Газотурбинная установка
Газотурбинная установка
Газотурбинная установка — модульная энергетическая установка, которая состоит из газовой турбины, электрического генератора, газовоздушного тракта, системы управления и вспомогательных устройств, и используется для производства электроэнергии и тепла, в некоторых случаях – и холода.
Содержание
В компрессор (1) газотурбинного силового агрегата подаётся чистый воздух. Под высоким давлением воздух из компрессора направляется в камеру сгорания (2), куда подаётся и основное топливо — газ. Смесь воспламеняется. При сгорании газовоздушной смеси образуется энергия в виде потока раскалённых газов. Этот поток с высокой скоростью устремляется на рабочее колесо турбины (3) и вращает его. Вращательная кинетическая энергия через вал турбины приводит в действие компрессор и электрический генератор (4). С клемм электрогенератора произведённое электричество, обычно через трансформатор, направляется в электросеть, к потребителям энергии.
Установки закрытого цикла
В замкнутых ГТУ также как и в открытых имеются компрессор 1 и турбина 2. Вместо камеры сгорания используется источник теплоты 4, в котором теплота передается рабочему телу без перемешивания с топливом. В качестве рабочего тела может применяться воздух, углекислый газ, пары ртути или другие газы.
Рабочее тело, давление которого повышено в компрессоре, в источнике теплоты 4 нагревается и поступает в турбину 2, в которой отдает свою энергию. После турбины газ поступает в промежуточный теплообменник 5 (регенератор), в котором он подогревает воздух, а затем охлаждается в охладителе 6, поступает в компрессор 1 и цикл повторяется. В качестве источника теплоты могут использоваться специальные котлы для нагрева рабочего тела энергией сжигаемого топлива или атомные реакторы.
Сравнение паротурбинных и парогазовых установок
В парогазовых установках, базирующихся на ГТУ, ближайшей и реальной перспективой стало получение КПД 65 % и более. В то же время для паротурбинных установок (развиваемых в СССР), только в случае успешного решения ряда сложных научных проблем, связанных с генерацией и использованием пара сверхкритических параметров, можно надеяться на КПД не более 46-49 %. Таким образом, по экономичности паротурбинные системы безнадежно проигрывают парогазовым.
Существенно уступают паротурбинные электростанции также по стоимости и срокам строительства. В 2005 году на мировом энергетическом рынке цена 1 кВт на ПГУ мощностью 200 МВт и более составляла 500-600 $/кВт. Для ПГУ меньших мощностей стоимость была в пределах 600-900 $/кВт. Мощные газотурбинные установки соответствуют значениям 200-250 $/кВт. С уменьшением единичной мощности их цена растет, но не превышает обычно 500 $/кВт. Эти значения в разы меньше стоимости киловатта электроэнергии паротурбинных систем. Например, цена установленного киловатта у конденсационных паротурбинных электростанций колеблется в пределах 2000-3000 $/кВт.
Преимущества и недостатки ГТЭС
К несомненным плюсам можно отнести следующие:
- Максимально простое устройство. В отличие от паровой установки, котел не нужен. В связи с этим отсутствуют градирни, паропроводы и другие приспособления. Существенно снижена масса и материалоемкость таких установок.
- Вода расходуется в минимальном количестве, охлаждая смазку в подшипниках.
- Быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию. Мощный турбогенератор запускается в работу в течение 15-20 минут, а паровая турбина – в течение нескольких часов.
- Возможность дополнительно производить тепловую энергию, что способствует более быстрой окупаемости установки.
- Токсичные выбросы отсутствуют, вибрация незначительная. Можно без ограничений использовать в населенных пунктах.
- Доступное газовое топливо.
- Использование в труднодоступных районах, где отсутствует центральное электроснабжение.
Тем не менее, нельзя сбрасывать со счетов и определенные минусы, характерные для данного типа установок:
Самый основной тип газовой турбины — создающий тягу реактивной струей, он же самый простой по конструкции.
Этот двигатель подходит для самолетов, летающих на высокой скорости, и используется в сверхзвуковых самолетах и реактивных истребителях.
У этого типа есть отдельная турбина за турбореактивным двигателем, которая вращает большой вентилятор впереди. Этот вентилятор увеличивает поток воздуха и тягу.
Этот тип малошумен и экономичен на дозвуковых скоростях, поэтому газовые турбины именно этого типа используются для двигателей пассажирских самолётов.
Эта газовая турбина выдает мощность как крутящий момент, причем у турбины и компрессора общий вал. Часть полезной мощности турбины идет на вращение вала компрессора, а остальная энергия передается на рабочий вал.
Этот тип используют, когда нужна постоянная скорость вращения, например — как привод генератора.
В этом типе вторая турбина размещается после турбины с газогенератором, и вращательное усилие передается на нее реактивной струей. Эту заднюю турбину называют силовой. Поскольку валы силовой турбины и компрессора не связаны механически, скорость вращения рабочего вала свободно регулируется. Подходит как механический привод с широким диапазоном скоростей вращения.
Этот тип широко используется в винтовых самолетах и вертолетах, а также в таких установках, как приводы насоса/компрессора, главные судовые двигатели, приводы генератора и т.п.
Обзор моделей
Рассмотрим самые популярные модели газотурбинных энергостанций – от мини-генераторов до крупных установок.
| № | Газотурбинная электростанция | Мощность При выборе газотурбинных электростанций учитывают их предназначение и габариты, а также вырабатываемую мощность. В большинстве своем их приобретают для промышленного использования. Минитурбины пока являются оборудованием будущего, для домашнего использования они доступны лишь обеспеченным людям.   Загрузка...Похожие публикации/div> detector |
|---|
