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;
  • разомкнутый.

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. Тут используется специальный нагреватель, который осуществляет нагревание воздуха. Он не принимает никакого участия непосредственно в процессе формирования тепла. Именно поэтому такие агрегаты изготавливаются с горением при постоянном давлении. Для этого используется ядерное либо же органическое топливо. При этом в ядерных установках вместо воздуха используют другие вещества: гелий, азот или углекислый газ. 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 ГТУ (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:

  • добыча газа;
  • переработка нефти;
  • металлообработка;
  • металлургия;
  • деревообрабатывающее и лесное производство;
  • утилизация отходов;
  • сельское хозяйство и многое другое.

Какое топливо может быть использовано?

Данные агрегаты способны работать на совершенно разном виде топлива:

  • биогаз;
  • керосин;
  • природный газ;
  • дизельное топливо;
  • нефтяной газ попутного типа.

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

Характеристики ГТУ

  • Минимальный вред для окружающей среды. Обусловлено это небольшим расходом масла.
  • Возможность работы на производственных отходах.
  • Минимальный уровень шума и вибраций.
  • Небольшие габаритные размеры и вес. Данная особенность даёт возможность устанавливать газотурбинные установки на маленьких площадках.
  • Работа на разных видах топлива даёт возможность использовать данные агрегаты почти на любом производстве.
  • Простое обслуживание газотурбинных установок.
  • Способность выдерживать большой номинальный ток в 150 процентов на протяжении одной минуты.
  • Продолжительное время работы (порядка 200 тысяч часов).
  • Работа оборудования в самых различных климатических условиях.
  • Небольшие финансовые затраты на ремонт газотурбинных установок и их техническое обслуживание.
  • Отсутствие водяного охлаждения.
  • Высокий КПД газотурбинной установки.
  • Продолжительное время работы с незначительными нагрузками.

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.

Что нового можно узнать на выставке «Электро» в ЦВК «Экспоцентр»?

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.


Читайте другие наши статьи:

Схемы монтажа оборудования турбинной установки
Интеллектуальные сети и системы связи
Smart Grid в электроэнергетике