В нормальных условиях ТЭЦ вырабатывают комбинированную тепловую и электрическую энергию. Обычно они работают в режиме базовой нагрузки, но при необходимости могут успешно покрывать и пиковые нагрузки. Количество вырабатываемого тепла значительно выше, чем при использовании обычных поршневых двигателей.
Что такое газотурбинные электростанции
Газотурбинная электростанция (сокращенно ГТЭС) — это электростанция, вырабатывающая электричество и тепло. Сердце газотурбинной электростанции состоит из одной или нескольких газотурбинных установок, которые механически соединены с электрическим генератором и интегрированы через систему управления в единый комплекс электростанции. Газотурбинная электростанция может использоваться в качестве основного или резервного источника энергии параллельно с электросетью. Газотурбинная электростанция может быть установлена в помещении или на открытом воздухе на подготовленном фундаменте. В мировой практике газотурбинные электростанции широко использовались в 1950-х и 1960-х годах, однако сегодня они менее распространены из-за низкого КПД (33-39%) и относительно высокой стоимости одного кВт мощности по сравнению, например, с поршневыми электростанциями. Внешний вид газотурбинной электростанции
Газотурбинная электростанция работает следующим образом: Топливо (газ или дизель) подается в камеру сгорания, которая затем заполняется сжатым воздухом с помощью компрессора. Газ, смешанный с воздухом, образует топливную смесь, которая сжимается в компрессоре и воспламеняется. Струя горячего газа поднимается из сопла под высоким давлением, ударяется о лопатки турбины, расположенные в несколько рядов, и начинает вращение турбины. Вал турбины передает крутящий момент на ротор генератора, который отвечает за производство электроэнергии, которая затем передается потребителю энергии через трансформатор. Отработанные газы выходят через трубу в атмосферу или, в случае рекуперации, в теплообменник или котел-утилизатор и используются для отопления. Упрощенная схема газотурбинной электростанции показана на рис: Схема газотурбинной электростанции: КС — камера сгорания; КК — компрессор; ГТ — газовая турбина; Г — генератор; Т — трансформатор; М — стартер.
Сферы использования газотурбинных электростанций
Газотурбинные электростанции могут использоваться в самых разных областях, от энергоснабжения муниципальных и сельскохозяйственных зданий до промышленных предприятий и нефтегазовых месторождений. Использование газотурбинных электростанций подходит для удаленных потребителей, особенно если есть потребность в отоплении.
- Стационарные – монтируются на капитальном фундаменте. На них устанавливаются самые мощные турбины и электрические генераторы.
- Передвижные (мобильные) – представляют собой передвижную технику. Как правило используются для обеспечения теплом и электричеством удаленных объектов, например, шахтёрских и нефтедобывающих поселков. Работают не только на газе, но и на жидком топливе.
- Мини-установки – отличаются компактными размерами, что позволяет располагать такую станцию в непосредственной близости от потребителя.
Сравнение газотурбинных и газопоршневых электростанций
Возможное давление в доме, менее 10 мбар
среднее давление около 16-20 бар
Выбирать газотурбинную установку стоит, если для ее размещения мало места. GHPP подходит для малых предприятий и коммерческих объектов, не требующих большого потребления энергии, и тарифицируется за квадратный метр. Если есть место для установки оборудования, то более подходящей является газовая электростанция, так как она дешевле, а срок службы энергоблока считается немного больше, чем у газовой турбины.
Газотурбинная установка стоит дороже, чем электростанция, работающая на газе. Высокая стоимость оборудования и ограниченные возможности объясняются меньшим количеством производителей ГТУ, отдельные компоненты и запасные части стоят недешево, что повышает цену установки в целом.
Отображение MWM GTU и GTU
Генераторы, работающие на газе, требуют более частого технического обслуживания. Они нуждаются в замене масла и фильтров. Это может быть компенсировано установкой дополнительных систем для долива и очистки масла. В этом случае интервалы между техническим обслуживанием будут больше. В среднем он может составлять около 3000 часов, т.е. техническое обслуживание проводится каждые три месяца. В целом, считается, что срок службы AVV немного больше, чем у GTV.
В целом, газовые электростанции привлекательны тем, что они быстрее окупаются, независимо от мощности электростанции.
Группа МКС — ведущая инжиниринговая компания в России, которая специализируется в основном на строительстве малых электростанций — газовых электростанций «под ключ». За 15 лет она ввела в эксплуатацию 53 мини-ТЭЦ в различных регионах России и за рубежом. Общая мощность всех заводов группы компаний MCS составляет 244 МВт. ISS Group является официальным российским представителем и сервисным партнером компании MWM Austria GmbH.
Газотурбинная установка:
Газотурбинная установка (ГТУ) — это модульная электростанция, состоящая из газовой турбины, электрогенератора, газовоздуховода, системы управления и вспомогательных устройств: пускового устройства, компрессора, теплообменника или котла-утилизатора для нагрева сетевой воды для промышленного снабжения.
Газовые турбины чаще всего используются для производства электроэнергии и тепла, а в некоторых случаях и для охлаждения.
ГТУ в энергетическом секторе работают как в режиме базовой нагрузки, так и для удовлетворения пиковых нагрузок.
Соотношение вырабатываемой электроэнергии и тепловой энергии в газовой турбине обычно составляет 1 к 2. Например, если мощность газотурбинной установки составляет 10 мегаватт, она может вырабатывать 20 МВт тепловой энергии.
Наибольшая эффективность достигается при когенерации (одновременное производство тепла и электроэнергии) или тройной генерации (одновременное производство тепла, электроэнергии и охлаждения).
Электрический КПД современных газовых турбин составляет около 39 %. Учитывая высокие температуры дымовых газов в мощных установках ГТУ, комбинированное использование газовых и паровых турбин позволяет более эффективно использовать топливо и повышает электрический КПД установок примерно до 59 %.
Топливо для газотурбинных установок:
Газотурбинная установка может работать как на жидком, так и на газообразном топливе. В нормальном режиме он работает на природном газе, а в аварийных ситуациях автоматически переключается на дизельное топливо.
В газотурбинных установках могут использоваться следующие виды топлива:
— Коксовый газ, древесный газ, шахтный газ и другие,
Большинство газотурбинных установок могут работать на топливе с низкой теплотворной способностью и минимальной концентрацией метана (до 30 %).
Принцип действия (работы) газотурбинных установок:
Чистый воздух высокого давления из компрессора подается в камеру сгорания, куда подается и воспламеняется основное топливо. В результате сгорания газовоздушной смеси выделяется энергия в виде потока горячего газа, который с высокой скоростью попадает на рабочее колесо турбины и заставляет его вращаться. Кинетическая энергия вращения вала турбины приводит в движение компрессор и электрогенератор, который вырабатывает электроэнергию. С клемм электрогенератора выработанная электроэнергия подается в электросеть к потребителям электроэнергии, обычно через трансформатор.
Существует два типа контуров газовых турбин: открытый (или разомкнутый) и закрытый.
В открытом цикле компрессор всасывает воздух извне и направляет его под высоким давлением в специальную камеру сгорания, где он сгорает, выделяя энергию. В замкнутом контуре газ поступает в нагреватель, минуя компрессор, который поглощает тепло от внешних факторов, и проходит к турбине с последующим расширением, затем в охлаждающее устройство, после чего тепло уходит наружу, а газ снова поступает в компрессор.
