для чего нужна газотурбинная установка

Газотурбинные установки (ГТУ) – тепловые машины, в которых тепловая энергия газообразного рабочего тела преобразуется в механическую энергию. Сама газовая турбина, камера сгорания, и компрессор являются основными компонентами. Существует комплекс вспомогательных систем, объединенных между собой, который служит непосредственно для обеспечения работ и управления в установке. Газотурбинный агрегат называется ГТУ в совокупности с электрическим генератором. Для того чтобы выработать мощность в двадцать киловатт до десятка мегаватт, всего потребуется одна наша установка. Такие установки можно назвать классическими.

Описание и устройство ГТУ

Из истории создания

Первый патент на устройство получил англичанин Джон Барбер в 1791 году., но так и не получил широкого применения в массовом производстве. Идея использовать энергию горячего газового потока и была в основе его устройства. Устройство Барбера состояло из воздушного и газового компрессоров, из камеры сгорания и турбинного колеса, то есть все те же составляющие, что и в современных ГТУ.

Многие ученые и изобретатели во всем мире и в 19 и 20 веках пытались найти практическое применение установки, но все безуспешно. Развитие науки и техники в те года желало быть лучше. Опытные образцы могли выдавать только 14 процентов полезной мощности. Конструктивная сложность и эксплуатационная надежность были очень низки.

В 1939 году впервые использовали газотурбинную установку на электростанции в Швейцарии. Электростанция с простейшим турбогенератором мощность которого была 5000кВт. В 50-ых годах этот проект был усовершенствован, что позволило увеличить мощность до 25 МВт и соответственно поднять КПД. Сейчас же производство газотурбинных установок во всех развитых странах находится на едином уровне. Только в Советском союзе и России суммарная мощность выпущенных ГТУ может исчисляться уже миллионами кВт.

Принцип работы газотурбинных установок

Воздух из атмосферы начинает поступать в компрессор, далее он сжимается под воздействием высокого давления и отправляется в камеру сгорания, в сжатом состоянии через воздухонагреватель и воздухораспределительный клапан. Одновременно с воздухом в камеру сжигания происходит попадание газа через форсунки, который и сжигается в воздушном потоке. По мере сгорания газа и воздуха, что образует поток раскаленных газов, этот поток и начинает действовать с огромной скоростью на лопасти газовой турбины, и они начинают вращаться. Тепловая энергия преобразовывается в механическую энергию, которая и приводит к вращению вала турбины. Вал турбины воздействует на компрессор и электрогенератор, они начинают свою работу. И уже с клемм генератора электроэнергия отправляется в потребительскую сеть через трансформатор.

Через генератор горячие газы поступают в водогрейный котел, дальше проходят в дымовую трубу через утилизатор. Циркуляция воды организованна между ЦТП (центральным тепловым пунктом) и водогрейным котлом с помощью сетевых насосов. Горячая вода поступает в ЦТП, а далее уже непосредственно потребителю.

Весь термодинамический цикл ГТУ состоит:

Когенерация

Производство электричества с одновременной выработкой сопутствующей тепловой энергии называется когенерацией. Эта технология значительно повышает экономическую эффективность в использовании топлива. Наша газотурбинная установка может быть дополнительно оснащена водогрейными или паровыми котлами, это хорошая возможность получить дополнительно пар или же горячую воду.

Когенерация достигает максимальный экономический эффект, когда оптимально использованы два вида энергии. При этом коэффициент использования топлива равен 90 процентов.

Четыре ключевые части системы когенерации, она состоит из:

Управление

Существует два основных режима эксплуатации газотурбинных установок

Достоинства и недостатки

Достоинства газовых турбин:

Экология

Безусловно огромный плюс в практическом применении наших установок, это минимальное количество вредных примесей в выбросах., что позволяет строить ГТУ вблизи места проживания населения.

Не нужно строить дымовые трубы и тратиться на приобретение катализаторов.

Стоимость газотурбинных установок высока, о если поближе познакомиться с этими установками, их техническими характеристиками, стоит задуматься на нашим выгодным предложением.

На старте энергетических проектов высокие капиталовложения полностью компенсируются при последующей эксплуатации незначительными расходами. Значительное уменьшение платежей по экологии, уменьшены платежи за электроэнергию и тепловую энергию.

Ежегодно у нас приобретают и устанавливают сотни новых газотурбинных установок.

Получите информацию по стоимости микрогазовой турбины МГТУ мощностью 60-200 кВт, связавшись с нашим отделом продаж по телефону +7 (351) 737-01-53

Источник

Принцип работы гту

Общее устройство и принцип действия ГТУ

Газотурбинные установки (ГТУ) – тепловые машины, в которых тепловая энергия газообразного рабочего тела преобразуется в механическую энергию.

Основными компонентами являются: компрессор, камера сгорания и газовая турбина.

Для обеспечения работы и управления в установке присутствует комплекс объединенных между собой вспомогательных систем. ГТУ в совокупности с электрическим генератором называют газотурбинным агрегатом.

Вырабатываемая мощность одного устройства составляет от двадцати киловатт до десятков мегаватт.

Это классические газотурбинные установки. Производство электроэнергии на электростанции осуществляется при помощи одной или нескольких ГТУ.

Устройство и описание

Газотурбинные установки состоят из двух основных частей, расположенных в одном корпусе, – газогенератора и силовой турбины.

В газогенераторе, включающем в себя камеру сгорания и турбокомпрессор, создается поток газа высокой температуры, воздействующего на лопатки силовой турбины.

При помощи теплообменника производится утилизация выхлопных газов и одновременное производство тепла через водогрейный или паровой котел.

Работа газотурбинных установок предусматривает использование двух видов топлива – газообразного и жидкого.

В обычном режиме ГТУ работает на газе.

В аварийном или резервном при прекращении подачи газа осуществляется автоматический переход на жидкое (дизельное) топливо.

В оптимальном режиме газотурбинные установки комбинированно производят электрическую и тепловую энергию. Турбоагрегаты используются на электростанциях как для работы в базовом режиме, так и для компенсирования пиковых нагрузок.

Принцип работы ГТУ

Атмосферный воздух поступает в компрессор, сжимается и под высоким давлением через воздухоподогреватель и воздухораспределительный клапан направляется в камеру сгорания.

Одновременно через форсунки в камеру сгорания подается газ, который сжигается в воздушном потоке.

Сгорание газовоздушной смеси образует поток раскаленных газов, который с высокой скоростью воздействует на лопасти газовой турбины, заставляя их вращаться.

Тепловая энергия потока горячего газа преобразуется в механическую энергию вращения вала турбины, который приводит в действие компрессор и электрогенератор.

Электроэнергия с клемм генератора через трансформатор направляется в потребительскую электросеть.

Горячие газы через регенератор поступают в водогрейный котел и далее через утилизатор в дымовую трубу.

Между водогрейным котлом и центральным тепловым пунктом (ЦТП) при помощи сетевых насосов организована циркуляция воды.

Нагретая в котле жидкость поступает в ЦТП, к которому осуществляется подключение потребителей.

Термодинамический цикл газотурбинной установки состоит из адиабатного сжатия воздуха в компрессоре, изобарного подвода теплоты в камере сгорания, адиабатного расширения рабочего тела в газовой турбине, изобарного отвода теплоты.

Управление

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

Применение в энергетике

В стационарной энергетике применяются ГТУ разного назначения.

В качестве основных приводных двигателей электрогенераторов на тепловых электростанциях газотурбинные установки используются в основном в районах с достаточным количеством природного газа.

Благодаря возможности быстрого пуска ГТУ широко применяются для покрытия пиковых нагрузок в энергосистемах в периоды максимального потребления энергии.

Резервные газотурбинные агрегаты обеспечивают внутренние нужды ТЭС во время остановки основного оборудования.

Достоинства и недостатки

К преимуществам газовых турбин относятся:

Энергетические газотурбинные установки. Циклы газотурбинных установок

Газотурбинные установки (ГТУ) представляют собой единый, относительно компактный энергетический комплекс, в котором спаренно работают силовая турбина и генератор. Система получила широкое распространение в так называемой малой энергетике. Отлично подходит для электро- и теплоснабжения крупных предприятий, отдаленных населенных пунктов и прочих потребителей. Как правило, ГТУ работают на жидком топливе либо газе.

Устройство газотурбинной установки

Установка включает три базовых узла: газовую турбину, камеру сгорания и воздушный компрессор.

Все агрегаты размещаются в сборном едином корпусе. Роторы компрессора и турбины соединяются друг с другом жестко, опираясь на подшипники.

Вокруг компрессора размещаются камеры сгорания, каждая в отдельном корпусе.

Для поступления в компрессор воздуха служит входной патрубок, из газовой турбины воздух уходит через выхлопной патрубок.

Базируется корпус ГТУ на мощных опорах, размещенных симметрично на единой раме.

Принцип работы

В ГТУ используется принцип непрерывного горения, или открытого цикла:

Установки прерывистого горения

В установках прерывистого горения применяются два клапана вместо одного.

Используемое топливо

Подавляющее большинство ГТУ рассчитаны на работу на природном газе.

Иногда жидкое топливо используется в системах малой мощности.

Новым трендом становится переход компактных газотурбинных систем на применение твердых горючих материалов (уголь, торф и древесина).

Источник

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.

Газотурбинная установка:

Газотурбинная установка (ГТУ) — модульная энергетическая установка, которая состоит из газовой турбины, электрического генератора, газовоздушного тракта, системы управления, а так же включает в себя вспомогательные устройства: пусковое устройство, компрессор, теплообменный аппарат или котёл-утилизатор для подогрева сетевой воды для промышленного снабжения.

Газотурбинные установки чаще всего используются для производства электроэнергии и тепла, в некоторых случаях – и холода.

ГТУ в энергетике работают как в базовом режиме, так и для покрытия пиковых нагрузок.

Отношение производимой электрической энергии к тепловой в газотурбинной установке составляет, как правило, 1 к 2. Таким образом, к примеру, если газотурбинная установка имеет мощность в 10 Мегаватт, то она способна выработать 20 МВт тепловой энергии.

Наибольший КПД газотурбинной установки достигается при работе в режиме когенерации (одновременная выработка тепловой и электрической энергии) или тригенерации (одновременная выработка тепловой, электрической энергии и энергии холода).

Электрический КПД современных газотурбинных установок составляет около 39%. А с учетом высокой температуры выхлопных газов в мощных ГТУ комбинированное использование газовых и паровых турбин позволяет повысить эффективность использования топлива и увеличивает электрический КПД установок примерно до 59%.

Топливо для газотурбинных установок:

Газотурбинная установка может работать как на жидком, так и на газообразном топливе. В обычном режиме она работает на газу, а в резервном (аварийном) — автоматически переключается на дизельное топливо.

В газотурбинных установках могут использоваться следующие виды топлива:

– коксовый, древесный, шахтный газ и другие виды;

Большинство газотурбинных установок могут работать на низкокалорийных топливах с минимальной концентрацией метана (до 30%).

Принцип действия (работы) газотурбинных установок:

Существует два типа циклов работы газотурбинных установок: разомкнутый (или открытый) и замкнутый цикл.

При разомкнутом (или открытом) цикле компрессор забирает воздух вне системы, а затем под высоким давлением передает его в специальную камеру сгорания, внутри которой выполняется его утилизация с последующим высвобождением энергии. При замкнутом цикле газ, минуя компрессор, попадает в калорифер, где собирается тепло от внешних агентов, после переходит в турбину с последующим расширением, затем в холодильный модуль, после которого тепло уходит наружу, а газ снова попадает в компрессор.

Преимущества современных газотурбинных установок:

– незначительный вред, причиняемый окружающей среде. Выброс в атмосферу вредных веществ у современных газотурбинных установок составляет порядка 25 ppm;

– малый расход масла;

– способность работать на отходах самого производства;

– небольшие габариты и вес. Это позволяет располагать данное оборудование на небольших площадках;

– незначительный уровень шума, а также вибрации. Данный показатель находится в пределах 80 – 85 дБА;

– способность газотурбинного оборудования работать на различном топливе;

– продолжительная работа с минимальной нагрузкой. Это касается и режима холостого хода;

– отсутствие водяного охлаждения;

– высокая надежность работы;

– продолжительный ресурс работы (около 200 000 часов);

– возможность использования оборудования в любых климатических условиях;

– умеренная цена строительства и небольшие затраты во время самой работы, ремонта и технического обслуживания.

Применение газотурбинных установок:

Газотурбинные установки могут применяться:

– в энергетике – как для компенсации потерь во время пиковых нагрузок, так и для постоянного режима работы;

– в металлургии, лесной и деревообрабатывающей промышленности;

– на предприятиях газодобычи, химической и нефтехимической отраслей;

– в сельскохозяйственной сфере;

– на магистральных газопроводах в качестве привода для нагнетания природного газа;

– на водоочистных сооружениях и мусороутилизирующих комплексах;

– в машиностроении, где газотурбинные модули устанавливаются на авиа, железнодорожный, морской и автомобильный транспорт.

Источник

Газотурбинные установки (ГТУ)

Газотурбинная установка

В основу устройства газотурбинного агрегата положен принцип модульности: ГТУ состоят из отдельных блоков, включая блок автоматики. Модульная конструкция позволяет в кратчайшие сроки производить сервисное обслуживание и ремонт, наращивать мощность, а также экономить средства за счет того, что все работы могут производиться быстро на месте эксплуатации.

Принцип действия ГТУ был известен уже в XVIII в., а первый газотурбинный двигатель был построен в России инженером П.Д.Кузьминским в 1897—1900 гг. и тогда же прошел предварительные испытания. Полезная мощность от ГТУ была впервые получена в 1906 г. на установке французских инженеров Арменго и Лемаля.

На первых этапах развития газотурбинных установок (ГТУ) в них для сжигания топлива применяли два типа камер сгорания. В камеру сгорания первого типа топливо и окислитель (воздух) подавались непрерывно, их горение также поддерживалось непрерывно, а давление не изменялось. В камеру сгорания, второго типа топливо и окислитель (воздух) подавались порциями. Смесь поджигалась и сгорала в замкнутом объеме, а затем продукты сгорания поступали в турбину. В такой камере сгорания температура и давление не постоянны: они резко увеличиваются в момент сгорания топлива.

Со временем выявились несомненные преимущества камер сгорания первого типа. Поэтому в современных ГТУ топливо в большинстве случаев сжигают при постоянном давлении в камере сгорания.

Первые газотурбинные установки (ГТУ) имели низкий кпд, так как газовые турбины и компрессоры были несовершенны. По мере совершенствования этих агрегатов увеличивался кпд газотурбинных установок и они становились конкурентоспособными по отношению к другим видам тепловых двигателей.

В настоящее время газотурбинные установки являются основным видом двигателей, используемых в авиации, что обусловлено простотой их конструкции, способностью быстро набирать нагрузку, большой мощностью при малой массе, возможностью полной автоматизации управления. Самолет с газотурбинным двигателем впервые совершил полет в 1941 г.

В энергетике газотурбинные установки (ГТУ) работают в основном в то время, когда резко увеличивается потребление электроэнергии, т. е. во время пиков нагрузки. Хотя КПД ГТУ ниже КПД паротурбинных установок (при мощности 20—100 МВт КПД ГТУ достигает 20—30%), использование их в пиковом режиме оказывается выгодным, так как пуск занимает гораздо меньше времени.

В некоторых пиковых ГТУ в качестве источников газа для турбины, вращающей электрический генератор, применяют авиационные турбореактивные двигатели, отслужившие свой срок в авиации. Значительной экономии следует ожидать от парогазовых установок (ПГУ), в которых совместно работают паротурбинные и газотурбинные установки. Они позволяют на несколько процен­тов сократить расход топлива по сравнению с лучшими паротурбинными установками.

Наряду с паротурбинными установками и двигателями внутреннего сгорания ГТУ применяют в качестве основных двигателей на передвижных электростанциях.

В технологических процессах нефтеперегонных и химических производств горючие отходы используются в качестве топлива для газовых турбин.

Газотурбинные установки находят также широкое применение на железнодорожном, морском, речном и автомобильном транспорте. Так, на быстроходных судах на подводных крыльях и воздушной подушке ГТУ являются двигателями. На большегрузных автомобилях они могут использоваться в качестве как основного, так и вспомогательного двигателя, предназначенного для подачи воздуха в ‘основной двигатель внутреннего сгорания и работающего на его выхлопных газах.

Кроме того, ГТУ служат приводом нагнетателей природного газа на магистральных газопроводах, резервных электрогенераторов пожарных насосов.

Газотурбинные установки обычно надежны и просты в эксплуатации при условии строгого соблюдения установленных правил и режимов работы, отступление от которых может вызвать разрушение турбин, поломку компрессоров, взрывы в камерах сгорания и др.

Применение газотурбинных энергоустановок

Газотурбинные энергоустановки применяются в качестве постоянных, резервных или аварийных источников тепло- и электроснабжения в городах, а также отдаленных, труднодоступных районах. Основные потребители продуктов работы ГТУ следующие:

Электрическая мощность газотурбинных энергоустановок колеблется от десятков киловатт до сотен мегаватт. Наибольший КПД достигается при работе в режиме когенерации (одновременная выработка тепловой и электрической энергии) или тригенерации (одновременная выработка тепловой, электрической энергии и энергии холода).

Возможность получения недорогой тепловой и электрической энергии предполагает быструю окупаемость поставленной газотурбинной установки. Такая установка, совмещенная с котлом-утилизатором выхлопных газов, позволяет производить одновременно тепло и электроэнергию, благодаря чему достигаются наилучшие показатели по эффективности использования топлива.

Выходящие из турбины отработанные газы в зависимости от потребностей Заказчика используются для производства горячей воды или пара.

Топливо для газотурбинной установки

Газотурбинная установка может работать как на газообразном, так и на жидком топливе. Так, в газотурбинных агрегатах может использоваться:

Большинство газотурбинных установок могут работать на низкокалорийных топливах с минимальной концентрацией метана (до 30%).

Преимущества газотурбинных электростанций:

Источник

Всё о газотурбинных установках

Газотурбинная установка является универсальным оборудованием модульного типа. В её состав входят следующие устройства: электрический генератор, редуктор, управляющий блок и сама газовая турбина. Кроме всего этого имеется вспомогательное оборудование: устройство теплового обмена, компрессор и специальный аппарат пуска.

Опираясь на потребности, ГТУ может быть укомплектована водогрейными либо же паровыми котлами. Такие конфигурации позволят иметь горячую воду стандартной температуры или пар любого давления.

Назначение газотурбинной установки

Данное устройство предназначается не только для вырабатывания электроэнергии. Газотурбинные установки способны воспроизводить такую энергию параллельно с тепловой. Также, в зависимости от потребностей заказчиков, ГТУ может работать совместно с универсальной системой. В этом случае все газы на выходе направляются для создания горячей воды или пара.

Конструкция данной установки содержит два основных узла. Сюда входят: генератор и силовая турбина. Они располагаются в одном устройстве.

Схема же данного оборудования довольно проста. Газ, который получается вследствие сгорания топлива, придает лопастям вращение. В результате этого формируется крутящий момент, приводящий уже к появлению электроэнергии.

Кроме всего этого выходные газы осуществляют ещё и преобразование пара из воды в утилизаторе (котле). Таким образом газ тут функционирует с удвоенной пользой.

Циклы газотурбинных установок

Данный агрегат может быть изготовлен с различными циклами своей работы:

Замкнутый цикл Брайтона для газотурбинной установки говорит о том, что газ поступает через компрессор в теплообменник. Сюда же поступает и тепло от различных источников извне. После этого газ направляется в газовую турбину. Тут и происходит его расширение. Давление его при этом получается меньше.

На следующем этапе цикла газ поступает в специальную холодильную камеру. Тепло отдаётся во внешнюю среду, после чего газ направляется в компрессор. Затем весь этот цикл повторяется.

Агрегаты с замкнутым циклом в нынешнее время в энергетике практически не применяются. Обусловлено это их большими габаритами, потерями и низким значением КПД, которые зависит от температуры газа.

ГТУ с разомкнутым циклом используются намного чаще. Принцип действия газотурбинной установки тут основывается на подаче компрессором воздуха в камеру сгорания из окружающей среды под высоким давлением.

При сжигании топлива его температура может достигать величины порядка 2000 градусов, что, несомненно, приведёт к повреждению внутреннего металла камеры.

Чтобы избежать этого, сюда подаётся огромное количество воздуха (в 5 раз больше, чем это необходимо). В результате этого удаётся снизить температуру сжигаемого в камере газа, а также защитить металл.

Устройство газотурбинной установки с разомкнутым циклом выглядит следующим образом: топливо поступает в форсунки, которые находятся внутри жаропрочной трубы. Сюда же происходит нагнетание воздуха. Всё это приводит к сгоранию топлива. Данных труб в устройстве несколько. Все они расположены концентрически.

Воздух поступает в зазоры, которые находятся между этими трубами. В результате этого формируется некий защитный барьер, блокирующий возгорание. Также такая конструкция из труб и потока воздуха между ними надлежащим образом защищает камеру от перегревания. При этом температура газа на выходе ниже, чем у топлива.

Самым основным отличием газотурбинной установки закрытого типа от открытого является то, что в первом варианте отсутствует камера сгорания.

К особенностям данных агрегатов можно отнести тот факт, что тут возможно применение тепла атомного распада, выделяемого в атомных реакторах. Довольно высокого коэффициента тепловой отдачи удалось достичь при помощи большой концентрации рабочего тепла. Всё это приводит к высокой регенерации, однако данные ГТУ широко пока не используются.

Эксплуатация газотурбинных установок

Энергетические газотурбинных установок (мини-электростанции) могут применяться в качестве резервного, аварийного либо же постоянного источника питания. С их помощью осуществляется снабжение городов и даже труднодоступных районов.

Такие энергетические ГТУ используются в различных отраслях промышленности, таких как:

Какое топливо может быть использовано в ГТУ?

Данные агрегаты способны работать на совершенно разном виде топлива:

Некоторые разновидности газотурбинных установок могут функционировать на низкокалорийном топливе с минимальным содержанием метана (до 3 процентов).

Характеристики газотурбинных установок

Применяя ГТУ для мощных ТЭС, можно достичь существенной экономии. Ведь в нынешнее время практически каждая электростанция работает на газе. А лишняя, даже можно сказать бесплатная, тепловая энергия даёт возможность без затрат на электрическую энергию настроить систему вентиляции и кондиционирования производственных помещений. Причём это актуально для любого времени года.

Всё о газотурбинных установках можно узнать на выставке

Ежегодно данное международное мероприятие демонстрирует всему миру высококачественное и современное электрическое оборудование, которое может применяться в электротехнике, энергетике, промышленной сетевой технике, для автоматизации предприятия и многого другого.

На выставке «Электро», проходящей в ЦВК «Экспоцентр», каждый желающий сможет ознакомиться с передовыми достижениями в данной отрасли, инновационными технологиями, узнать, какова конструкция газотурбинных установок, и многое другое.

Данное мероприятие позволит произвести эффективную модернизацию вашего предприятия, производить более качественную готовую продукцию, что никак не останется без внимания со стороны ваших заказчиков.

Также вы узнаете способы во много раз снизить затраты на электроэнергию и себестоимость.

Источник