățile moderne de turbine cu gaz, uleiul este utilizat numai în cutia de viteze. Volumul său poate fi considerat nesemnificativ. Uleiul de transmisie din turbinele cu gaz este înlocuit în medie o dată la 3-5 ani, iar completarea nu este necesară.

Pentru a efectua un serviciu complet, o instalație puternică cu piston cu gaz trebuie să includă o macara cu grindă. Folosind o grindă de macara, părțile grele ale motoarelor cu piston sunt îndepărtate. Utilizarea unei macarale cu grinzi necesită tavane înalte pentru încăperile mașinilor unei centrale electrice cu piston. Pentru a repara unitățile cu piston cu gaz de putere mică și medie, vă puteți descurca cu mecanisme de ridicare mai simple.

La livrare, centralele electrice cu piston pe gaz pot fi echipate cu diverse instrumente de reparații și accesorii. Prezența acestuia implică faptul că chiar și toate operațiunile critice pot fi efectuate de personal calificat la fața locului. Practic, toate lucrările de reparații ale turbinelor cu gaz pot fi efectuate fie la fabrica producătorului, fie cu asistența directă a specialiștilor din fabrică.

Bujiile trebuie înlocuite o dată la 3-4 luni. Înlocuirea bujiilor este doar 1-2 (!) copeici în costul a 1 kW/h de energie electrică proprie.

Unitățile cu piston, spre deosebire de turbinele cu gaz, sunt răcite cu lichid, prin urmare, personalul unei centrale electrice autonome trebuie să monitorizeze în mod constant nivelul lichidului de răcire și să îl înlocuiască periodic, iar dacă este apă, atunci trebuie tratat chimic;

Caracteristicile de mai sus de funcționare a unităților cu piston sunt absente în unitățile cu turbine cu gaz. Instalațiile cu turbine cu gaz nu utilizează consumabile și componente precum:

• ulei de motor,
• bujii,
• filtre de ulei,
• lichid de răcire,
• seturi de fire de înaltă tensiune.

Dar turbinele cu gaz nu pot fi reparate la fața locului, iar consumul mult mai mare de gaz nu poate fi comparat cu costurile de funcționare și consumabile pentru unitățile cu piston.

Ce sa aleg? Unități cu piston cu gaz sau turbină cu gaz?

Cum se leagă puterea unităților de putere ale centralelor electrice cu temperatura ambiantă?

Odată cu o creștere semnificativă a temperaturii ambientale, puterea unității turbinei cu gaz scade. Dar pe măsură ce temperatura scade, puterea electrică a turbinei cu gaz crește, dimpotrivă. Parametri de putere electrica, conform celor existenti Standardele ISO, măsurat la t +15 °C.

Uneori punct important este, de asemenea, faptul că o unitate cu turbină cu gaz este capabilă să furnizeze de 1,5 ori mai multă energie termică liberă decât o unitate cu piston de putere similară. Când utilizați o centrală termică autonomă puternică (de la 50 MW). utilitati publice, de exemplu, acest lucru poate avea o importanță decisivă la alegerea tipului de unități de putere, mai ales cu un consum mare și uniform de energie termică.

Dimpotrivă, acolo unde căldura nu este necesară în cantități mari, dar este nevoie de un accent pe producția de energie electrică, va fi mai fezabil din punct de vedere economic să se utilizeze unități cu piston cu gaz.

Temperatura ridicată la ieșirea turbinelor cu gaz permite utilizarea unei turbine cu abur ca parte a centralei electrice. Acest echipament este solicitat dacă consumatorul trebuie să obțină cantitatea maximă de energie electrică cu același volum de combustibil gazos consumat și, astfel, să obțină o eficiență electrică ridicată - până la 59%. Un complex energetic de această configurație este mai dificil de operat și costă cu 30-40% mai mult decât de obicei.

Centralele electrice care au turbine cu abur în structura lor, de regulă, sunt proiectate pentru o putere destul de mare - de la 50 MW și mai sus.

Să vorbim despre cel mai important lucru: unități cu piston cu gaz versus unități de putere cu turbine cu gaz - eficiență

Eficiența unei centrale electrice este mai mult decât relevantă - la urma urmei, afectează consumul de combustibil. Medie consum specific combustibilul gazos per 1 kW/oră generat este semnificativ mai mic pentru o instalație cu piston cu gaz și în orice mod de încărcare (deși sarcinile pe termen lung mai mici de 25% sunt contraindicate pentru motoarele cu piston).

Eficiența electrică a mașinilor cu piston este de 40–44%, iar cea a turbinelor cu gaz este de 23–33% (în ciclul abur-gaz, turbina este capabilă să atingă un randament de până la 59%).

Ciclul abur-gaz este utilizat la centralele de mare putere - de la 50-70 MW.

Dacă trebuie să faceți o locomotivă, un avion sau o navă maritimă, atunci coeficientul poate fi considerat unul dintre indicatorii determinanți acțiune utilă(eficiența) centralei electrice. Căldura care este generată în timpul funcționării motorului unei locomotive, aeronave (sau nave) nu este utilizată și este eliberată în atmosferă.

Dar nu construim o locomotivă, ci o centrală electrică, iar atunci când alegem tipul de unități de putere pentru o centrală autonomă, abordarea este oarecum diferită - aici este necesar să vorbim despre utilizarea completă a combustibilului - utilizarea combustibilului factor (FUI).

Când este ars, combustibilul îndeplinește activitatea principală - rotește generatorul centralei electrice. Toată energia rămasă din arderea combustibilului este căldură, care poate și ar trebui utilizată. În acest caz, așa-numita „eficiență generală”, sau mai degrabă factorul de utilizare a combustibilului (FUI), al centralei va fi de aproximativ 80-90%.

Dacă consumatorul se așteaptă să folosească energia termică a unei centrale autonome în totalitate, ceea ce este de obicei puțin probabil, atunci factorul de eficiență (COP) al centralei autonome nu are nicio semnificație practică.

Când sarcina este redusă la 50%, eficiența electrică a turbinei cu gaz scade.

În plus, turbinele necesită presiune mare de admisie a gazului, iar pentru aceasta instalează neapărat compresoare (cele cu piston) și, de asemenea, cresc consumul de combustibil.
O comparație a turbinelor cu gaz și a motoarelor cu piston pe gaz ca parte a mini-CHP arată că instalarea turbinelor cu gaz este recomandată la instalațiile care au nevoi electrice și termice uniforme cu o putere de peste 30-40 MW.

Din cele de mai sus rezultă că eficiența electrică a unităților de putere diferite tipuri are o proiecție directă asupra consumului de combustibil.

Unitățile cu piston cu gaz consumă un sfert sau chiar o treime mai puțin combustibil decât unitățile cu turbine cu gaz - acesta este principalul element de cheltuială!

În consecință, cu un cost similar sau egal al echipamentului în sine, este mai ieftin energie electrica obţinute în instalaţiile cu piston cu gaz. Gazul este principalul element de cheltuială la exploatarea unei centrale autonome!

Instalații cu piston cu gaz versus motoare cu turbină cu gaz - presiunea de intrare a gazului

Este întotdeauna necesar să existe o conductă de gaz de înaltă presiune atunci când se folosesc turbine cu gaz?

Pentru toate tipurile de unități de putere moderne ale centralelor electrice, presiunea de alimentare cu gaz nu are o semnificație practică, deoarece unitatea cu turbină cu gaz include întotdeauna un compresor de gaz, care este inclus în costul complexului energetic.

Compresorul oferă caracteristicile de performanță a presiunii necesare ale combustibilului gazos. Compresoarele moderne sunt unități extrem de fiabile și care necesită întreținere redusă. în lume tehnologii moderne, atât pentru motoarele cu piston pe gaz, cât și pentru turbinele cu gaz, este important doar să existe volumul adecvat de combustibil gazos pentru a asigura funcționarea normală a unei centrale autonome.

Cu toate acestea, nu ar trebui să uităm asta Compresorul booster necesită, de asemenea, multă energie, consumabileși serviciul. Paradoxal, compresoarele cu piston sunt adesea folosite pentru turbine puternice.

Motoare cu piston pe gaz versus unități cu turbine cu gaz - unități cu combustibil dublu

Deseori se scrie și se spune că instalațiile cu combustibil dublu pot fi alimentate doar cu piston. Este adevărat?

Acest lucru nu este adevărat. Toți producătorii cunoscuți de turbine cu gaz au unități cu combustibil dublu în gama lor. Principala caracteristică a unei unități cu dublu combustibil este capacitatea sa de a funcționa atât cu gaz natural, cât și cu motorină. Datorită utilizării a două tipuri de combustibil într-o instalație cu combustibil dublu, o serie de avantaje pot fi remarcate în comparație cu instalațiile monocombustibil:

• in lipsa gazelor naturale, instalatia trece automat la functionarea pe motorina;
• În timpul proceselor tranzitorii, instalația trece automat la funcționarea cu motorină.

Când se ajunge în modul de funcționare, se efectuează procesul invers de trecere la funcționarea pe gaz natural și motorină;
Nu trebuie să uităm de faptul că primele turbine au fost proiectate inițial să funcționeze cu combustibil lichid - kerosen.

Instalațiile cu combustibil dublu au încă o utilizare limitată și nu sunt necesare pentru majoritatea centralelor de cogenerare autonome - există soluții de inginerie mai simple pentru aceasta.

Unități cu piston cu gaz față de unități cu turbină cu gaz - numărul de porniri

Care poate fi numărul de porniri ale unităților cu piston cu gaz?

Număr de porniri: un motor cu piston pe gaz poate fi pornit și oprit de un număr nelimitat de ori, iar acest lucru nu îi afectează durata de viață. Dar pornirile și opririle frecvente ale unităților cu piston cu gaz, cu pierderea alimentării cu energie pentru propriile nevoi, pot duce la uzura celor mai încărcate componente (rulmenți turbocompresor, supape etc.).

Datorită modificărilor bruște ale tensiunilor termice care apar în cele mai critice componente și părți ale secțiunii fierbinți a unei unități cu turbină cu gaz în timpul pornirilor rapide ale unității de la o stare rece, este de preferat să se utilizeze o unitate cu turbină cu gaz pentru o funcționare constantă și continuă. .

Motoare cu piston pe gaz ale centralelor electrice versus unități cu turbine cu gaz - resursă până la revizie

Care poate fi durata de viață a instalației înainte de reparații majore?

Durata de viață a unei turbine cu gaz înainte de revizie este de 40.000-60.000 de ore de funcționare. Cu funcționarea corectă și întreținerea la timp a unui motor cu piston pe gaz, această cifră este, de asemenea, egală cu 40.000-60.000 de ore de funcționare. Cu toate acestea, există și alte situații în care reparațiile majore apar mult mai devreme.

Instalații cu pistoane pe gaz versus motoare cu turbină cu gaz - investiții de capital și prețuri

Ce investiții de capital vor fi necesare pentru construcția unei centrale electrice? Care este costul construirii unui complex energetic autonom la cheie?

După cum arată calculele, investiția de capital (dolar/kW) în construcția unei centrale termice cu motoare cu piston pe gaz este aproximativ egală cu cea a turbinelor cu gaz. Centrala termică finlandeză WARTSILA cu o capacitate de 9 MW va costa clientul aproximativ 14 milioane de euro. O centrală termică similară cu turbină cu gaz bazată pe unități de primă clasă, complet la cheie, va costa 15,3 milioane de dolari.

Motoare cu piston pe gaz versus unități cu turbine cu gaz - ecologie

Cum sunt îndeplinite cerințele de mediu?

Trebuie remarcat faptul că unitățile cu piston cu gaz sunt inferioare unităților cu turbine cu gaz în ceea ce privește emisiile de NOx. Deoarece uleiul de motor se arde, unitățile cu piston au un nivel puțin mai mare de emisii nocive în atmosferă decât unitățile cu turbine cu gaz.

Dar acest lucru nu este critic: SES solicită nivelul de fond în funcție de concentrația maximă admisă la locația mini-CHP. După aceasta, se face un calcul de dispersie, astfel încât „adăugarea” de substanțe nocive din mini-CHP. la fundal nu duce la depăşirea concentraţiei maxime admise. Prin mai multe iterații, se selectează înălțimea minimă a coșului de fum, la care sunt îndeplinite cerințele SanPiN. Adăugarea de la o stație de 16 MW în ceea ce privește emisiile de NO x nu este atât de semnificativă: cu o înălțime a coșului de fum de 30 m - 0,2 MAC, la 50 m - 0,1 MAC.

Nivelul emisiilor nocive de la majoritatea centralelor moderne cu turbine cu gaz nu depășește 20-30 ppm, iar în unele proiecte acest lucru poate avea o anumită semnificație.

Unitățile cu piston experimentează vibrații și zgomot de joasă frecvență în timpul funcționării. Aducerea zgomotului la valorile standard este posibilă, aveți nevoie doar de soluții de inginerie adecvate. Pe lângă calculul dispersiei la dezvoltarea unei secțiuni documentatia proiectului„Protecția mediului”, se face un calcul acustic și se verifică dacă soluțiile de proiectare alese și materialele folosite îndeplinesc cerințele SanPiN în materie de zgomot.

Orice echipament emite zgomot într-un anumit spectru de frecvență. Instalațiile de turbine cu gaz nu au scăpat de această criză.

Instalații cu pistoane pe gaz versus motoare cu turbină cu gaz - concluzii

Sub sarcini liniare și respectarea regulii N+1, este posibilă utilizarea motoarelor cu piston pe gaz ca sursă principală de alimentare cu energie. O astfel de centrală electrică necesită unități de rezervă și rezervoare de stocare pentru al doilea tip de combustibil - motorină.

În domeniul de putere de până la 40-50 MW, utilizarea motoarelor cu piston în mini-CHP este considerată absolut justificată.

În cazul utilizării unităților cu piston cu gaz, consumatorul poate evita complet alimentarea cu energie externă, dar numai cu o abordare atentă și echilibrată.

Unitățile cu piston pot fi utilizate și ca surse de energie electrică de rezervă sau de urgență.

O alternativă la unitățile cu piston sunt microturbinele cu gaz. Adevărat, prețurile pentru microturbine sunt foarte mari și se ridică la ~ 2500–4000 USD per 1 kW de putere instalată!

O comparație a turbinelor cu gaz și a motoarelor cu piston cu gaz ca parte a mini-CHP arată că instalarea turbinelor cu gaz este posibilă la orice instalații care au sarcini electrice mai mari de 14-15 MW, dar datorită consumului mare de gaz, turbinele sunt recomandat pentru centralele de putere mult mai mare - 50-70 MW.

Pentru multe instalații moderne de generație, 200.000 de ore de funcționare nu reprezintă o valoare critică și, sub rezerva programului de întreținere programat și înlocuirea treptată a pieselor turbinei supuse uzurii: rulmenți, injectoare, diverse echipamente auxiliare (pompe, ventilatoare), funcționarea ulterioară a gazului. instalația cu turbine rămâne fezabilă din punct de vedere economic. Unitățile cu piston cu gaz de înaltă calitate depășesc astăzi cu succes 200.000 de ore de funcționare.

Acest lucru este confirmat de practica modernă în exploatarea instalațiilor cu turbine cu gaz/piston cu gaz din întreaga lume.

Atunci când alegeți unități de putere ale unei centrale autonome, este necesară consultarea de specialitate!

Sfatul și supravegherea experților sunt, de asemenea, necesare în timpul construcției centralelor autonome. Pentru a rezolva problema de care aveți nevoie firma de inginerie cu experienta si proiecte finalizate.

Ingineria vă permite să determinați în mod competent, imparțial și obiectiv alegerea echipamentului principal și auxiliar pentru selecție configurație optimă- configurarea viitoarei centrale electrice.

Ingineria calificată vă permite să economisiți bani semnificativi pentru client, care reprezintă 10–40% din costurile totale. Ingineria de la profesioniști din industria energiei electrice vă permite să evitați greșelile costisitoare în proiectare și în alegerea furnizorilor de echipamente.

Gritsyna V.P.

Datorită creșterii multiple a tarifelor la energie electrică în Rusia, multe întreprinderi iau în considerare probleme de construcție centrale electrice proprii putere redusă. 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 pe scară largă a făcut posibilă creșterea eficienței acestora la 36% sau mai mult, iar utilizarea unui ciclu combinat de gaze (CCGT) a crescut eficiența electrică a termică. centrale electrice 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 motoarele 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, în lipsa fondurilor pentru construirea de centrale mari care utilizează proiecte învechite, care includ proiectul CCGT autohton de 325 MW, proiectat în urmă cu 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 de rapel dacă este ars gaz natural de joasă sau medie presiune. Generatoarele diesel pot funcționa cu combustibil greu, care este De 2 ori mai ieftin decât combustibilul pentru turbină cu gaz și poate funcționa cu gaz de joasă presiune fără utilizarea compresoarelor booster Conform S.E.M.T., costul total de exploatare a unei centrale diesel de 20 MW pe o perioadă de 15 ani este de 2 ori mai mic decât pentru o turbină cu gaz termic. centrală de aceeași putere atunci când este utilizat combustibil lichid de ambele centrale.
Promițător producator rus 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 funcționarea atât cu combustibil greu cu o vâscozitate de până la 700 cSt la 50 C și un conținut de sulf de până la 22 MW. la 5% și pentru funcționarea 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.

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, oferind suport de inginerie și service pentru vânzarea de „micro” turbine cu gaz. Sistemul de alimentare a comandat producerea unei turbine de 45 kW, care urma să fie gata de livrare în august 1998. De asemenea, a precizat că randamentul electric al turbinei ajunge la 17% și a remarcat că fiabilitatea turbinelor cu gaz este mai mare decât cea a turbinei. generatoare 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. Durata de viață indicată a motorului Vyartsilia înseamnă o durată de viață garantată până la o revizie completă. 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 performanță
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%.
Ora 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 în rețea pentru un motor pe gaz poate fi de 4 bar (abs) și chiar de 1,15 bar pentru un motor de 175 SG.
Costuri de capital la o centrală termică cu o capacitate de aproximativ 1 MW, potrivit specialiștilor Vyartsilia, acestea sunt de 1400 USD/kW pentru o centrală cu turbină pe gaz și 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 o centrală termică 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 produse 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 este dimensiunile lor mai mici și greutatea de 3 sau mai multe ori mai mică.
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). Centrale de cogenerare cu ciclu combinat cu un capacitatea sub 50 MW va atinge un randament electric de 40-44%.
Costurile de operare pentru uleiurile lubrifiante, întreținerea și personalul din centralele termice ajung la 0,02 coroane pe 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 în Danemarca performante ridicate motoarele pe gaz compensează mai mult decât costurile de operare mai mari.
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 fabricație rusă pe gaz natural nu depășește puterea de 800 kW-1500 kW (instalația RUMO, Uzina de construcție de mașini N-Novgorod și Kolomensky), 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). În anii precedenți, această soluție tehnică a fost testată în testele pe teren la scară largă ale centralei electrice Aquarius din Nikolaev (Ucraina) de către NPP Mashproekt și PA Zarya, ceea ce a făcut posibilă creșterea puterii unității de turbină de la 16 la 25 MW și randamentul a fost crescut 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. Alimentare centralizată cu căldură. Cercetare și dezvoltare tehnologică în Danemarca. Ministerul Energiei. Administrația Energetică, 1993
4. CENTRALE ELECTRICE DIESEL. S.E.M.T. PIELSTICK. POWERTEK 2000 Exhibition Prospect, 14-17 martie 2000
5. Centrale 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

§ 45. Instalaţii de turbine

Aburul proaspăt sau gazul care intră în duză, care este o paletă de ghidare, se extinde, energia potențială este transformată în energie cinetică, iar aburul sau gazul capătă o viteză semnificativă. La ieșirea din duză, aburul sau gazul intră în canalele paletelor de lucru montate pe marginea discului turbinei așezat pe arborele turbinei. Fluidul de lucru apasă pe suprafețele curbe ale lamelor de lucru, forțând discul cu arborele să se rotească. Se numește setul de astfel de palete de ghidare (duze) și palete de lucru pe discul turbinei luate în considerare treapta turbinei. Se numesc turbine cu o singură treaptă într-o singură etapă spre deosebire de în mai multe etape turbine

Turbinele, bazate pe principiul de funcționare al fluidului de lucru (abur sau gaz), sunt împărțite în două grupe principale. Turbinele în care expansiunea aburului sau a gazului are loc numai în paletele de ghidare staționare și numai energia lor cinetică este utilizată pe paletele de lucru, se numesc activ. Turbine în care expansiunea aburului sau a gazului are loc și în timpul mișcării fluidul de lucru în canalele lamelor de lucru se numesc reactiv. Turbinele se rotesc doar într-un singur sens și sunt ireversibile, adică nu pot schimba sensul de rotație. Prin urmare, turbinele inverse sunt de obicei prevăzute pe același arbore cu turbinele principale înainte. Puterea turbinelor inverse ale navei nu depășește 40-50% din puterea turbinelor înainte. Deoarece aceste turbine nu trebuie să ofere o eficiență ridicată de funcționare, numărul de trepte din ele este mic.

Instalațiile marine cu turbine cu abur care funcționează la o presiune inițială a aburului de 40-50 atm și o temperatură a aburului de 450-480 ° C au o eficiență economică de 24-27%.

Economic Eficiența (efectivă) este raportul dintre căldura convertită în muncă utilă și căldura dezvoltată în timpul arderii complete a combustibilului consumat. Eficiența efectivă caracterizează eficiența motorului. Când presiunea crește la 70-80 atm și temperatura aburului la 500-550° C, eficiența economică crește la 29-31%. Creșterea în continuare a presiunii inițiale a aburului și îmbunătățirea instalațiilor va crește eficiența instalației de turbine cu abur a unei nave la aproximativ 35%.

Lucrările la unitățile cu turbine cu gaz pentru nave (GTU) sunt, în esență, încă de natură experimentală, deoarece designul lor în serie nu a fost încă creat.

Turbină cu gaz diferă de abur prin aceea că fluidul său de lucru nu este abur de la cazane, ci gaze formate în timpul arderii combustibilului în camere speciale.

Structura și funcționarea unei turbine cu gaz sunt similare cu structura și funcționarea unei turbine cu abur. Ele pot fi, de asemenea, active sau reactive, cu o singură carcasă, cu mai multe carcase etc. Turbinele cu gaz diferă de turbinele cu abur la sarcini de temperatură mai ridicată: temperatura gazelor fierbinți este în intervalul 700-800 ° C. Diferența este conditii de temperatura reduce resursele de timp de funcționare ale turbinelor cu gaz.

În funcție de metoda de comprimare a aerului și de formare a gazelor fierbinți, unități cu turbine cu gaz cu cameră de ardere și unități cu turbine cu gaz generatoare de gaz cu piston liber(SPGG). O calitate negativă a unei turbine cu gaz este pierderea mare de căldură în timpul eliminării gazelor de eșapament.

O metodă de creștere a eficienței unei turbine cu gaz este utilizarea căldurii gazelor de eșapament pentru a încălzi aerul care intră în camera de ardere, așa-numita regenerare.

Utilizarea regenerării cu compresia simultană a aerului în două etape crește eficiența efectivă a instalației la 28-30%. Astfel de turbine cu gaz sunt folosite ca sisteme de propulsie a navelor.

Într-o instalație de turbină cu gaz a navei cu cameră de ardere (Fig. 69), aerul atmosferic este aspirat, comprimat de compresorul de joasă presiune 1, situat pe același arbore cu turbina cu gaz 5, și trimis la frigiderul 2, răcit cu apă de mare . Aerul răcit intră în compresorul de înaltă presiune 3, unde este din nou comprimat la o presiune mai mare, după care este alimentat la regeneratorul 4, de unde este încălzit de gazele de evacuare și intră în camera de ardere 6, unde combustibilul furnizat acolo este ars. Produsele de ardere se extind în turbina cu gaz 5 și prin regenerator, după ce cedează o parte din căldură aerului, sunt eliberate în atmosferă sau utilizate într-un cazan de recuperare.

Orez. 69. Schema unei instalatii de turbina cu gaz cu regenerare si comprimare a aerului in doua trepte.

O unitate de turbină cu gaz cu un generator de gaz cu piston liber (LPGG) constă dintr-o turbină activă sau de reacție și un cilindru diesel în care are loc arderea combustibilului. O instalație combinată cu turbină cu gaz cu GNL este prezentată în Fig. 70.

Cilindrul SPGG 1 are două pistoane de lucru 2 pe aceleași tije cu pistoanele compresoarelor 3. Când amestecul de aer și combustibil furnizat prin duza 11 este ars, gazele din cilindru se extind, împingând pistoanele în afară. Se creează un vid în cavitățile celor 6 cilindri ai compresorului 5 și aerul atmosferic este aspirat prin supapele 7. In acelasi timp, aerul din cavitatea celor 4 cilindri compresor este comprimat si pistoanele de lucru revin in pozitia initiala.

Când pistoanele din cilindru diverg, geamurile de evacuare 9 sunt deschise mai întâi, iar apoi ferestrele 10 sunt purjate.

În timpul cursei inverse a pistoanelor compresorului, ferestrele de evacuare și de purjare sunt închise, aerul din cavitatea 6 este pompat în recipientul de purjare, iar aerul din cilindrul de lucru este comprimat. La sfârșitul compresiei, temperatura aerului crește și combustibilul injectat în acest moment de duză se aprinde. Începe un nou ciclu de funcționare al generatorului de gaz cu piston liber.

Eficiența efectivă a unei astfel de unități combinate de turbină cu gaz cu GNL este aproape de 40%, ceea ce face ca instalarea lor pe nave să fie profitabilă. Unitățile de turbine cu gaz cu NGN sunt promițătoare și vor fi utilizate pe scară largă pe nave ca motoare principale.

Orez. 70. Schema unei turbine cu gaz cu generator de gaz cu piston liber (SPGG).

Energia eliberată de reacția de fisiune nucleară la utilizarea a 1 kg de uraniu este aproximativ egală cu energia obținută prin arderea a 1400 de tone de păcură. Consumul zilnic de combustibil nuclear pe navele de transport se ridică la doar zeci de grame. Perioada de înlocuire a elementelor de combustibil din reactoarele navelor este de doi până la trei ani. În ciuda greutății mari a unei instalații nucleare, cauzată de greutatea mare a protecției biologice, capacitatea de sarcină utilă a navelor cu instalații nucleare este semnificativ mai mare decât capacitatea de transport a navelor de dimensiuni egale cu centralele electrice convenționale. Creșterea capacității de transport pe aceste nave se explică prin lipsa combustibilului convențional pe ele.

Pentru a crește viteza navelor, utilizarea instalațiilor alimentate cu energie nucleară este avantajoasă din punct de vedere economic și permite creșterea puterii centralelor electrice fără o creștere bruscă a greutății acestora. Avantajul decisiv al instalațiilor nucleare de la bord este absența nevoii de aer în timpul funcționării lor. Această caracteristică ne permite să rezolvăm problema mișcării pe termen lung a navelor sub apă. După cum se știe, navele, care navighează sub apă într-un mediu omogen, întâmpină o rezistență mai mică decât navele de suprafață și, prin urmare, cu putere egală a motorului pot atinge viteze mai mari. Transportul subacvatic de deplasare mare poate fi mult mai rentabil de operat decât navele de suprafață cu aceeași deplasare.

Uraniul îmbogățit artificial care conține izotopul U 235 într-o cantitate de 3-5% este folosit ca combustibil nuclear pentru reactoarele moderne de nave.

Partea reactorului în care are loc reacția în lanț se numește miez. În această zonă este introdusă o substanță specială - un moderator de neutroni, care încetinește mișcarea neutronilor la viteza mișcării termice. Ca moderator sunt folosite apă simplă (H 2 0), apa grea (D 2 0), beriliu sau grafit.

După tip miez reactoarele sunt împărțite în omogene și eterogene. În reactoarele omogene, combustibilul nuclear și moderatorul sunt un amestec omogen. În reactoarele eterogene, combustibilul nuclear este situat într-un moderator sub formă de tije sau plăci numite elemente combustibile. Singurul tip utilizat în centralele nucleare de bord sunt reactoarele eterogene.

Când are loc o reacție nucleară, aproximativ 80% din energie este convertită în căldură, iar 20% este eliberată sub formă de radiații (a, b și y), radiațiile a- și b nu sunt deosebit de periculoase. Dar radiația y și radiația neutronică, care au o mare putere de penetrare, provoacă radiații secundare în multe materiale. Această radiație provoacă boli grave în corpul uman. Pentru a preveni astfel de radiații, centralele nucleare trebuie să aibă o protecție fiabilă, numită protecție biologică. Protecția biologică este de obicei realizată din metal, apă și beton are dimensiuni și greutate semnificative.

Cea mai puternică și mai avansată centrală nucleară de pe nave civile este centrala de pe spărgătorul de gheață „Lenin” - cel mai puternic spărgător de gheață din lume.

Puterea celor patru turbine ale sale este de 44.000 CP. Cu.

Centrala electrică principală a spărgătorul de gheață „Lenin” este proiectată conform următoarei scheme (Fig. 71). Spărgătorul de gheață este echipat cu trei reactoare 1 cu stabilizatoare de presiune 2 în circuitul primar. Moderatorul și lichidul de răcire sunt apă obișnuită sub o presiune de aproximativ 200 atm. Apa din reactor este furnizată generatoarelor de abur 3 la o temperatură de aproximativ 325°C cu pompe electrice de circulație 4. Generatoarele de abur produc abur din circuitul secundar la o presiune de 29 atm și la o temperatură de 310°C, care antrenează patru turbogeneratoare de abur 5 . Aburul evacuat trece prin condensatoarele 6 sub formă de condens și este utilizat din nou, efectuând lucrări în ciclu închis.

Reactoarele, generatoarele de abur și pompele centrale sunt înconjurate de protecție biologică împotriva unui strat de apă și plăci de oțel cu grosimea de 300-420 mm.

Orez. 71. Diagrama centralei electrice a spărgătoarei de gheață „Lenin”

O unitate de turbină abur-gaz care funcționează conform ciclului Walther a fost folosită pe submarinele germane în al Doilea Război Mondial pentru a le crește viteza sub apă. O barcă cu o astfel de instalație ar putea dezvolta viteze mari subacvatice în decurs de 5-6 ore, ajungând până la 22-25 de noduri.

Agentul de oxidare în acest ciclu a fost peroxidul de hidrogen în concentrații mari (80%), care, în prezența unui catalizator, se descompune într-o cameră specială în vapori de apă și oxigen, eliberând o cantitate semnificativă de căldură. În camera de ardere a fost ars în oxigen combustibil lichid cu injectare simultană acolo apă dulce. Energia amestecului de abur-gaz rezultat de înaltă presiune și temperatură înaltă a fost utilizată într-o turbină abur-gaz. Amestecul uzat de abur-gaz a fost răcit într-un condensator, unde vaporii de apă au fost transformați în apă și returnați în sistemul de alimentare cu apă, iar dioxidul de carbon a fost pompat peste bord.

Principalele dezavantaje ale acestor instalații au fost raza scurtă de croazieră a bărcilor la viteză maximă, pericolul de incendiu crescut din cauza prezenței unei cantități mari de peroxid de hidrogen pe ambarcațiune, dependența funcționării lor normale de adâncimea de scufundare și costul atât al instalării în sine, cât și al funcționării acesteia.

În Anglia, în anii postbelici, a fost construit submarinul Exilorer cu o centrală de acest tip. În timpul testelor, s-a stabilit că costul unei ore de rulare este echivalent cu costul a 12,5 kg de aur.

Redirecţiona
Cuprins
Spate

Din când în când se spune în știri că, de exemplu, la o astfel de centrală raională de stat este în plină desfășurare construcția unui CCGT de 400 MW, iar la un alt CHPP-2, instalarea unei turbine cu gaz. de atâţia MW a fost pus în funcţiune. Despre astfel de evenimente sunt scrise și acoperite, deoarece includerea unor astfel de unități puternice și eficiente nu este doar o „bifă” în implementare. program de stat, dar și o creștere reală a eficienței centralelor electrice, a sistemului energetic regional și chiar a sistemului energetic unificat.

Dar aș dori să vă atrag atenția nu despre implementarea programelor de stat sau a indicatorilor de prognoză, ci despre PSU și GTU. Nu numai o persoană obișnuită, ci și un inginer energetic începător pot fi confuzi în acești doi termeni.

Să începem cu ceea ce este mai simplu.

GTU - unitate de turbină cu gaz - este o turbină cu gaz și un generator electric combinate într-o singură carcasă. Este benefic sa-l instalezi la centrale termice. Acest lucru este eficient și multe reconstrucții ale centralelor termice au ca scop instalarea doar de astfel de turbine.

Iată un ciclu simplificat de funcționare a unei stații termice:

Gazul (combustibilul) intră în cazan, unde arde și transferă căldură apei, care iese din cazan sub formă de abur și învârte turbina cu abur. Și turbina cu abur întoarce generatorul. Primim energie electrică de la generator, iar dacă este necesar, luăm abur pentru nevoi industriale (încălzire, încălzire) de la turbină.

Și într-o instalație de turbină cu gaz, gazul arde și rotește o turbină cu gaz, care generează electricitate, iar gazele de evacuare transformă apa în abur într-un cazan de căldură reziduală, adică. gazul funcționează cu dublu beneficiu: mai întâi arde și întoarce turbina, apoi încălzește apa din cazan.

Și dacă instalația turbinei cu gaz în sine este prezentată și mai detaliat, va arăta astfel:

Acest videoclip arată clar ce procese au loc într-o instalație de turbină cu gaz.

Dar va exista și mai mult beneficiu dacă aburul rezultat este făcut să funcționeze - puneți-l într-o turbină cu abur, astfel încât un alt generator să funcționeze! Apoi, unitatea noastră de turbină cu gaz va deveni o UNITATE DE ABUR-GAZ (SGU).

Ca rezultat, PSU este un concept mai larg. Această instalație este o unitate de putere independentă, unde combustibilul este folosit o dată și electricitatea este generată de două ori: într-o unitate cu turbină cu gaz și într-o turbină cu abur. Acest ciclu este foarte eficient și are o eficiență de aproximativ 57%! Acest lucru este foarte rezultat bun, care poate reduce semnificativ consumul de combustibil pe kilowatt-oră de energie electrică!

În Belarus, pentru a crește eficiența centralelor electrice, unitățile cu turbine cu gaz sunt utilizate ca „suprastructură” pentru schema centrală termică existentă, iar unitățile cu turbine cu gaz cu ciclu combinat sunt construite la centralele electrice districtuale de stat ca unități de putere independente. Funcționând la centralele electrice, aceste turbine cu gaz nu numai că măresc „indicatorii tehnici și economici de prognoză”, dar îmbunătățesc și managementul generației, deoarece au o manevrabilitate ridicată: viteza de pornire și generarea energiei.

Atât de utile sunt aceste turbine cu gaz!

În generarea autonomă - energie la scară mică în în ultima vreme se acordă o atenție considerabilă turbine cu gaz putere diferită. Centrale electrice la bază turbine cu gaz sunt utilizate ca sursă principală sau de rezervă de energie electrică și termică în scopuri industriale sau casnice. Turbine cu gaz ca parte a centralelor electrice sunt destinate funcționării în orice conditiile climatice Rusia. Aplicații turbine cu gaz practic nelimitat: industria petrolului și gazelor, întreprinderile industriale, structuri de locuințe și servicii comunale.

Factorul pozitiv de utilizare turbine cu gazîn sectorul locuințelor și serviciilor comunale este că conținutul de emisii nocive din gazele de eșapament NO x și CO este la nivelul de 25, respectiv 150 ppm (pentru unitățile alternative aceste valori sunt mult mai mari), ceea ce face posibilă pentru a instala o centrală electrică lângă clădiri de locuit. Utilizare turbine cu gaz ca unități de putere ale centralelor electrice, evită construirea coșurilor de fum înalte.

În funcție de nevoile dvs turbine cu gaz este echipat cu cazane de caldura reziduala cu abur sau apa calda, ceea ce va permite sa primiti de la centrala fie abur (presiune joasa, medie, inalta) pentru nevoi de proces, fie apa calda (ACM) cu valori standard de temperatura. Puteți obține abur și apă fierbinte în același timp. Puterea energiei termice produsă de o centrală bazată pe turbine cu gaz este de obicei de două ori mai mare decât a energiei electrice.

La centrala cu turbine cu gazîn această configurație, eficiența combustibilului crește la 90%. Eficiență ridicată de utilizare turbine cu gaz ca unități de putere este furnizată în timpul funcționării pe termen lung cu sarcină electrică maximă. La putere suficient de mare turbine cu gaz Există posibilitatea utilizării combinate a turbinelor cu abur. Această măsură poate îmbunătăți semnificativ eficiența centralei, crescând randamentul electric la 53%.

Cât costă o centrală electrică bazată pe turbine cu gaz? Care este prețul său integral? Ce este inclus in pretul la cheie?

O centrală termică autonomă bazată pe turbine cu gaz are o mulțime de costuri suplimentare, dar adesea simple echipamentul necesar(exemplu de viață reală – proiect finalizat). Folosind echipamente de primă clasă, costul unei centrale electrice la cheie de acest nivel nu depășește 45.000 - 55.000 de ruble per 1 kW de putere electrică instalată. Prețul final al unei centrale electrice bazată pe turbine cu gaz depinde de sarcinile și nevoile specifice ale consumatorului. Pretul include lucrarile de proiectare, constructie si punere in functiune. Turbinele cu gaz în sine, ca unități de putere, fără echipamente suplimentare, în funcție de compania producătoare și de putere, costă de la 400 la 800 de dolari pe 1 kW.

Pentru a obține informații despre costul construirii unei centrale electrice sau centralei termice în cazul dumneavoastră specific, trebuie să trimiteți un chestionar completat companiei noastre. După aceasta, după 2–3 zile, clientul-client primește o propunere tehnică și comercială preliminară - TCP (scurt exemplu). Pe baza TCP, clientul ia decizia finală cu privire la construirea unei centrale electrice pe bază de turbine cu gaz. De regulă, înainte de a lua o decizie, clientul vizitează o instalație existentă pentru a vedea o centrală electrică modernă cu propriii ochi și „atinge totul cu mâinile”. Clientul primește răspunsuri la întrebările sale direct pe site.

Construcția de centrale electrice pe bază de turbine cu gaz se bazează adesea pe conceptul de construcție bloc-modulară. Designul bloc-modular asigură un nivel ridicat de pregătire în fabrică a centralelor electrice cu turbine cu gaz și reduce timpul de construcție a instalațiilor energetice.

Turbine cu gaz - puțină aritmetică asupra costului energiei produse

Pentru a produce 1 kW de energie electrică, turbinele cu gaz consumă doar 0,29–0,37 m³/oră de combustibil gazos. La arderea unuia metru cub gaz, turbinele cu gaz generează 3 kW de energie electrică și 4–6 kW de energie termică. Cu prețul (mediu) pentru gaze naturale în 2011 3 ruble. pentru 1 m³, costul pentru 1 kW de energie electrică obținută de la o turbină cu gaz este de aproximativ 1 rublă. În plus, consumatorul primește 1,5–2 kW de energie termică gratuită!

Cu o alimentare autonomă de la o centrală electrică bazată pe turbine cu gaz, costul energiei electrice și căldurii produse este de 3-4 ori mai mic decât tarifele actuale din țară, iar acest lucru nu ia în considerare cost ridicat conexiuni la rețelele electrice de stat (60.000 de ruble pe 1 kW în regiunea Moscova, 2011).

Construirea centralelor autonome pe baza turbine cu gaz permite economii semnificative numerar Prin eliminarea costurilor de construcție și exploatare a liniilor costisitoare de transport a energiei (PTL), centralele electrice bazate pe turbine cu gaz pot crește în mod semnificativ fiabilitatea alimentării cu energie electrică și termică atât pentru întreprinderi sau organizații individuale, cât și pentru regiuni în ansamblu.
Gradul de automatizare a unei centrale electrice pe bază de turbine cu gaz face posibilă eliminarea unui număr mare de personal de întreținere. În timpul funcționării unei centrale pe gaz, funcționarea acesteia este asigurată de doar trei persoane: un operator, un electrician de serviciu și un mecanic de serviciu. Oricând situatii de urgenta Pentru a asigura siguranța personalului, siguranța sistemelor și unităților cu turbine cu gaz, sunt prevăzute sisteme de protecție fiabile.

Aerul atmosferic printr-o admisie de aer echipată cu un sistem de filtrare (nu este prezentat în diagramă) este furnizat la intrarea unui compresor axial cu mai multe trepte. Compresorul comprimă aerul atmosferic și îl furnizează la presiune mare către camera de ardere. În același timp, o anumită cantitate de combustibil gazos este furnizată în camera de ardere a turbinei prin duze. Combustibilul și aerul se amestecă și se aprind. Amestecul combustibil-aer arde, eliberând o cantitate mare de energie. Energia produșilor gazoși de combustie este transformată în lucru mecanic datorită rotației paletelor turbinei prin jeturi de gaz fierbinte. O parte din energia primită este cheltuită pentru compresia aerului în compresorul turbinei. Restul lucrării este transferat la generatorul electric prin axa de antrenare. Această lucrare este muncă utilă turbină cu gaz. Produsele de ardere, care au o temperatură de aproximativ 500-550 °C, sunt evacuate prin tubul de evacuare și difuzorul turbinei și pot fi utilizate în continuare, de exemplu, într-un schimbător de căldură, pentru a produce energie termică.

Turbinele cu gaz, ca motoare, au cea mai mare densitate de putere dintre motoarele cu ardere internă, până la 6 kW/kg.

Pot fi utilizați următorii combustibili pentru turbine cu gaz: kerosen, motorină, gaz.

Unul dintre avantajele turbinelor cu gaz moderne este lung ciclu de viață- durata de viață a motorului (total până la 200.000 ore, înainte de reparații majore 25.000–60.000 ore).

Modern turbine cu gaz sunt extrem de fiabile. Există dovezi ale funcționării continue a unor unități de câțiva ani.

Mulți furnizori de turbine cu gaz produc renovare majoră echipamente la fața locului, înlocuind componentele individuale fără transport la producător, ceea ce reduce semnificativ costurile de timp.

Posibilitatea de funcționare pe termen lung în orice interval de putere de la 0 la 100%, absența răcirii cu apă, funcționarea cu două tipuri de combustibil - toate acestea fac turbinele cu gaz unități de putere populare pentru centralele autonome moderne.

Cea mai eficientă utilizare a turbinelor cu gaz este la capacități medii ale centralelor electrice, iar la capacități de peste 30 MW, alegerea este evidentă.