Газотурбинная электростанция
Газотурбинная электростанция — современная высокотехнологичная установка, генерирующая электричество и тепловую энергию.
Основу газотурбинной электростанции составляют один или несколько газотурбинных двигателей — силовых агрегатов, механически связанных с электрогенератором и объединённых системой управления в единый энергетический комплекс. Газотурбинная электростанция может иметь электрическую мощность от двадцати кВт до сотен МВт. Кроме прямого вращения турбиной электрогенератора, газовая турбина способна также отдавать потребителю значительное количество (вдвое больше электрической мощности) тепловой энергии, которую можно использовать для выработки пара в котле-утилизаторе, который в свою очередь можно использовать для дополнительной выработки электроэнергии или для нужд теплоснабжения. В этом случае электростанция называется парогазовой или газотурбинной ТЭЦ.
Принцип работы
В нагнетатель (1) газотурбинного силового агрегата подаётся чистый воздух. Под высоким давлением воздух из нагнетатель 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 во вращение нагнетатель (1) и электрический генератор (4). С клемм электрогенератора произведённое электричество, обычно через трансформатор, направляется в электросеть, к потребителям энергии. Так, электрический генератор состоит из ротора и статора. Так, первый крутится одновременно с турбиной, а статор не двигается. Однако между ним и ротором есть невидимое взаимодействие, которое производит ток.
После прохождения через турбину, у горячих газов, температура которых достигает 550 градусов Цельсия, нет мощности для быстрого вращения ротора. Однако они все же обладают достаточной энергией для использования в других устройствах, преобразующих ее в электричество. На электростанциях паросиловые установки используются для максимальной эффективности газовых турбин. Высокотемпературные газы передают тепло воде в котле. Она начинает кипеть, и полученный пар приводит в движение вторую, паровую турбину. Паровая турбина имеет схожую конструкцию с газовой, но вращается с меньшей скоростью (от 25 до 50 оборотов в секунду). Лопатки на паровых турбинах могут быть длиннее метра, в то время как у типичной газовой турбины они не превышают десятки сантиметров. Сама по себе паросиловая установка на тепловой электростанции редко достигает КПД выше 30%. Однако, если сложить этот коэффициент с более высоким КПД газовой турбины, общий КПД может превысить 60%.
Микротурбины
С вхождением в широкую практику мощных полупроводниковых преобразователей напряжения (инверторов) и бесколлекторных генераторов большой мощности на постоянных магнитах стало оправданным создание газотурбинных электростанций на мощность от десятков кВт, называемых «микротурбинами». В такой установке отсутствует редуктор, а частота вращения турбины может изменяться по необходимости (изменение нагрузки и др.). Генератор вырабатывает ток сравнительно высокой частоты (кГц), который выпрямляется и преобразуется в трёхфазный ток промышленной частоты инвертором. Единственная движущаяся деталь, объединяющая колёса турбины и нагнетателя и ротор генератора, может быть подвешена в газодинамических подшипниках, исключающих износ. Основным фактором долговечности такой установки становится эрозия рабочего колеса и износ при пуске. Микротурбинные генераторы контейнерного формата имеют межналадочный период порядка одного года непрерывной работы и срок службы до капремонта порядка 60000 часов (около 7 лет). Будучи прямыми конкурентами поршневых агрегатов, микротурбины, тем не менее, проигрывают им по стоимости и электрическому КПД (то есть соотношению выработанной электрической и тепловой энергии). При этом число пусков ограничено примерно 300 в год, что затрудняет использование их как резервных источников.
Сферы использования газотурбинных электростанций
Использование малых газотурбинных электростанций целесообразно для удалённых или экономически обособленных потребителей, для которых свойственны длительные периоды непрерывной работы (в противовес поршневым агрегатам) либо простоя (делающего невыгодным создание мощных подключений к централизованным электросетям), особенно — при необходимости отопления объекта или другом использовании параллельно получаемого тепла.
Крупные ГТЭС в чистом виде оправданы в сравнении с тепловыми (паротурбинными) станциями при доступности дешёвого топлива и чрезмерной дороговизне капитального строительства (нефтегазоносные районы Севера).
Для стационарной сетевой электрической генерации более оправдано применение парогазовых установок, содержащих помимо газового турбогенератора паровой котёл-утилизатор и паровую турбину для дополнительной выработки электроэнергии, что позволяет получить высокий электрический КПД.
Сферы использования газотурбинных электростанций весьма обширны:
- жилищно-коммунальное хозяйство,
- общественные и спортивные сооружения,
- физкультурно-оздоровительные комплексы,
- нефтегазовые месторождения,
- сельское хозяйство,
и другие отрасли экономики.
Имеется возможность получения от газотурбинных электростанций больших количеств попутной тепловой энергии, а её использование предполагает возврат инвестиций в обозримые и предсказуемые сроки. На практике использование бросового тепла турбинной установки является решающим фактором, оправдывающим её использование в сравнении с поршневой электростанцией или централизованным энергоснабжением, за исключением специфических условий нефтегазового комплекса (доступное топливо и высокие требования к моторесурсу).
Малые вибрации, шум и вредность выхлопа малых электростанций в сочетании с доступностью газовых сетей оправдывают применение их в качестве автономных источников постоянного энергоснабжения в городах, если стоимость сетевой электроэнергии высока, а организация подключения к электросети затруднена.
См. также
- ГТ ТЭЦ
- Газопоршневая электростанция
- Блочно-контейнерная автоматизированная электростанция
- Парогазовая установка
Примечания
- Альберт Берташев. Кручу-верчу, дать электричество хочу: как устроен генератор. Энергия+ (16 января 2023). Дата обращения: 25 апреля 2023. Архивировано 25 апреля 2023 года.
- Александр Березин. «Малышка» на миллионы ватт: как работает газотурбинная установка. Энергия+ (12 ноября 2022). Дата обращения: 25 июля 2023. Архивировано 25 июля 2023 года.
- Микротурбина Capstone С200 обеспечит энергией санаторий «Приозерный» в Беларуси -Пресс-релизы -Пресс-центр. Дата обращения: 18 апреля 2015. Архивировано из оригинала 18 апреля 2015 года.
Ссылки
- Газотурбинная электростанция // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- Электростанции
У этой статьи есть несколько проблем, помогите их исправить: |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Газотурбинная электростанция, Что такое Газотурбинная электростанция? Что означает Газотурбинная электростанция?
Gazoturbinnaya elektrostanciya sovremennaya vysokotehnologichnaya ustanovka generiruyushaya elektrichestvo i teplovuyu energiyu Osnovu gazoturbinnoj elektrostancii sostavlyayut odin ili neskolko gazoturbinnyh dvigatelej silovyh agregatov mehanicheski svyazannyh s elektrogeneratorom i obedinyonnyh sistemoj upravleniya v edinyj energeticheskij kompleks Gazoturbinnaya elektrostanciya mozhet imet elektricheskuyu moshnost ot dvadcati kVt do soten MVt Krome pryamogo vrasheniya turbinoj elektrogeneratora gazovaya turbina sposobna takzhe otdavat potrebitelyu znachitelnoe kolichestvo vdvoe bolshe elektricheskoj moshnosti teplovoj energii kotoruyu mozhno ispolzovat dlya vyrabotki para v kotle utilizatore kotoryj v svoyu ochered mozhno ispolzovat dlya dopolnitelnoj vyrabotki elektroenergii ili dlya nuzhd teplosnabzheniya V etom sluchae elektrostanciya nazyvaetsya parogazovoj ili gazoturbinnoj TEC Princip rabotyShematicheskoe izobrazhenie prostogo edinichnogo silovogo agregata gazoturbinnoj elektrostancii V nagnetatel 1 gazoturbinnogo silovogo agregata podayotsya chistyj vozduh Pod vysokim davleniem vozduh iz nagnetatel napravlyaetsya v kameru sgoraniya 2 kuda podayotsya i osnovnoe toplivo gaz Smes vosplamenyaetsya Pri sgoranii gazovozdushnoj smesi obrazuetsya energiya v vide potoka raskalyonnyh gazov Etot potok s vysokoj skorostyu ustremlyaetsya na rabochee koleso turbiny 3 i vrashaet ego Vrashatelnaya kineticheskaya energiya cherez val turbiny privodit vo vrashenie nagnetatel 1 i elektricheskij generator 4 S klemm elektrogeneratora proizvedyonnoe elektrichestvo obychno cherez transformator napravlyaetsya v elektroset k potrebitelyam energii Tak elektricheskij generator sostoit iz rotora i statora Tak pervyj krutitsya odnovremenno s turbinoj a stator ne dvigaetsya Odnako mezhdu nim i rotorom est nevidimoe vzaimodejstvie kotoroe proizvodit tok Posle prohozhdeniya cherez turbinu u goryachih gazov temperatura kotoryh dostigaet 550 gradusov Celsiya net moshnosti dlya bystrogo vrasheniya rotora Odnako oni vse zhe obladayut dostatochnoj energiej dlya ispolzovaniya v drugih ustrojstvah preobrazuyushih ee v elektrichestvo Na elektrostanciyah parosilovye ustanovki ispolzuyutsya dlya maksimalnoj effektivnosti gazovyh turbin Vysokotemperaturnye gazy peredayut teplo vode v kotle Ona nachinaet kipet i poluchennyj par privodit v dvizhenie vtoruyu parovuyu turbinu Parovaya turbina imeet shozhuyu konstrukciyu s gazovoj no vrashaetsya s menshej skorostyu ot 25 do 50 oborotov v sekundu Lopatki na parovyh turbinah mogut byt dlinnee metra v to vremya kak u tipichnoj gazovoj turbiny oni ne prevyshayut desyatki santimetrov Sama po sebe parosilovaya ustanovka na teplovoj elektrostancii redko dostigaet KPD vyshe 30 Odnako esli slozhit etot koefficient s bolee vysokim KPD gazovoj turbiny obshij KPD mozhet prevysit 60 MikroturbinyUstrojstvo monoblochnogo gazoturbinnogo generatora S vhozhdeniem v shirokuyu praktiku moshnyh poluprovodnikovyh preobrazovatelej napryazheniya invertorov i beskollektornyh generatorov bolshoj moshnosti na postoyannyh magnitah stalo opravdannym sozdanie gazoturbinnyh elektrostancij na moshnost ot desyatkov kVt nazyvaemyh mikroturbinami V takoj ustanovke otsutstvuet reduktor a chastota vrasheniya turbiny mozhet izmenyatsya po neobhodimosti izmenenie nagruzki i dr Generator vyrabatyvaet tok sravnitelno vysokoj chastoty kGc kotoryj vypryamlyaetsya i preobrazuetsya v tryohfaznyj tok promyshlennoj chastoty invertorom Edinstvennaya dvizhushayasya detal obedinyayushaya kolyosa turbiny i nagnetatelya i rotor generatora mozhet byt podveshena v gazodinamicheskih podshipnikah isklyuchayushih iznos Osnovnym faktorom dolgovechnosti takoj ustanovki stanovitsya eroziya rabochego kolesa i iznos pri puske Mikroturbinnye generatory kontejnernogo formata imeyut mezhnaladochnyj period poryadka odnogo goda nepreryvnoj raboty i srok sluzhby do kapremonta poryadka 60000 chasov okolo 7 let Buduchi pryamymi konkurentami porshnevyh agregatov mikroturbiny tem ne menee proigryvayut im po stoimosti i elektricheskomu KPD to est sootnosheniyu vyrabotannoj elektricheskoj i teplovoj energii Pri etom chislo puskov ogranicheno primerno 300 v god chto zatrudnyaet ispolzovanie ih kak rezervnyh istochnikov Sfery ispolzovaniya gazoturbinnyh elektrostancijStroyashayasya 2012 g GTES moshnostyu 48 Mvt na Povhovskom mestorozhdeniiMobilnye gazoturbinnye elektricheskie stancii Ispolzovanie malyh gazoturbinnyh elektrostancij celesoobrazno dlya udalyonnyh ili ekonomicheski obosoblennyh potrebitelej dlya kotoryh svojstvenny dlitelnye periody nepreryvnoj raboty v protivoves porshnevym agregatam libo prostoya delayushego nevygodnym sozdanie moshnyh podklyuchenij k centralizovannym elektrosetyam osobenno pri neobhodimosti otopleniya obekta ili drugom ispolzovanii parallelno poluchaemogo tepla Krupnye GTES v chistom vide opravdany v sravnenii s teplovymi paroturbinnymi stanciyami pri dostupnosti deshyovogo topliva i chrezmernoj dorogovizne kapitalnogo stroitelstva neftegazonosnye rajony Severa Dlya stacionarnoj setevoj elektricheskoj generacii bolee opravdano primenenie parogazovyh ustanovok soderzhashih pomimo gazovogo turbogeneratora parovoj kotyol utilizator i parovuyu turbinu dlya dopolnitelnoj vyrabotki elektroenergii chto pozvolyaet poluchit vysokij elektricheskij KPD Sfery ispolzovaniya gazoturbinnyh elektrostancij vesma obshirny zhilishno kommunalnoe hozyajstvo obshestvennye i sportivnye sooruzheniya fizkulturno ozdorovitelnye kompleksy neftegazovye mestorozhdeniya selskoe hozyajstvo i drugie otrasli ekonomiki Imeetsya vozmozhnost polucheniya ot gazoturbinnyh elektrostancij bolshih kolichestv poputnoj teplovoj energii a eyo ispolzovanie predpolagaet vozvrat investicij v obozrimye i predskazuemye sroki Na praktike ispolzovanie brosovogo tepla turbinnoj ustanovki yavlyaetsya reshayushim faktorom opravdyvayushim eyo ispolzovanie v sravnenii s porshnevoj elektrostanciej ili centralizovannym energosnabzheniem za isklyucheniem specificheskih uslovij neftegazovogo kompleksa dostupnoe toplivo i vysokie trebovaniya k motoresursu Malye vibracii shum i vrednost vyhlopa malyh elektrostancij v sochetanii s dostupnostyu gazovyh setej opravdyvayut primenenie ih v kachestve avtonomnyh istochnikov postoyannogo energosnabzheniya v gorodah esli stoimost setevoj elektroenergii vysoka a organizaciya podklyucheniya k elektroseti zatrudnena Sm takzheGT TEC Gazoporshnevaya elektrostanciya Blochno kontejnernaya avtomatizirovannaya elektrostanciya Parogazovaya ustanovkaPrimechaniyaAlbert Bertashev Kruchu verchu dat elektrichestvo hochu kak ustroen generator rus Energiya 16 yanvarya 2023 Data obrasheniya 25 aprelya 2023 Arhivirovano 25 aprelya 2023 goda Aleksandr Berezin Malyshka na milliony vatt kak rabotaet gazoturbinnaya ustanovka rus Energiya 12 noyabrya 2022 Data obrasheniya 25 iyulya 2023 Arhivirovano 25 iyulya 2023 goda Mikroturbina Capstone S200 obespechit energiej sanatorij Priozernyj v Belarusi Press relizy Press centr neopr Data obrasheniya 18 aprelya 2015 Arhivirovano iz originala 18 aprelya 2015 goda SsylkiGazoturbinnaya elektrostanciya Bolshaya sovetskaya enciklopediya v 30 t gl red A M Prohorov 3 e izd M Sovetskaya enciklopediya 1969 1978 ElektrostanciiU etoj stati est neskolko problem pomogite ih ispravit Eta statya nuzhdaetsya v pererabotke Pozhalujsta utochnite problemu v state s pomoshyu bolee uzkogo shablona Pozhalujsta uluchshite statyu v sootvetstvii s pravilami napisaniya statej 25 aprelya 2009 Dostovernost etoj stati postavlena pod somnenie Neobhodimo proverit tochnost faktov i dostovernost svedenij izlozhennyh v etoj state 25 aprelya 2009 V state ne hvataet ssylok na istochniki sm rekomendacii po poisku Informaciya dolzhna byt proveryaema inache ona mozhet byt udalena Vy mozhete otredaktirovat statyu dobaviv ssylki na avtoritetnye istochniki v vide snosok 25 aprelya 2009 Pozhalujsta posle ispravleniya problemy isklyuchite eyo iz spiska parametrov Posle ustraneniya vseh nedostatkov etot shablon mozhet byt udalyon lyubym uchastnikom
