Mga pag-install ng energy gas turbine. Mga siklo ng mga halaman ng gas turbine

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang Gas turbine units (GTP) ay isang solong, medyo compact power complex, kung saan gumagana ang power turbine at generator nang magkapares. Ang sistema ay naging laganap sa tinatawag na small-scale power industry. Mahusay para sa supply ng kuryente at init ng malalaking negosyo, malalayong pamayanan at iba pang mga mamimili. Bilang isang tuntunin, ang mga gas turbin ay gumagana sa likidong gasolina o gas.

Nasa gilid ng pag-unlad

Sa pagtaas ng kapasidad ng enerhiya ng mga planta ng kuryente, ang nangungunang papel ay inililipat sa mga gas turbine unit at ang kanilang karagdagang ebolusyon - pinagsamang cycle plant (CCGT). Kaya, sa mga planta ng kuryente sa US mula noong unang bahagi ng 1990s, higit sa 60% ng mga na-commissioned at modernized na kapasidad ay naging mga gas turbine at pinagsama-samang cycle plant, at sa ilang mga bansa sa ilang taon ang kanilang bahagi ay umabot sa 90%.

Simple gas turbines ay binuo din sa malaking bilang. Ang planta ng gas turbine - mobile, matipid na patakbuhin at madaling ayusin - ay napatunayang pinakamainam na solusyon upang masakop ang mga peak load. Sa pagliko ng siglo (1999-2000), ang kabuuang kapasidadang mga yunit ng gas turbine ay umabot sa 120,000 MW. Para sa paghahambing: noong 1980s, ang kabuuang kapasidad ng mga sistema ng ganitong uri ay 8,000-10,000 MW. Ang isang makabuluhang bahagi ng mga gas turbine (higit sa 60%) ay nilayon na gumana bilang bahagi ng malalaking binary combined cycle plant na may average na kapangyarihan na humigit-kumulang 350 MW.

Makasaysayang background

Ang mga teoretikal na pundasyon para sa paggamit ng pinagsamang cycle na teknolohiya ay pinag-aralan nang may sapat na detalye sa ating bansa noong unang bahagi ng dekada 60. Nasa oras na iyon, naging malinaw na ang pangkalahatang landas para sa pagbuo ng thermal power engineering ay konektado nang tumpak sa pinagsamang mga teknolohiya ng cycle. Gayunpaman, ang kanilang matagumpay na pagpapatupad ay nangangailangan ng maaasahan at napakahusay na gas turbine unit.

Ito ang makabuluhang pag-unlad sa konstruksyon ng gas turbine ang nagpasiya sa modernong qualitative leap sa thermal power engineering. Matagumpay na nalutas ng ilang dayuhang kumpanya ang problema sa paglikha ng mahusay na mga stationary gas turbine sa panahon na ang mga domestic na nangungunang nangungunang organisasyon sa isang command economy ay nagpo-promote ng hindi gaanong maaasahang mga steam turbine technologies (STP).

Kung noong dekada 60 ang kahusayan ng mga instalasyon ng gas turbine ay nasa antas na 24-32%, pagkatapos noong huling bahagi ng dekada 80 ang pinakamahusay na mga instalasyon ng gas turbine na hindi gumagalaw ng kuryente ay mayroon nang kahusayan (na may sariling paggamit) na 36-37 %. Ginawa nitong posible na lumikha ng mga CCGT sa kanilang batayan, ang kahusayan na umabot sa 50%. Sa simula ng bagong siglo, ang bilang na ito ay katumbas ng 40%, at kasama ng pinagsamang cycle na mga planta ng gas-cycle, ito ay naging 60%.

Paghahambing ng steam turbineat pinagsamang cycle na halaman

Sa pinagsamang-cycle na mga planta batay sa mga gas turbine, ang kaagad at tunay na pag-asa ay upang makakuha ng kahusayan na 65% o higit pa. Kasabay nito, para sa mga planta ng steam turbine (binuo sa USSR), kung ang isang bilang ng mga kumplikadong problemang pang-agham na may kaugnayan sa pagbuo at paggamit ng supercritical steam ay matagumpay na malulutas, maaari kang umasa para sa isang kahusayan na hindi hihigit sa 46- 49%. Kaya, sa mga tuntunin ng kahusayan, ang mga steam turbine system ay walang pag-asa na mas mababa kaysa sa pinagsamang mga sistema ng cycle.

Lubhang mas mababa kaysa sa mga planta ng kuryente ng steam turbine sa mga tuntunin ng gastos at oras ng pagtatayo. Noong 2005, sa merkado ng enerhiya sa mundo, ang presyo ng 1 kW para sa isang CCGT unit na may kapasidad na 200 MW o higit pa ay $500-600/kW. Para sa mga CCGT na mas maliliit na kapasidad, ang gastos ay nasa hanay na $600-900/kW. Ang makapangyarihang mga planta ng gas turbine ay tumutugma sa mga halaga na 200-250 $/kW. Sa isang pagbawas sa kapangyarihan ng yunit, ang kanilang mga pagtaas ng presyo, ngunit kadalasan ay hindi lalampas sa $ 500 / kW. Ang mga halagang ito ay ilang beses na mas mababa kaysa sa halaga ng isang kilowatt ng kuryente sa mga steam turbine system. Halimbawa, ang presyo ng naka-install na kilowatt sa condensing steam turbine power plants ay mula 2000-3000 $/kW.

Skema ng planta ng gas turbine

May kasamang tatlong pangunahing yunit ang pag-install: isang gas turbine, isang combustion chamber at isang air compressor. Bukod dito, ang lahat ng mga unit ay nakalagay sa isang prefabricated na solong gusali. Ang compressor at turbine rotors ay mahigpit na konektado sa isa't isa, na sinusuportahan ng mga bearings.

Ang mga combustion chamber (halimbawa, 14 na piraso) ay inilalagay sa paligid ng compressor, bawat isa sa sarili nitong hiwalay na housing. Para sa pagpasok saAng air compressor ay nagsisilbing isang inlet pipe, ang hangin ay umaalis sa gas turbine sa pamamagitan ng exhaust pipe. Ang katawan ng gas turbine ay nakabatay sa malalakas na suporta na inilagay nang simetriko sa isang frame.

Prinsipyo sa paggawa

Karamihan sa mga gas turbine unit ay gumagamit ng prinsipyo ng tuluy-tuloy na pagkasunog, o bukas na ikot:

• Una, ang gumaganang fluid (hangin) ay ibinobomba sa atmospheric pressure ng naaangkop na compressor.
• Dagdag pa, ang hangin ay pinipiga sa mas mataas na presyon at ipinadala sa silid ng pagkasunog.
• Ito ay binibigyan ng gasolina, na nasusunog sa pare-parehong presyon, na nagbibigay ng patuloy na supply ng init. Dahil sa pagkasunog ng gasolina, tumataas ang temperatura ng working fluid.
• Susunod, ang gumaganang fluid (ngayon ay isa na itong gas, na pinaghalong hangin at mga produkto ng pagkasunog) ay pumapasok sa gas turbine, kung saan, lumalawak sa atmospheric pressure, ito ay gumagawa ng kapaki-pakinabang na gawain (pinihitin ang turbine na bumubuo ng kuryente).
• Pagkatapos ng turbine, ang mga gas ay dini-discharge sa atmospera, kung saan nagsasara ang working cycle.
• Ang pagkakaiba sa pagitan ng pagpapatakbo ng turbine at ng compressor ay nakikita ng isang electric generator na matatagpuan sa isang karaniwang shaft na may turbine at compressor.

Paputol-putol na mga halamang nasusunog

Hindi tulad ng nakaraang disenyo, ang pasulput-sulpot na pagkasunog ay gumagamit ng dalawang balbula sa halip na isa.

• Pinipilit ng compressor ang hangin na pumasok sa combustion chamber sa pamamagitan ng unang balbula habang sarado ang pangalawang balbula.
• Kapag tumaas ang pressure sa combustion chamber, sarado ang unang balbula. Bilang resulta, sarado ang volume ng silid.
• Kapag ang mga balbula ay sarado, ang gasolina ay sinusunog sa silid, natural, ang pagkasunog nito ay nangyayari sa isang pare-parehong volume. Bilang resulta, ang pressure ng working fluid ay lalong tumataas.
• Susunod, ang pangalawang balbula ay bubuksan, at ang gumaganang likido ay pumapasok sa gas turbine. Sa kasong ito, ang presyon sa harap ng turbine ay unti-unting bababa. Kapag lumalapit ito sa atmospheric, dapat na sarado ang pangalawang balbula, at dapat na buksan ang una at ulitin ang pagkakasunod-sunod ng mga aksyon.

Mga siklo ng gas turbine

Bumaling sa praktikal na pagpapatupad ng isa o ibang thermodynamic cycle, kailangang harapin ng mga designer ang maraming hindi malulutas na teknikal na mga hadlang. Ang pinaka-katangian na halimbawa: kapag ang halumigmig ng singaw ay higit sa 8-12%, ang mga pagkalugi sa daloy ng daloy ng turbine ng singaw ay tumaas nang husto, ang mga dinamikong pag-load ay tumataas, at nangyayari ang pagguho. Ito sa huli ay humahantong sa pagkasira ng daloy ng landas ng turbine.

Bilang resulta ng mga paghihigpit na ito sa sektor ng enerhiya (para makakuha ng trabaho), dalawang pangunahing thermodynamic cycle lang ang malawakang ginagamit sa ngayon: ang Rankine cycle at ang Brayton cycle. Karamihan sa mga power plant ay nakabatay sa kumbinasyon ng mga elemento ng mga siklong ito.

Ang Rankine cycle ay ginagamit para sa mga gumaganang fluid na gumagawa ng phase transition sa panahon ng pagpapatupad ng cycle; ang mga steam power plant ay gumagana ayon sa cycle na ito. Para sa mga gumaganang likido na hindi ma-condensed sa ilalim ng tunay na mga kondisyon at tinatawag nating mga gas, ginagamit ang Brayton cycle. Sa pamamagitan ng siklong itogumagana ang mga planta ng gas turbine at internal combustion engine.

Nagamit na panggatong

Ang karamihan ng mga gas turbine ay idinisenyo upang tumakbo sa natural na gas. Minsan ang mga likidong panggatong ay ginagamit sa mga sistemang mababa ang kapangyarihan (mas madalas - daluyan, napakabihirang - mataas na kapangyarihan). Ang isang bagong trend ay ang paglipat ng mga compact gas turbine system sa paggamit ng mga solidong nasusunog na materyales (karbon, mas madalas na pit at kahoy). Ang mga uso na ito ay dahil sa ang katunayan na ang gas ay isang mahalagang teknolohikal na hilaw na materyal para sa industriya ng kemikal, kung saan ang paggamit nito ay kadalasang mas kumikita kaysa sa sektor ng enerhiya. Ang produksyon ng mga planta ng gas turbine na may kakayahang gumana nang mahusay sa solid fuel ay aktibong nakakakuha ng momentum.

Pagkakaiba ng ICE at GTU

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga internal combustion engine at gas turbine complex ay ang mga sumusunod. Sa panloob na combustion engine, ang mga proseso ng air compression, fuel combustion at expansion ng combustion products ay nangyayari sa loob ng isang structural element, na tinatawag na engine cylinder. Sa mga gas turbine, ang mga prosesong ito ay pinaghihiwalay sa magkakahiwalay na mga yunit ng istruktura:

• compression ay isinasagawa sa compressor;
• pagkasunog ng gasolina, ayon sa pagkakabanggit, sa isang espesyal na silid;
• pagpapalawak ng mga produkto ng pagkasunog ay isinasagawa sa isang gas turbine.

Bilang resulta, sa istruktura, ang mga gas turbine at internal combustion engine ay may kaunting pagkakatulad, bagama't gumagana ang mga ito ayon sa magkatulad na mga thermodynamic cycle.

Konklusyon

Sa pagbuo ng small-scale power generation, pagtaas ng kahusayan nito, ang GTP at STP system ay sumasakop ng tumataas na bahagi sa kabuuangsistema ng enerhiya ng mundo. Alinsunod dito, ang promising na propesyon ng isang operator ng planta ng gas turbine ay lalong in demand. Kasunod ng mga kasosyo sa Kanluran, ang ilang mga tagagawa ng Russia ay nakabisado ang paggawa ng mga matipid na gas turbine unit. Ang Severo-Zapadnaya CHPP sa St. Petersburg ang naging unang combined-cycle power plant ng isang bagong henerasyon sa Russia.