Kombine çevrim santrali bir buhar türbininden oluşur. Kombine çevrim tesisleri

Rusya'da CCGT birimlerinin devreye alınmasının nedenleri nelerdir, bu karar neden zor ama gerekli?

Neden CCGT tesisleri kurmaya başladılar?

Elektrik ve ısı üretimine yönelik merkezi olmayan pazar, enerji şirketlerinin ürünlerinin rekabet gücünü artırması gerektiğini zorunlu kılmaktadır. Onlar için asıl önemli olan yatırım riskinin en aza indirilmesi ve bu teknoloji kullanılarak elde edilebilecek gerçek sonuçlardır.

Ticari bir ürün haline gelecek elektrik ve ısı piyasasında devlet düzenlemelerinin kaldırılması, üreticileri arasındaki rekabetin artmasına yol açacaktır. Bu nedenle gelecekte yalnızca güvenilir ve yüksek kârlı enerji santralleri yeni projelere ek sermaye yatırımı sağlayabilecektir.

CCGT seçim kriterleri

Bir tür CCGT'nin veya diğerinin seçimi birçok faktöre bağlıdır. Bir projenin hayata geçirilmesindeki en önemli kriterlerden biri ekonomik karlılığı ve güvenliğidir.

Enerji santralleri için mevcut pazarın analizi, ucuz, güvenilir ve yüksek verimli enerji santrallerine önemli bir ihtiyaç olduğunu göstermektedir. Bu konsepte uygun olarak yapılan modüler, özelleştirilmiş tasarım, kurulumun her türlü yerel koşula ve özel müşteri gereksinimlerine kolayca uyarlanabilmesini sağlar.

Bu tür ürünler müşterilerin %70'inden fazlasını memnun etmektedir. Bu koşullar büyük ölçüde kullanım (ikili) tipindeki GT ve SG-CHP tesislerine karşılık gelir.

Enerji çıkmazı

Rusya enerji sektörünün bir dizi akademik enstitü tarafından gerçekleştirilen bir analizi şunu gösteriyor: Rusya elektrik enerjisi endüstrisi bugünden itibaren fiilen yıllık kapasitesinin 3-4 GW'ını kaybediyor. Sonuç olarak, Rusya'nın RAO UES'ine göre 2005 yılına kadar fiziksel kaynaklarını tüketen ekipmanın hacmi toplam kapasitenin %38'ine ulaşacak ve 2010 yılına gelindiğinde bu rakam halihazırda 108 milyon kW (%46) olacaktır. .

Olaylar tam olarak bu senaryoya göre gelişirse, çoğu güç ünitesi yaşlanma nedeniyle önümüzdeki yıllarda ciddi kaza riski bölgesine girecek. Mevcut her türlü enerji santralinin teknik olarak yeniden donatılması sorunu, 500-800 MW'lık nispeten "genç" güç ünitelerinden bazılarının bile ana bileşenlerinin hizmet ömrünü tüketmiş olması ve ciddi restorasyon çalışmaları gerektirmesi nedeniyle daha da kötüleşiyor.

Ayrıca okuyun: Termik santraller için kombine çevrim tesisi seçerken teknik özellikler

Enerji santrallerinin yeniden inşası daha kolay ve daha ucuz

Ana ekipmanın büyük bileşenlerini (türbin rotorları, kazan ısıtma yüzeyleri, buhar boru hatları) değiştirerek tesislerin hizmet ömrünü uzatmak elbette yeni enerji santralleri inşa etmekten çok daha ucuzdur.

Ekipmanı, sökülen ekipmana benzer bir şeyle değiştirmek, enerji santralleri ve üretim tesisleri için genellikle uygun ve karlıdır. Ancak bu, yakıt ekonomisini önemli ölçüde artırma fırsatından yararlanmıyor, çevre kirliliğini azaltmıyor, yeni ekipmanların modern otomatik sistemlerini kullanmıyor, işletme ve onarım maliyetlerini artırıyor.

Enerji santrallerinin düşük verimliliği

Rusya yavaş yavaş Avrupa enerji pazarına giriyor ve DTÖ'ye katılacak, ancak aynı zamanda elektrik enerjisi endüstrisinin termal verimliliğini uzun yıllardır son derece düşük bir seviyede tuttuk. Yoğuşma modunda çalışırken enerji santrallerinin ortalama verimlilik seviyesi% 25'tir. Bu, akaryakıt fiyatının dünya seviyesine yükselmesi durumunda ülkemizde elektriğin fiyatının kaçınılmaz olarak dünyadaki fiyatın bir buçuk ila iki katı daha yüksek olacağı ve bu durumun diğer malları da etkileyeceği anlamına geliyor. Bu nedenle, güç ünitelerinin ve termik istasyonların yeniden inşası, tanıtılan yeni ekipmanların ve enerji santrallerinin bireysel bileşenlerinin modern dünya düzeyinde olmasını sağlayacak şekilde yapılmalıdır.

Enerji sektörü kombine çevrim gaz teknolojilerini tercih ediyor

Şimdi, zor mali duruma rağmen, enerji mühendisliği ve uçak motoru araştırma enstitülerinin tasarım büroları, termik santraller için yeni ekipman sistemlerinin geliştirilmesine yeniden başladı. Özellikle %54-60'a varan verimle yoğuşmalı buhar-gaz enerji santrallerinin oluşturulmasından bahsediyoruz.

Çeşitli yerli kuruluşlar tarafından yapılan ekonomik değerlendirmeler, bu tür enerji santrallerinin inşa edilmesi durumunda Rusya'da elektrik üretim maliyetlerini düşürmek için gerçek bir fırsata işaret ediyor.

Basit gaz türbinleri bile verimlilik açısından daha verimli olacaktır

Termik santrallerde PGU-325 ve PGU-450 ile aynı tipteki CCGT ünitelerinin evrensel olarak kullanılması gerekli değildir. Devre çözümleri belirli koşullara, özellikle termal ve elektriksel yüklerin oranına bağlı olarak değişebilir.

Ayrıca okuyun: Rusya'da kombine çevrim enerji santrallerinin devreye alınmasına yönelik planlar

En basit durumda, bir gaz türbini ünitesindeki egzoz gazlarının ısısı, ısı temini veya proses buharı üretimi için kullanıldığında, modern gaz türbini ünitelerine sahip bir termik santralin elektrik verimliliği %35 seviyesine ulaşacaktır; bugün mevcut olanlardan çok daha yüksektir. Gaz türbini tesislerinin ve buhar türbini tesislerinin verimliliği arasındaki farklar hakkında - makaleyi okuyun Gaz türbini tesislerinin verimliliği ve kombine çevrim gaz türbini tesislerinin verimliliği yerli ve yabancı enerji santralleri için nasıl farklılık gösterir?

Termik santrallerde gaz türbini ünitelerinin kullanımı çok geniş olabilir. Şu anda 50-120 MW kapasiteli termik santrallerin yaklaşık 300 buhar türbini ünitesi, yüzde 90 ve daha fazla doğalgaz yakan kazanlardan elde edilen buharla çalışıyor. Prensip olarak hepsi 60-150 MW ünite kapasiteli gaz türbinleri kullanılarak teknik yeniden ekipmana adaydır.

Gaz türbini üniteleri ve kombine çevrim gaz türbini ünitelerinin uygulanmasındaki zorluklar

Ancak gaz türbin üniteleri ve kombine çevrim gaz türbin ünitelerinin ülkemizde endüstriyel hayata geçirilmesi süreci son derece yavaş ilerlemektedir. Bunun ana nedeni, mümkün olan en kısa sürede oldukça büyük finansal yatırımlara duyulan ihtiyaçtan kaynaklanan yatırım zorluklarıdır.

Diğer bir sınırlayıcı durum ise, büyük ölçekli operasyonlarda test edilmiş yerli saf enerji gaz türbini üreticilerinin ürün yelpazesinde fiilen bulunmaması ile ilişkilidir. Yeni nesil gaz türbinleri bu tür gaz türbinlerinin prototipi olarak alınabilir.

Rejenerasyonsuz ikili CCGT

İkili CCGT üniteleri, operasyonda en ucuz ve en güvenilir oldukları için belirli bir avantaja sahiptir. İkili CCGT ünitelerinin buhar kısmı çok basittir çünkü buhar rejenerasyonu kârsızdır ve kullanılmaz. Kızgın buharın sıcaklığı, gaz türbini ünitesindeki egzoz gazlarının sıcaklığından 20-50 °C daha düşüktür. Şu anda 535-565 °C enerji standardı seviyesine ulaşmış durumda. Taze buhar basıncı, çalışma koşulları ve kanat boyutları yüksek güçlü buhar türbinleriyle yaklaşık olarak aynı olan son aşamalarda kabul edilebilir nemi sağlayacak şekilde seçilir.

Buhar basıncının CCGT ünitelerinin verimliliği üzerindeki etkisi

Buhar basıncının CCGT ünitesinin termal verimliliği üzerinde çok az etkisi olduğundan elbette ekonomik ve maliyet faktörleri dikkate alınır. Gazlar ile buhar-su ortamı arasındaki sıcaklık basıncını azaltmak ve gaz türbin tesisinden çıkan gazların ısısını daha düşük termodinamik kayıplarla daha iyi kullanmak için, besleme suyunun buharlaştırılması iki veya üç basınç seviyesinde düzenlenir. Düşük basınçlarda üretilen buhar, türbin akış yolundaki ara noktalarda karışır. Buharın ara kızdırılması da gerçekleştirilir.

Ayrıca okuyun: Kombine çevrim tesisi çevriminin seçimi ve CCGT ünitesinin devre şeması

Baca gazı sıcaklığının CCGT tesisinin verimliliği üzerindeki etkisi

Türbin giriş ve çıkışındaki gazların sıcaklığının artmasıyla birlikte buhar parametreleri ve GTU döngüsünün buhar kısmının verimliliği artar ve CCGT'nin verimliliğinde genel bir artışa katkıda bulunur.

Enerji makinelerinin oluşturulması, iyileştirilmesi ve büyük ölçekli üretimi için özel yönlerin seçimine, yalnızca termodinamik mükemmellik değil, aynı zamanda projelerin yatırım çekiciliği de dikkate alınarak karar verilmelidir. Rus teknik ve üretim projelerinin potansiyel yatırımcılar için yatırım çekiciliği, çözümü büyük ölçüde Rus ekonomisinin canlanmasını belirleyen en önemli ve acil sorundur.

(3.318 kez ziyaret edildi, bugün 4 ziyaret)

PGU-450 döngüsünü ayrıntılı ve basit kelimelerle anlatan makale hakkında. Makalenin sindirimi gerçekten çok kolaydır. Teoriden bahsetmek istiyorum. Kısa ama konuya.

Materyalleri ders kitabından ödünç aldım "Termal Enerji Mühendisliğine Giriş". Bu kılavuzun yazarları I. Z. Poleshchuk, N. M. Tsirelman. Kılavuz, Ufa Devlet Havacılık Teknik Üniversitesi (Ufa Devlet Havacılık Teknik Üniversitesi) öğrencilerine aynı adı taşıyan disiplini incelemeleri için sunulmaktadır.

Gaz türbini ünitesi (GTU), yakıtın kimyasal enerjisinin dönen bir şaft üzerinde önce ısıya, ardından mekanik enerjiye dönüştürüldüğü bir ısı motorudur.

En basit gaz türbini ünitesi, atmosferik havanın sıkıştırıldığı bir kompresör, yakıtın bu havada yakıldığı bir yanma odası ve yanma ürünlerinin genleştiği bir türbinden oluşur. Genleşme sırasındaki gazların ortalama sıcaklığı, sıkıştırma sırasındaki havanınkinden önemli ölçüde daha yüksek olduğundan, türbin tarafından geliştirilen gücün, kompresörü döndürmek için gereken güçten daha büyük olduğu ortaya çıkar. Aralarındaki fark, gaz türbini ünitesinin faydalı gücünü temsil eder.

İncirde. Şekil 1'de böyle bir kurulumun diyagramı, termodinamik çevrimi ve ısı dengesi gösterilmektedir. Bu şekilde çalışan bir gaz türbininin prosesine (çevrimine) açık veya açık denir. Çalışma sıvısı (hava, yanma ürünleri) sürekli olarak yenilenir - atmosferden alınır ve içine boşaltılır. Herhangi bir ısı motoru gibi bir gaz türbininin verimliliği, gaz türbininin faydalı gücünün (N) yakıtın yanmasından elde edilen ısı tüketimine oranıdır:

η GTU = N GTU / Q T.

Enerji dengesinden şunu takip eder: N GTU = Q T - ΣQ P; burada ΣQ P, GTU döngüsünden alınan toplam ısı miktarıdır ve dış kayıpların toplamına eşittir.

Basit çevrimli bir gaz türbininin ısı kayıplarının büyük kısmı egzoz gazlarından kaynaklanan kayıplardan oluşur:

ΔQух ≈ Qух - Qв; ΔQух - Qв ≈ %65...80.

Diğer kayıpların payı çok daha azdır:

a) yanma odasındaki yetersiz yanmadan kaynaklanan kayıplar ΔQкс / Qт ≤ %3;

b) çalışma sıvısının sızıntısından kaynaklanan kayıplar; ΔQut / Qt ≤ %2;

c) mekanik kayıplar (yatakların yağla soğutulmasıyla çevrimden eşdeğer ısı çıkarılır) ΔNmech / Qt ≤ %1;

d) elektrik jeneratöründeki kayıplar ΔNeg / Qt ≤ %1…2;

e) Konveksiyon veya radyasyon yoluyla çevreye ısı kaybı ΔQam / Qt ≤ %3

Egzoz gazları ile gaz türbini çevriminden uzaklaştırılan ısı kısmen gaz türbini çevrimi dışında, özellikle buhar gücü çevriminde kullanılabilir.

Çeşitli tipteki kombine çevrim tesislerinin şematik diyagramları Şekil 1'de gösterilmektedir. 2.

Genel olarak bir CCGT ünitesinin verimliliği şöyledir:

Burada Qgtu gaz türbini ünitesinin çalışma akışkanına sağlanan ısı miktarıdır;

Qpsu, kazandaki buhar ortamına sağlanan ısı miktarıdır.

Pirinç. 1. En basit gaz türbini ünitesinin çalışma prensibi

a - şematik diyagram: 1 - kompresör; 2 - yanma odası; 3 - türbin; 4 - elektrik jeneratörü;
b - TS diyagramındaki bir gaz türbini ünitesinin termodinamik döngüsü;
c—enerji dengesi.

Şekil 2'de gösterilen şemaya göre en basit ikili kombine çevrim tesisinde. Şekil 2a'da buharın tamamı atık ısı kazanında üretilir: η UPG = 0,6...0,8 (esas olarak baca gazlarının sıcaklığına bağlıdır).

TG = 1400...1500 K η GTU ≈ 0,35'te, ikili CCGT'nin verimliliği %50-55'e ulaşabilir.

Gaz türbin türbininde atılan gazların sıcaklığı yüksek (400-450°C) olduğundan baca gazlarıyla ısı kaybı fazla olup gaz türbinli santrallerin verimi %38 yani hemen hemen aynıdır. modern buhar türbinli enerji santrallerinin verimliliği gibi.

Gaz türbini üniteleri, akaryakıttan önemli ölçüde daha ucuz olan gaz yakıtıyla çalışır. Modern gaz türbini santrallerinin birim gücü 250 MW'a ulaşmaktadır ki bu da buhar türbini santrallerinin gücüne yakındır. Gaz türbini tesislerinin buhar türbini tesislerine göre avantajları şunlardır:

soğutma suyuna duyulan ihtiyacın düşük olması;
güç birimi başına daha hafif ve daha düşük sermaye maliyeti;
Hızlı başlatma ve yük artırma imkanı.

Pirinç. 2. Çeşitli kombine çevrim gaz tesislerinin şematik diyagramları:

a — geri kazanım tipi buhar jeneratörüne sahip CCGT;
b - Kazan fırınına (BPG) gaz deşarjlı CCGT;
c - buhar-gaz karışımı CCGT ünitesi;
1 - atmosferden gelen hava; 2 - yakıt; 3 - türbinde çıkan gazlar; 4 - egzoz gazları; 5 - soğutma için şebekeden gelen su; 6 - soğutma suyu tahliyesi; 7 - taze buhar; 8 - besleme suyu; 9 - buharın orta derecede aşırı ısıtılması; 10 - rejeneratif buhar atığı; 11 - Türbinden sonra yanma odasına giren buhar.
K - kompresör; T - türbin; PT - buhar türbini;
GW, GN - yüksek ve düşük basınçlı gazlı su ısıtıcıları;
LDPE, HDPE - yüksek ve düşük basınçlı rejeneratif besleme suyu ısıtıcıları; NPG, UPG - düşük basınçlı, geri kazanımlı buhar jeneratörleri; KS - yanma odası.

Buhar türbini ve gaz türbini tesislerinin ortak bir teknolojik çevrimle birleştirilmesiyle, verimliliği bireysel buhar türbini ve gaz türbini tesislerinin verimliliğinden önemli ölçüde daha yüksek olan bir kombine çevrim gaz tesisi (CCG) elde edilir.

Kombine çevrim enerji santralinin verimliliği, geleneksel buhar türbinli enerji santraline göre %17-20 daha fazladır. Egzoz gazı ısı geri kazanımlı en basit gaz türbini ünitesi versiyonunda yakıt ısı kullanım katsayısı %82-85'e ulaşır.

Kombine çevrim gaz türbini ünitesi, bir gaz türbini ünitesi, bir atık ısı kazanı (HRB) ve bir buhar türbininden (ST) oluşan kombine bir tesistir. Buhar ve gaz çevrimlerinin uygulanması ayrı devrelerde, yani yanma ürünleri ile buhar-sıvı çalışma akışkanı arasında temas olmadığında gerçekleştirilir. Çalışma akışkanlarının etkileşimi, yüzey tipi ısı eşanjörlerinde yalnızca ısı değişimi şeklinde gerçekleştirilir.

Kombine çevrim gaz santrallerinin kullanımı, yakıt ve enerji maliyetlerinin azaltılması için mümkün ve ümit verici alanlardan biridir.

CCGT, gaz türbinlerinin ve buhar santrallerinin parametrelerini termodinamik olarak başarıyla birleştirir:

Gaz türbinleri yüksek çalışma sıvısı sıcaklıklarının olduğu bölgede çalışır;

Buhar gücü - türbinden ayrılan halihazırda harcanmış yanma ürünleri tarafından tahrik edilir; Geri dönüşümcü olarak hareket edin ve atık enerjiyi kullanın.

Gaz türbinindeki egzoz gazları ile ısı kayıplarını azaltan, buhar çevrimli yüksek sıcaklıktaki gaz çevriminin termodinamik üst yapısı sonucunda tesisatın verimliliği artar.

Dolayısıyla CCGT, türbin ünitelerinin iyileştirilmesinin üçüncü aşaması olarak değerlendirilebilir. CCGT motorları oldukça ekonomik olmaları ve düşük sermaye yatırımı gerektirmeleri nedeniyle gelecek vaat eden motorlardır. Kombine çevrim gaz santrallerinin mükemmel nitelikleri uygulama alanlarını belirlemiştir. CCGT üniteleri enerji sektöründe ve yakıt ve enerji kompleksinin diğer alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu tür tesislerin yaygın kullanımı, gaz türbin tesislerinden gelen ısının kullanılmasına yönelik en rasyonel yönlere ilişkin ortak bir bakış açısının bulunmaması nedeniyle sekteye uğramaktadır.

Şu anda, ana gaz türbinlerinde kullanım için umut verici bir CCGT şeması aynı zamanda buhar jeneratörünün yalnızca gaz türbininin egzoz gazları tarafından ısıtıldığı, tam çevrim üst yapısına sahip, tamamen kullanımlı bir CCGT şemasıdır (Şekil 6.1).

Bu şemaya göre, bir gaz türbininin düşük basınçlı bir türbinden (LPT) sonraki yanma ürünleri, yüksek basınçlı buhar üretmek için bir atık ısı kazanına (HRB) girer. HRSG'den elde edilen buhar, bir buhar türbinine (ST) girer; burada genişleyerek bir elektrik jeneratörünü veya süper şarj cihazını çalıştıracak faydalı işler yapar. PT'den sonraki egzoz buharı, yoğunlaştırıcıya K girer, burada yoğunlaştırılır ve daha sonra besleme pompası (PN) tarafından atık ısı kazanına tekrar sağlanır. Kombine çevrim santralinin termodinamik çevrimi Şekil 2'de gösterilmektedir. 6.2. Bir gaz türbini tesisinin yüksek sıcaklıkta gaz döngüsü, eksenel bir kompresörde hava sıkıştırma işlemiyle başlar: 1 → 2. Yanma odasında (ve varsa rejeneratörde) ısı sağlanır 2 → 3; üretilen yanma ürünleri gaz türbinine girer, burada genişleyerek iş yaparlar, işlem 3 → 4; ve son olarak egzoz gazları atık ısı kazanı, ısıtma suyu ve buharda ısılarını verirler, 4 → 5. Düşük sıcaklıktaki ısının geri kalanı kullanılmadan kalır ve çevreye aktarılır, 5 → 1.

Şekil 6.1 - Atık ısı kazanlı bir CCGT ünitesinin şematik diyagramı

Şekil 6.2 - Kombine çevrim tesisinin T-S koordinatlarındaki çevrim şeması

Buhar-gaz döngüsü bir dizi işlemden oluşur: 1" - 2" - 3" - 4" - 5" - 1" (Şekil 6.2). Geleneksel olarak döngü, ekonomizörde 1" - 2" ısı beslemesi işlemiyle başlar. Yoğuşturucudan gelen suyun sıcaklığı 39 °C'dir (yoğunlaştırıcıdaki basınçta P np = 0,007 MPa). 0,8...2,0 MPa kazan çalışma basıncına karşılık gelen sabit basınçta, yaklaşık 170...210 °C kaynama sıcaklığına kadar ısıtılır. 2" - 3" - evaporatördeki suyun buharlaştırılması ve doymuş buhara dönüştürülmesi işlemi. 3" – 4" – kızdırıcıda buharın kızdırılması; 4" – 5" - bir buhar türbininde buharın iş performansı ve sıcaklık kaybıyla genleşme süreci; 5" - 1" - buhar, kondenser K'de yoğunlaştırılır ve elde edilen su tekrar atık ısı kazanı KU'ya verilir. Döngü tamamlandı.

Buhar türbininin (ST) gücü, buhar türbini ve buhar akışı boyunca gerçek ısı transferine veya entalpiye bağlıdır. Buhar tüketimi ve buhar parametreleri atık ısı kazanının çalışmasına göre belirlenir. Atık ısı kazanının şematik diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir. 6.3.

Atık ısı kazanı, kendi yanma odası olmayan ve herhangi bir enerji santralinin baca gazları ile ısıtılan, cebri sirkülasyonlu bir buhar kazanıdır.

Bu nedenle gaz türbini egzoz gazlarının yaklaşık 400 °C sıcaklıktaki atık ısısı, geri kazanım tesislerinin verimli çalışması için oldukça yeterlidir.

Kazan boyunca, ısı eşanjörleri sırayla monte edilir: su ekonomizeri "E", evaporatör "I" ve buhar kızdırıcısı "P".

Su ekonomizeri, suyun kazan tamburuna (ayırıcı) beslenmeden önce düşük sıcaklıktaki sıcak gazlar (yanma ürünleri) ile ısıtıldığı bir ısı eşanjörüdür.

Kazan çalışma dişlisinde buhar aşağıdaki şekilde üretilir. Egzoz gazları tarafından ekonomizerde kaynama noktasına kadar önceden ısıtılan besleme suyu, kazan tamburuna girer. Kazanın kuyruk kısmındaki sıcak gazların sıcaklığı 120 °C*nin altına düşmemelidir.

Buhar üretme modunda su, evaporatörde dolaşır. Evaporatörde, buharlaşmanın meydana gelmesi nedeniyle yoğun ısı emilimi meydana gelir. Evaporatörde buharlaşma işlemi, besleme suyunun belirli bir doyma basıncına karşılık gelen kaynama noktasında meydana gelir.

Neyi seçtiklerine bağlı buhar-gaz çevrimleri, hangi seçim optimal olacak ve CCGT tesisinin teknolojik şeması nasıl görünecek?

Şaft yerleşimine ilişkin sermaye paritesi ve konfigürasyon bilindikten sonra ön çevrim seçimi başlayabilir.

Ürün yelpazesi, çok basit "tek basınç çevrimlerinden" son derece karmaşık "üçlü basınç yeniden ısıtma çevrimlerine" kadar uzanır. Döngünün verimliliği artan karmaşıklıkla birlikte artar, ancak sermaye maliyetleri de artar. Doğru çevrimi seçmenin anahtarı, belirli bir verimlilik ve maliyet hedefine en uygun basınç çevrimini belirlemektir.

Tek basınç çevrimli kombine çevrim tesisi

Bu çevrim genellikle ham petrol ve yüksek kükürtlü ağır yakıtlar gibi daha uygun maliyetli, bozulmuş yakıtlar için kullanılır.

Karmaşık çevrimlerle karşılaştırıldığında, basit çevrimlerin CCGT birimlerine yapılan yatırımlar önemsizdir.

Diyagram, atık ısı kazanının soğuk ucunda ilave bir evaporatör serpantini bulunan bir CCGT ünitesini göstermektedir. Bu evaporatör, egzoz gazlarındaki ilave ısıyı uzaklaştırır ve besleme suyunu ısıtmak için kullanılmak üzere buharı hava gidericiye verir.

Bu sayede buhar türbininden hava giderici için buhar çıkarmaya gerek kalmaz. Sonuç, en basit tek basınçlı tasarımla karşılaştırıldığında verimlilikte bir iyileşmedir ancak sermaye yatırımı da buna göre artar.

İki basınç çevrimli CCGT

İşletimdeki çoğu kombine ünite çift basınç çevrimine sahiptir. Su, çift basınçlı ekonomizere iki ayrı besleme pompasıyla sağlanır.

Ayrıca okuyun: Rusya'da kombine çevrim enerji santrallerinin devreye alınmasına yönelik planlar

Düşük basınçlı su daha sonra birinci evaporatör bobinine girer ve yüksek basınçlı su, buharlaştırılmadan ve geri kazanım kazanının sıcak ucunda aşırı ısıtılmadan önce ekonomizörde ısıtılır. Düşük basınçlı tamburdan gelen sızıntı, hava gidericiye ve buhar türbinine buhar sağlar.

Şekildeki T-S diyagramında gösterildiği gibi çift basınç döngüsünün verimliliği, gaz türbini egzoz enerjisinin daha eksiksiz kullanılması nedeniyle tek basınç döngüsünün verimliliğinden daha yüksektir (ek alan CC"D"D) .

Ancak bu, besleme pompaları, çift basınçlı ekonomizörler, buharlaştırıcılar, düşük basınçlı borular ve buhar türbinine giden iki LP buhar hattı gibi ek ekipmanlara yönelik sermaye yatırımını artırır. Bu nedenle söz konusu çevrim yalnızca yüksek sermaye paritesinde kullanılmaktadır.

Üçlü basınç çevrimli CCGT

Bu, günümüzde kullanılan en karmaşık şemalardan biridir. Sermaye paritesinin çok yüksek olduğu durumlarda kullanılırken, yüksek verim ancak yüksek maliyetlerle elde edilebilmektedir.

Atık ısı kazanına ayrıca egzoz gazlarının ısısını kullanan üçüncü bir aşama eklenir. Yüksek basınç pompası, üç kademeli yüksek basınç ekonomizörüne ve ardından yüksek basınç ayırıcı tamburuna besleme suyu sağlar. Orta basınçlı besleme pompası, orta basınçlı ayırıcı tamburuna su sağlar.

Orta basınç pompasından gelen besleme suyunun bir kısmı, bir kısma cihazı aracılığıyla alçak basınç ayırıcı tamburuna girer. Yüksek basınçlı tamburdan gelen buhar, kızdırıcıya ve ardından buhar türbininin yüksek basınçlı kısmına girer. Yüksek basınçlı kısımda (HPP) egzoz edilen buhar, orta basınçlı tamburdan gelen buharla karıştırılır, aşırı ısıtılır ve buhar türbininin düşük basınçlı kısmının (LPP) girişine verilir.

Ayrıca okuyun: CCGT ünitesi olan bir istasyon için gaz türbini ünitesi nasıl seçilir

Yakıtın gaz türbinine girmeden önce yüksek basınçlı su ile ısıtılmasıyla verimlilik daha da artırılabilir.

Döngü seçim şeması

Tek basınç çevriminden üçlü basınç yeniden ısıtma çevrimine kadar değişen çevrim türleri, besleme paritesinin fonksiyonları olarak sunulmaktadır.

Döngü, belirli bir uygulama için hangi döngülerin belirli bir sermaye parite oranına karşılık geldiği belirlenerek seçilir. Örneğin sermaye paritesi 1.800$ ise. US/kW, ardından ikili veya üçlü basınç döngüsü seçilir.

İlk yaklaşım olarak, sabit sermaye paritesinde verimlilik ve güç daha yüksek olduğundan, üçlü basınç döngüsü lehine karar verilmiştir. Bununla birlikte, parametreler daha yakından incelendiğinde, diğer gereksinimleri karşılamak için ikili basınç çevriminin daha uygun olduğu düşünülebilir.

Çevrim seçim şemasının uygulanamadığı durumlar vardır. Böyle bir durumun en yaygın örneği, müşterinin elektrik gücünün mümkün olan en kısa sürede hazır olmasını istemesi ve onun için optimizasyonun kısa teslimat sürelerinden daha az önemli olduğu durumdur.

Koşullara bağlı olarak, zaman tüketimi daha az olduğundan tek basınçlı çevrimin çoklu basınç çevrimine tercih edilmesi tavsiye edilebilir. Bu amaçla, bu gibi durumlarda başarıyla kullanılan, belirli parametrelere sahip bir dizi standartlaştırılmış döngü geliştirmek mümkündür.

(2.507 kez ziyaret edildi, bugün 1 ziyaret)

giriiş

Kombine çevrim tesisleri

Kombine çevrim teknolojisi kullanılarak gaz türbinli termik santrallerin modernizasyonunun teknik ve ekonomik verimliliğinin değerlendirilmesi

Termik santrallerin iyileştirilmesi sırasında buhar türbini ve gaz türbini ünitelerinin hızlandırılmış uygulamasının ekonomik fizibilitesi

PU ve CCGT kullanarak enerji santrallerinin inşası ve yeniden inşasına entegre bir yaklaşım

Teknik çözümlerin kendi enerji santrallerimizde test edilmesi, müşterinin ekipmanının güvenilir şekilde çalıştırılmasının anahtarıdır

Endüstriyel tüketicilere güvenilir güç kaynağı için yoğuşmalı kombine çevrim enerji santrali

Buhar türbini enerji santrallerinin yeniden inşası enerji sektörünü yeniden donatmanın etkili bir yoludur

Buhar enjeksiyonlu bir gaz-buhar türbini ünitesi GPU-16K'nın çalıştırılmasında deneyim JSC Lenenergo termik santralindeki eski ekipmanın değiştirilmesi için kojenerasyon kombine çevrim üniteleri.

Enerji santrallerinin operasyonel özelliklerinin iyileştirilmesi

Bir buhar güç ünitesinin T-265 ile ve bir güç ünitesinin iki PGU-170T ile karşılaştırılması

CCGT ve GTU'nun orta vadede uygulanma ölçeği

giriiş

Herhangi bir ülkede enerji, devlet için stratejik açıdan önemli olan ekonominin temel bir sektörüdür. Ekonominin diğer sektörlerinin buna karşılık gelen büyüme oranları, işlerinin istikrarı ve enerji arzı, onların durumuna ve gelişimine bağlıdır. Enerji, yeni teknolojilerin kullanımı için önkoşulları yaratır ve diğer faktörlerle birlikte nüfus için modern bir yaşam standardı sağlar. Ülkenin uluslararası siyasi arenadaki yüksek konumu, ülkenin dış, ithal enerji kaynaklarından bağımsızlığına ve gelişmiş savunma silahlı kompleksine dayanmaktadır.

Endüstride elektrik enerjisi, termal enerjinin ara olarak mekanik işe dönüştürülmesiyle elde edilir. Isıyı, orta derecede mekanik işe dönüştürmeden, yeterince yüksek bir verimlilikle elektriğe dönüştürmek, ileriye doğru büyük bir adım olacaktır. O zaman termik santrallere gerek kalmaz, verimliliği nispeten düşük olan termik motorların üzerlerinde kullanılması çok karmaşıktır ve işletme sırasında oldukça nitelikli bakım gerektirir. Modern teknoloji, doğrudan ısıdan elektrik üretmek için az çok güçlü tesislerin oluşturulmasına henüz izin vermiyor. Bu türdeki tüm tesisler şu ana kadar yalnızca kısa bir süre için veya çok düşük güçlerde veya düşük verimlilikle çalışabiliyor veya hava koşulları, günün saati vb. gibi geçici faktörlere bağlı olabiliyor. Her halükarda ülkenin enerji arzında yeterli istikrarı garanti edemezler.

Bu nedenle termik santraller ısı motorları olmadan yapamazlar. Enerji gelişiminin umut verici bir yönü, termik santrallerin gaz türbini (GTU) ve kombine çevrim (CCG) enerji santralleri ile ilişkilidir. Bu kurulumlar, ana ve yardımcı ekipmanların, çalışma modlarının ve kontrollerinin özel tasarımlarına sahiptir. Doğal gazla çalışan CCGT üniteleri, yoğuşmalı çalışma modunda %58'in üzerinde elektrik verimliliğiyle elektrik sağlayan tek santraldir.

Enerji sektöründe kendine has özellikleri ve teknolojik süreçte farklılıkları olan bir takım CCGT termal devreleri uygulanmıştır. Hem devrelerin kendilerinin sürekli bir optimizasyonu hem de bileşenlerinin ve elemanlarının teknik özelliklerinin iyileştirilmesi söz konusudur. Bir enerji santralinin işletme kalitesini karakterize eden ana göstergeler üretkenliği (veya verimliliği) ve güvenilirliğidir.

Bu çalışmada konunun pratik yönüne özellikle dikkat edilmektedir. Enerji sektöründe CCGT ünitelerinin kullanımı ekonomik ve çevresel açıdan ne kadar karlı?

Kombine çevrim tesisleri ( GOST27240-87)

Kombine çevrim enerji santralleri (İngilizce konuşulan dünyada kombine çevrim enerji santrali adı kullanılır), gaz veya sıvı yakıtla çalışan nispeten yeni bir üretim istasyonu türüdür. En ekonomik ve yaygın olan klasik şemanın çalışma prensibi aşağıdaki gibidir. Cihaz iki bloktan oluşur: gaz türbini (GTU) ve buhar gücü (PS) üniteleri. Bir gaz türbini ünitesinde, türbin şaftının dönüşü, doğal gazın, akaryakıtın veya dizel yakıtın yanması sonucu ortaya çıkan yanma ürünleri (gazlar) ile sağlanır. Bir gaz türbini ünitesinin yanma odasında oluşan yanma ürünleri, türbin rotorunu döndürür, bu da birinci jeneratörün şaftını döndürür.

Birincisinde, gaz türbini çevriminin verimliliği nadiren %38'i aşar. Gaz türbini ünitesinde harcanan ancak yine de yüksek sıcaklığı koruyan yanma ürünleri, atık ısı kazanı adı verilen kazana girer. Burada buharı, başka bir jeneratörün bağlı olduğu buhar türbinini çalıştırmaya yetecek sıcaklık ve basınca (500 santigrat derece ve 80 atmosfer) kadar ısıtırlar. İkinci olan buhar-güç çevriminde, yakılan yakıtın enerjisinin yaklaşık %20'si kullanılır. Toplamda, tüm kurulumun verimliliği yaklaşık %58'dir. Kombine CCGT ünitelerinin başka türleri de vardır ancak modern enerji üretiminde bir fark yaratmazlar. Tipik olarak bu tür sistemler, elektrik enerjisi üretimini en üst düzeye çıkarmak gerektiğinde üretim şirketleri tarafından kullanılır. Bu durumda kojenerasyon ikincil bir rol oynar ve ısının bir kısmının buhar türbininden uzaklaştırılmasıyla sağlanır. Buhar güç üniteleri iyi gelişmiştir. Güvenilir ve dayanıklıdırlar. Birim güçleri 800-1200 MW'a ulaşmakta olup, üretilen elektriğin kullanılan yakıtın kalorifik değerine oranı olan verimlilik faktörü (verimlilik) %40-41'e kadar ulaşmaktadır ve yurt dışındaki en gelişmiş santrallerde - %45-48. Gaz türbin üniteleri (GTU'lar) enerji sektöründe de uzun süredir kullanılmaktadır. Bu tamamen farklı bir motor türüdür. Bir gaz türbini ünitesinde, atmosferik hava 15-20 atmosfere sıkıştırılır, içinde yakıt yakılarak yüksek sıcaklıkta (1200-1500 °C) yanma ürünleri oluşturulur ve bunlar türbinde atmosfer basıncına kadar genişler. Daha yüksek sıcaklık nedeniyle türbin, kompresörü döndürmek için gereken gücün yaklaşık iki katı güç üretir. Fazlalığı bir elektrik jeneratörünü çalıştırmak için kullanılır. Yurt dışında 260-280 MW'lık, %36-38 verimliliğe sahip gaz türbinleri işletilmektedir. İçlerindeki egzoz gazlarının sıcaklığı 550-620 °C'dir. Çevrimin ve tasarımın temel basitliği nedeniyle gaz türbini tesislerinin maliyeti, buhar tesislerine göre önemli ölçüde daha düşüktür. Daha az yer kaplarlar, su soğutmaya ihtiyaç duymazlar ve hızlı bir şekilde başlatılıp çalışma modlarını değiştirirler. GTU'ların bakımı daha kolaydır ve tamamen otomatiktir.

Gaz türbinlerinin çalışma ortamı yanma ürünleri olduğundan, yıkanan parçaların işlevselliğini yalnızca temiz yakıtlar (doğal gaz veya sıvı distilatlar) kullanılarak korumak mümkündür.

Gaz türbinleri artan parametreler, birim güç ve verim ile hızla gelişmektedir. Yurt dışında ustalaşmışlardır ve buhar güç üniteleriyle aynı güvenilirlik göstergeleriyle çalıştırılmaktadırlar.

Elbette bir gaz türbini ünitesinde dışarı atılan gazların ısısı da kullanılabilir. Bunu yapmanın en kolay yolu, ısıtmak veya proses buharı üretmek için suyu ısıtmaktır. Üretilen ısı miktarının elektrik miktarından biraz daha fazla olduğu ortaya çıkıyor ve genel yakıt ısı kullanım faktörü %85-90'a ulaşabiliyor.

Bu ısının işe yaraması için daha da çekici bir fırsat daha var. Termodinamikten, bir ısı motorunun en gelişmiş çevriminin verimliliğinin (neredeyse 200 yıl önce Carnot tarafından icat edilmiştir), ısı tedarik ve uzaklaştırma sıcaklıklarının oranıyla orantılı olduğu bilinmektedir. Bir gaz türbini ünitesinde yanma işlemi sırasında ısı sağlanır. Türbinlerin çalışma ortamı olan ortaya çıkan ürünlerin sıcaklığı, ısının aktarılması gereken duvarla (bir kazanda olduğu gibi) sınırlı değildir ve önemli ölçüde daha yüksek olabilir. Sıcak gazlarla yıkanan parçaların soğutulması ustalaşarak sıcaklıklarının kabul edilebilir bir seviyede tutulmasına olanak sağlanmıştır.

Buhar santrallerinde aşırı ısıtılmış buharın sıcaklığı, kazan kızdırıcılarının metal boruları ve buhar boru hatları, manifoldlar, bağlantı parçaları gibi soğutulmamış bileşenler için izin verilen sıcaklığı aşamaz - şu anda 540-565 ° C'dir ve en modern tesislerde - 600-620°C. Ancak buhar türbinlerinin kondenserlerinde ısının uzaklaştırılması, ortam sıcaklığına yakın sıcaklıklarda suyun sirküle edilmesiyle gerçekleştirilir.

Bu özellikler, yüksek sıcaklık beslemesini (gaz türbini ünitesinde) ve düşük sıcaklıkta ısı gidermeyi (buhar türbininin kondenserinde) tek bir kombine çevrim tesisinde (CCG) birleştirerek elektrik üretiminin verimliliğini önemli ölçüde artırmayı mümkün kılar. . Bunu yapmak için, türbinden çıkan gazlar, buharın üretilip aşırı ısıtıldığı ve daha sonra buhar türbinine giren bir atık ısı kazanına beslenir. Gaz türbininin yanma odasında sabit yakıt tüketimiyle döndürülen elektrik jeneratörü, elektrik üretimini 1,5 kat artırır. Sonuç olarak, en iyi modern CCGT ünitelerinin verimliliği %55-58'dir. Bu tür CCGT tesisleri ikili termodinamik döngü yürüttükleri için ikili olarak adlandırılır: geri kazanım kazanındaki buhar ve buhar türbininin çalışması, gaz türbini tesisinin yanma odasında sağlanan ve üst kısımda zaten dışarı atılan ısı nedeniyle üretilir. gaz türbini çevrimi.

Bu tür CCGT ünitelerinin cazip özellikleri, yüksek verime ek olarak, orta düzeyde spesifik maliyet (benzer güce sahip buhar güç ünitelerinden 1,5-2 kat daha düşük), kısa (iki yıl) sürede inşa imkanı, ihtiyacın yarısı kadardır. soğutma suyu, iyi manevra kabiliyeti.

CCGT ünitelerinin tüm avantajları göz önüne alındığında, yurt içi enerji sektörünün en önemli görevi, ağırlıklı olarak doğalgazla çalışan çok sayıda buhar santralinin kombine çevrim enerji santrallerine dönüştürülmesidir. Enerji santrallerini teknik olarak yeniden donatırken, ikili CCGT birimleri oluşturmak için iki seçenek mümkündür.