Все про промышленные газогенераторы

Управление

Выделяют два основных режима работы, при которых эксплуатируются газотурбинные установки:

• Стационарный. В этом режиме турбина работает при фиксированной номинальной или неполной нагрузке. До недавнего времени стационарный режим был основным для ГТУ. Остановка турбины проводилась несколько раз в год для плановых ремонтов или в случае неполадок.
• Переменный режим предусматривает возможность изменения мощности ГТУ. Необходимость изменять режим работы турбины может быть вызвана одной из двух причин: если изменилась потребляемая электрогенератором мощность ввиду изменения подключенной к нему нагрузки потребителей, и если изменилось атмосферное давление и температура забираемого компрессором воздуха. К нестационарным режимам, причем наиболее сложным, относится остановка и пуск газотурбинной установки. При последнем машинист газотурбинных установок должен выполнить многочисленные операции перед первым толчком ротора. Перед полноценным пуском установки осуществляется предварительная раскрутка ротора.

Изменение режима работы установки осуществляется регулировкой подачи горючего в камеру сгорания. Главной задачей управления ГТУ является обеспечение нужной мощности. Исключением является газотурбинная энергетическая установка, для которой основная задача управления – постоянство частоты ращения, связанного с турбиной электрического генератора.

Мобильные газотурбинные установки — передвижные электростанции — описание

Мобильные газотурбинные установки — передвижные электростанции состоят из газовой турбины или газопоршневого силового агрегата, генератора, системы очистки выхлопных газов от вредных эмиссий. Как правило, газотурбинные мобильные установки имеют большую электрическую мощность, нежели газопоршневые передвижные электростанции. В комплекты мобильных газотурбинных установок — передвижных электростанций входит электронная система управления. Оборудование мобильных электростанций — передвижных электростанций устанавливается на трейлерах. Комплексы передвижных  электростанций разворачиваются на площадках с твердым покрытием, подведенным топливным проводом и трансформаторной подстанцией для приема произведенной электроэнергии.  Конструкция мобильных — передвижных электростанций дает возможность оперативно перемещать электроэнергетические установки в любой географический пункт и немедленно реагировать на дефицит электроэнергии. Производство электроэнергии может быть начато спустя 8 – 12 часов после прибытия передвижной электростанции на рабочую площадку. Мобильные газотурбинные установки — передвижные электростанции имеют единичную электрическую мощность от 5 до 25 МВТ. КПД современных передвижных газотурбинных установок высок и начинается от 35%. Мобильные газотурбинные установки — передвижные электростанции имеют воздушную систему охлаждения, потребляют незначительное количество смазочных масел и просты в обслуживании. Плюс ко всем своим достоинствам мобильные газотурбинные установки — передвижные электростанции могут отдавать в отопительные системы большие объемы дешевой тепловой энергии. Станции оснащены современными системами контроля параметров, в том числе параметров окружающей среды, эффективной автоматической системой пожарной безопасности. Мобильные газотурбинные установки — передвижные электростанции оборудованы системой подавления шума.

Схема газотурбинной установки с разомкнутым циклом

Схема газотурбинной установки с разомкнутым циклом выглядит следующим образом: топливо подается в газовую горелку (форсунки), располагаемой внутри жаропрочной трубы. Туда нагнетается и воздух, после чего осуществляется процесс сгорания топлива.

Таких труб несколько и располагаются они концентрически. Поступает воздух в имеющиеся между ними зазоры, создавая защитный барьер и препятствуя выгоранию.

Благодаря трубам и потоку воздуха камера находится в надежной защите от перегревания. При этом на выходе температура газов ниже, чем у самого топлива.

Металл может выдерживать 1000 – 1300°С. Именно такие показатели температуры газов камеры и присутствуют в современных газотурбинных аппаратах.

Поговорим о самом главном: газопоршневые установки против газотурбинных силовых агрегатов — КПД

КПД силовой установки более чем актуален — ведь он влияет на расход топлива. Средний удельный расход газового топлива на 1 выработанный кВт/час значительно меньше у газопоршневой установки, причем при любом режиме нагрузки (хотя длительные нагрузки менее 25% противопоказаны для поршневых двигателей).

Электрический КПД поршневых машин составляет 40–44%, а газовых турбин — 23–33% (в парогазовом цикле турбина способна выдать КПД достигающий 59%).

Парогазовый цикл применяется при высокой мощности электростанций — от 50-70 МВт.

Если Вам надо изготовить локомотив, самолет или морское судно, то можно считать одним из определяющих показателей именно коэффициент полезного действия (КПД) силовой установки. Тепло, которое получается в процессе работы двигателя локомотива, самолета (или судна) не используется и выбрасывается в атмосферу.

Но мы строим не локомотив, а электростанцию и при выборе типа силовых агрегатов для автономной электростанции подход несколько иной — здесь необходимо говорить о полноте использования сгораемого топлива — коэффициенте использования топлива (КИТ).

Сгорая, топливо производит основную работу — вращает генератор электростанции. Вся остальная энергия сгорания топлива — это тепло, которое можно и нужно использовать. В этом случае так называемый, «общий КПД», а вернее коэффициент использования топлива (КИТ) электростанции будет порядка 80-90%.

Если потребитель рассчитывает использовать тепловую энергию автономной электростанции в полном объеме, что обычно маловероятно, то коэффициент полезного действия (КПД) автономной электростанции не имеет практического значения.

При снижении нагрузки до 50% электрический КПД газовой турбины снижается.

Кроме того, турбинам требуется высокое входное давление газа, а для этого обязательно устанавливают компрессоры (поршневые) и они также повышают расход топлива. Сравнение газотурбинных установок и газопоршневых двигателей в составе мини–ТЭЦ показывает, что установка газовых турбин целесообразна на объектах, которые имеют равномерные электрические и тепловые потребности при мощности свыше 30-40 МВт.

Из вышесказанного следует, что электрический КПД силовых агрегатов разных типов имеет прямую проекцию на расход топлива.

Газопоршневые агрегаты расходуют на четверть, а то и на треть меньше топлива, чем газотурбинные установки – это основная статья расходов!

Соответственно, при схожей или равной стоимости самого оборудования более дешёвая электрическая энергия получается на газопоршневых установках. Газ — это основная расходная статья при эксплуатации автономной электростанции!

Пригласить на тендер

Если у Вас идет тендер и нужны еще участники:

Выберите из списка инересующий вас вид работАудит промышленной безопасностиИдентификация и классификация ОПО, получение лицензии на эксплуатацию ОПОРазработка ПЛА, планов мероприятий, документации, связанной с готовностью предприятий к ГОЧС и пожарной безопасностиОбследование и экспертиза промышленной безопасности зданий и сооруженийРаботы на подъемных сооруженияхРаботы на объектах котлонадзора и энергетического оборудованияРаботы на объектах газового надзораРаботы на объектах химии и нефтехимииРаботы на объектах, связанных с транспортированием опасных веществРаботы на производствах по хранению и переработке растительного сырьяРаботы на металлургических литейных производствахРаботы на горнорудных производствахОценка соответствия лифтов, техническое освидетельствование лифтовРазработка обоснования безопасности опасного производственного объектаРазработка документации системы управления промышленной безопасностьюРазработка деклараций промышленной безопасностиРаботы на объектах Минобороны (ОПО воинских частей) и объектах ФСИН России (ОПО исправительных учреждений)ПроектированиеРемонтно-монтажные работыЭлектроремонтные и электроизмерительные работыРазработка и производство приборов безопасности для промышленных объектовРазработка и изготовление нестандартных металлоизделий и оборудованияНегосударственная экспертиза проектной документации (инженерных изысканий)Предаттестационная подготовка по правилам и нормам безопасностиПрофессиональное обучение (рабочие профессии)Обучение по охране труда, пожарной безопасности и электробезопасности, теплоэнергетикеСпециальная оценка условий труда (СОУТ) (до 2014г. аттестация рабочих мест)Аккредитация и аттестация в системе экспертизы промышленной безопасностиСертификация оборудования, декларирование соответствияЭнергоаудитРазработка схем теплоснабжения и водоснабженияДругие работыПовышение квалификации, профессиональная переподготовкаОсвидетельствование стеллажейСкопируйте в это поле ссылку на Ваш тендер, для этого перейдите в браузер, откройте Вашу площадку, выделите и скопируйте строку адреса, затем вставьте в это поле. Если не получится напишите просто номер тендера и название площадки.персональных данных

Типовая схема агрегата

Стандартная газотурбинная установка представляет собой тепловую машину, где используется теплоноситель, находящийся в газообразном состоянии, нагретый до высокой температуры. В результате определенных процессов, которые будут рассмотрены ниже, его энергия превращается в механическую.

Конструкция такой электростанции состоит из следующих частей: компрессора, камеры сгорания и самой газовой турбины. Взаимодействие этих компонентов и управление ими в процессе работы обеспечивается специальными вспомогательными системами, входящими в конструкцию установки. Газотурбинная установка и электрический генератор образуют в совокупности газотурбинный агрегат. Мощностью от нескольких десятков киловатт до показателей, измеряемых в мегаваттах. Электростанция, в зависимости от целевого назначения и количества потребителей, имеет одну или несколько газотурбинных установок.

Сама газотурбинная установка разделяется на две части, размещенные в общем корпусе: газогенератор и силовая турбина. Газогенератор состоит из камеры сгорания и турбокомпрессора. Именно здесь создается газовый поток с высокой температурой, оказывающий воздействие на лопатки турбины. Выхлопные газы утилизируются в теплообменнике, и одновременно производят нагрев паровых или водогрейных котлов. Газотурбинные установки могут работать на жидком или газообразном топливе. В стандартном рабочем режиме используется газ, а в критических ситуациях установка автоматически переходит на жидкое топливо.

В нормальных условиях ГТЭС осуществляет комбинированное производство электричества и тепловой энергии. Как правило, они работают в базовом режиме, но при необходимости успешно перекрывают пиковые нагрузки. Вырабатываемое тепло, в количественном отношении существенно выше, чем производимое обычными поршневыми устройствами.

Модельный ряд

(ПРИМЕЧАНИЕ)

*1

Выход: До 40ºС от температуры окружающей среды, 150 м над уровнем моря.

*2

Расход топлива: При полной нагрузке, 15ºC, с использованием дизельного топлива, допуск составляет 5%.
Дизельное топливо: Плотность 0,83 г /см3, низшая теплотворная способность 42 700 ЛДж / кг

*3

Доступно другое напряжение как опция.

(ПРИМЕЧАНИЕ)

*1

Выход: До 40ºС от температуры окружающей среды, 150 м над уровнем моря.

*2

Расход топлива: При полной нагрузке, 15ºC, с использованием дизельного топлива, допуск составляет 5%.
Дизельное топливо: Плотность 0,83 г /см3, низшая теплотворная способность 42 700 ЛДж / кг

*3

Доступно другое напряжение как опция.

Принцип работы газовых турбин

Атмосферный воздух через воздухозаборник, оборудованный системой фильтров (на схеме не показаны) подается на вход многоступенчатого осевого компрессора. Компрессор сжимает атмосферный воздух, и подает его под высоким давлением в камеру сгорания. В это же время в камеру сгорания турбины через форсунки подается и определенное количество газового топлива. Топливо и воздух перемешиваются и воспламеняются. Топливовоздушная смесь сгорает, выделяя большое количество энергии. Энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в механическую работу за счёт вращения струями раскаленного газа лопаток турбины. Часть полученной энергии расходуется на сжатие воздуха в компрессоре турбины.  Остальная часть работы передаётся на электрический генератор через ось привода. Эта работа является полезной работой газовой турбины. Продукты сгорания, которые имеют температуру порядка 500-550 °С, выводятся через выхлопной тракт и диффузор турбины, и могут быть далее использованы, например,  в теплоутилизаторе, для получения тепловой энергии.

Газовые турбины, как двигатели, имеют самую большую удельную мощность среди ДВС, до 6 кВт/кг.

В качестве топлива газовой турбины могут использоваться: керосин, дизельное топливо, газ.

Газопоршневые установки против газотурбинных — количество пусков

Каким может быть количество пусков газопоршневых агрегатов?

Количество пусков: газопоршневой двигатель может запускаться и останавливаться неограниченное число раз, и это не отражается на его моторесурсе. Но частые пуски– остановки газопоршневых агрегатов, с потерей питания собственных нужд, могут повлечь за собой износ наиболее нагруженных узлов (подшипников турбонагнетателей, клапанов и т.д.).

Газотурбинную установку из-за резких изменений термических напряжений, возникающих в наиболее ответственных узлах и деталях горячего тракта ГТУ при быстрых пусках агрегата из холодного состояния, предпочтительнее использовать для постоянной, непрерывной работы.

Реализованные проекты в данной сфере

В настоящее время в России планируется к сооружению и вводится множество проектов ГТУ. Одним из таких проектов станет теплоэлектростанция в Каширском районе Московской области суммарной мощностью 1,4 ГВт с объемом инвестиций около 100 млрд руб.

Газотурбинная электростанция мощностью 24 МВт планируется к постройке в Нижневартовском районе Ханты-Мансийского автономного округа. Она предназначена для обеспечения электрической и тепловой энергией нужд месторождения и других потребителей в пределах промышленной зоны нефтегазового предприятия.

В Крыму ведется строительство двух электростанций установленной мощностью по 470 МВт каждая.

В США ряд газотурбинных установок строится на основе новой технологии, по которой сырьем для электростанции будет газ, синтезированный из угля (не природный). Эта технология несколько дороже с точки зрения инвестиций и эксплуатационных расходов, но позволяет использовать местное сырье. Решение спорное, так как в США в настоящее время многократно растет добыча сланцевого газа.

Что касается европейского рынка энергетики, то на нем все большее внимание уделяют зеленым технологиям производства. Все больше стран отказывается от развития энергетики, основанной на ископаемых источниках энергии

Производители оборудования сообщают о 80%-ном спаде продаж новых газотурбинных установок большой мощности за последние несколько лет. Вместе с тем основой энергетики всего мира по-прежнему остается технология, основанная на использовании ископаемых источников (в основном газа).

Типичная конфигурация системы

Резервный газотурбинный генератор Kawasaki состоит из генераторной установки, включающей генератор и газовую турбину на общей станине, а также панель автозапуска генератора, стартер турбины, глушитель, топливный бак, оборудование для подачи воздуха/вентиляции.

Пример — ГТУ GPS2000 для установки в помещении

1. Генераторная установка

Генератор переменного тока, газовая турбина и сопутствующее оборудование смонтированы как единая установка на общей станине и закрыты звукоизоляционным кожухом.

3. Стартер газовой турбины

Может быть электрический или воздушный. Электрический является стандартным и состоит из аккумулятора и зарядного устройства. Воздушный — из ресивера, компрессора и блока пускового клапана.

6. Система подачи воздуха (для установки в помещении)

Подает воздух для работы ГТУ и состоит из приточного вентилятора, шумоглушителя подачи воздуха и других компонентов.

7. Система вентиляции (для установки в помещении)

Прежде всего, удаляет нагретый воздух из генераторной установки. Состоит из вытяжного вентилятора, глушителя и других компонентов.

Конфигурация

Системы с комбинированным циклом могут иметь одновальную или многовальную конфигурацию. Также существует несколько конфигураций паровых систем.

В наиболее экономичных циклах выработки электроэнергии используется необожженный парогенератор-утилизатор (HRSG) с модульными предварительно спроектированными компонентами. Эти паровые циклы без сжигания пара также имеют самую низкую начальную стоимость и часто являются частью системы с одним валом, которая устанавливается как единое целое.

Системы комбинированного цикла с дополнительным обогревом и с несколькими валами обычно выбираются для конкретных видов топлива, применений или ситуаций. Например, когенерационные системы с комбинированным циклом иногда нуждаются в большем количестве тепла или более высоких температур, а электричество является более низким приоритетом. Многоступенчатые системы с дополнительным обжигом могут обеспечивать более широкий диапазон температур или нагрев электроэнергии. Системы, сжигающие низкокачественное топливо, такое как бурый уголь или торф, могут использовать относительно дорогие гелиевые турбины с замкнутым циклом в качестве верхнего цикла, чтобы избежать еще более дорогостоящей обработки топлива и газификации, которые потребуются для обычной газовой турбины.

Типичная одновальная система включает одну газовую турбину, одну паровую турбину, один генератор и один парогенератор-утилизатор (HRSG). И газовая турбина, и паровая турбина соединены в тандеме с одним электрическим генератором на одном валу. Это устройство проще в эксплуатации, меньше по размеру и требует меньших затрат на запуск.

Одновальные системы могут иметь меньшую гибкость и надежность, чем многовальные системы. С некоторыми затратами есть способы повысить эксплуатационную гибкость: Чаще всего оператор желает использовать газовую турбину как пиковую установку. В этих установках вал паровой турбины может быть отключен с помощью синхронизирующей самопереключающейся муфты (SSS) для запуска или для простого цикла работы газовой турбины. Другой менее распространенный набор опций позволяет увеличить нагрев или автономную работу паровой турбины для повышения надежности: горение в воздуховоде, возможно, с вентилятором свежего воздуха в воздуховоде и муфтой на стороне вала газовой турбины.

Многовальная система обычно имеет только одну паровую систему для трех газовых турбин. Наличие только одной большой паровой турбины и радиатора дает экономию на масштабе и позволяет снизить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание. Более крупная паровая турбина также может использовать более высокое давление для более эффективного парового цикла. Однако первоначальная стоимость многовальной системы выше примерно на 5%.

Общий размер установки и соответствующее количество требуемых газовых турбин также могут определить, какой тип установки более экономичен. Набор одновальных электростанций комбинированного цикла может быть более дорогостоящим в эксплуатации и обслуживании из-за большего количества единиц оборудования. Тем не менее, это может сэкономить процентные расходы, позволяя предприятию увеличивать производственные мощности по мере необходимости.

Паровые циклы повторного нагрева с многократным давлением применяются в парогазовых системах с газовыми турбинами с температурами выхлопных газов около 600 ° C. Паровые циклы с одним и несколькими давлениями без повторного нагрева применяются в системах с комбинированным циклом с газовыми турбинами, температура выхлопных газов которых составляет 540 ° C или ниже. Выбор парового цикла для конкретного применения определяется экономической оценкой, которая учитывает установленную стоимость установки, стоимость и качество топлива, рабочий цикл, а также интересующие затраты, бизнес-риски, а также операции и техническое обслуживание.

Отличительные особенности газовых турбин Kawasaki

Приводящая газовая турбина на 100% сделана в Японии.

Мы разрабатываем, проектируем и производим наши газовые турбины внутри компании, поэтому они не содержат «черных ящиков.» На протяжении более 30 лет, с нашей первой поставки, Kawasaki — пионер в производстве когенерационных ГТУ систем.

Мы внедряем передовые технологии для сбережения окружающей среды.

Благодаря использованию камеры сгорания с сухим подавлением выбросов (DLE), эмиссия NОx ниже нормативных требований во многих регионах.

Обширный новаторскй опыт в производстве.

Мы поставили первую когенерационную систему с японской газовой турбиной, и входим в число мировых лидеров продаж такого оборудования с более, чем 700 системами.

Когенерационная система может использоваться как резервная.

Благодаря двухтопливности (газ и жидкое топливо), при перебоях в подаче электричества система может запуститься на жидком топливе при прекращении электроснабжения (обычно, газотурбинные генераторы работают на газе).

Послепродажное обслуживание без проблем.

Мы обеспечиваем комплексный послепродажный сервис через обширную международную сеть. Можем оперативно поставить запасные части и выполнить работы.

Применимы различные виды топлива.

Kawasaki всегда использует самые современные тохнологии сжигания топлива. Могут использоваться различные виды горючего, в т.ч. коммунальный и природный газ, СУГ, керосин, дизельное и котельное топливо A. Пожалуйста, свяжитесь с нами относительно специальных видов топлива, которые еще не использовали.

Базовый комбинированный цикл

Циклы долива и дна

Термодинамический цикл основного комбинированного цикла состоит из двух циклов электростанции. Один — это цикл Джоуля или Брайтона, который представляет собой цикл газовой турбины, а другой — цикл Ренкина, который представляет собой цикл паровой турбины . Цикл 1-2-3-4-1, который является циклом газотурбинной электростанции, является циклом долива. Он изображает процесс передачи тепла и работы, происходящий в области высоких температур.

Цикл abcdefa, который является паровым циклом Ренкина, имеет место при низкой температуре и известен как нижний цикл. Передача тепловой энергии от высокой температуры выхлопных газов , воды и водяного пара происходит путем рекуперации отходящего тепла котла в цикле дна. Во время процесса постоянного давления 4-1 выхлопные газы в газовой турбине отводят тепло. Питательная вода, влажный и перегретый пар поглощают часть этого тепла в процессе ab, bc и cd.

Парогенераторы

Передача тепла от горячих газов к воде и пару

Паровая электростанция получает тепло от высокотемпературных выхлопных газов газотурбинной электростанции. Образующийся пар можно использовать для привода паровой турбины . Котел-утилизатор (WHRB) имеет 3 секции: экономайзер, испаритель и перегреватель.

Ченг цикл

Цикл Ченга — это упрощенная форма комбинированного цикла, в котором паровая турбина устраняется путем впрыска пара непосредственно в турбину внутреннего сгорания. Это используется с середины 1970-х годов и позволяет утилизировать отходящее тепло с меньшей общей сложностью, но с потерей дополнительной мощности и резервирования, как в настоящей системе с комбинированным циклом. У него нет дополнительной паровой турбины или генератора, и поэтому он не может использовать его в качестве резервного или дополнительного источника энергии. Он назван в честь американского профессора Д. Я. Ченга, который запатентовал дизайн в 1976 году.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине