Kombineeritud tsükliga seadme tööpõhimõte. Suur nafta ja gaasi entsüklopeedia

Skeemid ja näitajadgaasiturbiinelektrijaamade paigaldised

Gaasiturbiini elektrijaamad NSV Liidus kui iseseisvad elektrijaamad said piiratud levikut. Seriaalgaasi turbiiniüksused (GTU) on madala kasuteguriga, tarbivad reeglina kvaliteetset (vedelat või gaasilist) kütust. Ehituse madalate kapitalikuludega on neile iseloomulik suur manööverdusvõime, seetõttu kasutatakse mõnes riigis, näiteks USA-s, tippjõujaamadena. Võrreldes auruturbiinidega on gaasiturbiinidel kõrgendatud müraomadused, mis nõuavad masinaruumi ja õhuvõtuavade täiendavat heliisolatsiooni. Õhukompressor tarbib märkimisväärse osa (50–60%) gaasiturbiini sisemisest võimsusest. Kompressori ja gaasiturbiini läbilaskevõime spetsiifilise suhte tõttu on gaasiturbiini elektrilise koormuse varieerumise ulatus väike.

Paigaldatud gaasiturbiinide ühikuvõimsus ei ületa 100-150 MW, mis on oluliselt väiksem kui suurte jõuseadmete nõutav ühikuvõimsus.

Enamik tänapäevaseid gaasiturbiine töötab vastavalt kütuse pideva põletamise skeemile ja vastavalt avatud (avatud) või suletud (suletud) tsüklile sõltuvalt põletatud kütuse tüübist.

Sisse GTU avatud tsükkelkütusena kasutatakse vedelat madala väävlisisaldusega gaasiturbiinkütust või maagaasi, mis juhitakse põlemiskambrisse (joonis 9.1). Kütuse põlemiseks vajalik õhk puhastatakse keerulises õhupuhastusseadmes (filtris) ja surutakse kompressoris MPa rõhuni. Ettemääratud gaasi temperatuuri saamiseks gaasiturbiini ees

° C, hoitakse põlemiskambris vajalikku liigset õhku (2,5–5,0), võttes arvesse kütuse teoreetilist temperatuuri, kütusetüüpi, põlemisviisi jne. Kuumad gaasid on töötav vedelik gaasiturbiinis, kus need laienevad, ja siis, kui temperatuur

° C visatakse korstnasse.

Joon. 9.1. Avatsükli GTU skemaatiline diagramm:

Et- õhukompressor; GT- gaasiturbiin; G -elektrigeneraator; PU- käivitusseade; F-õhufilter; Politseinik- kütuse põlemiskamber

Suletud tsükliga gaasiturbiin(Joonis 9.2) võimaldavad kasutada nii tahket kui ka kõrge väävlisisaldusega vedelkütust (kütteõli), mis põletatakse põlemiskambris, kuhu on paigaldatud töötav vedelikukütteseade, tavaliselt õhk. Õhujahuti lisamine ahelasse vähendab kompressoris surumise tööd ja regeneraator suurendab gaasiturbiini efektiivsust. Siiani pole nad saanud kasutada suletud tsükliga gaasiturbiine koos teiste töövedelikega (heelium jne).

Gaasiturbiinide peamised eelised elektrisüsteemile on nende liikuvus. Sõltuvalt paigalduse tüübist on selle käivitamise ja laadimise aeg 5-20 minutit. GTU-sid iseloomustab madalam ühiku maksumus (50–80% vähem kui põhiseadmetel), kõrge käivitusvalmidus, vähene vajadus jahutusvee järele, võime kiiresti ehitada TPP-d koos elektrijaama väikeste mõõtmetega ja vähese keskkonnareostusega. Samal ajal on gaasiturbiinidel elektritootmise madal efektiivsus (28-30%), nende tehase tootmine on keerulisem kui auruturbiinid, nad vajavad kalleid ja väheseid kütuseid. Need asjaolud määrasid ka kõige mõistlikuma ala gaasiturbiinide kasutamiseks elektrisüsteemis kui tipptasemel ja tavaliselt iseseisvalt käivitatavad jaamad, mille installeeritud võimsus on 500–1000 h / aasta. Selliste taimede jaoks on eelistatav struktuurne skeem ühe võlliga gaasiturbiiniüksuse kujul, millel on lihtne tsükkel ilma regenereerimiseta või koos suitsugaaside soojusgeneraatoriga (joonis 9.3, a, b). Sellist skeemi iseloomustab suuresti tehases toodetud ja monteeritud paigalduse suur lihtsus ja kompaktsus. Energiagaasiturbiine, mille käitamine on kavandatud elektrikoormuse ajakava poolosas, on majanduslikult õigustatud teostada keerukama struktuuriskeemi järgi (joonis 9.3, c).

Joon. 9,2. Suletud tsükliga gaasiturbiini skeem:

VP- õhukütteseade; GT- gaasiturbiin; Lk- regeneraator; VK-kompressor; G- elektrigeneraator; PU- käivitusseade

Joon. 9.3. Erinevat tüüpi gaasiturbiinide struktuuriskeemid:

aga- GTU lihtne tsükkel ilma regenereerimiseta; b - heitgaaside soojuse regeneraatoriga lihtsa tsükli GTU; sisse- kahevõlliline gaasiturbiin kaheastmelise kütusevarustusega: T- kütusevarustus; KVD. Tõhusus- kõrge ja madala rõhuga õhukompressorid; Gaasiturbiinmootor, gaasiturbiinmootor -kõrge ja madalrõhu gaasiturbiinid

Nõukogude Liidus töötavad gaasiturbiini elektrijaamad GTU tüüpidega GT-25-700, GT-45-3, GT-100-750-2 ja teised, mille algne temperatuur on gaasiturbiini ees 700–950 ° C. Leningradi metallitehas on välja töötanud uue gaasiturbiinide seeria projektid võimsusega 125-200 MW esialgsel gaasi temperatuuril vastavalt 950, 1100 ja 1250 ° C. Need on valmistatud lihtsa skeemi järgi avatud töötsükliga, ühevõllilised, ilma regeneraatorita (tabel 9.1). Gaasi turbiiniüksuse GT-100-750-2 LMZ soojusdiagramm on näidatud joonisel fig. 9.4, a ja selliste turbiinidega elektrijaama paigutus on näidatud joonisel fig. 9,4, b. Neid gaasiturbiine käitatakse Krasnodari soojuselektrijaamas, nime saanud SDPP juures Klasson Mosenergo, tipptasemel TPP-l Inotas, Ungari rahvavabariigis jne.

Tabel 9.1

	GTU näitajad
Gaasiturbiin seade	Elektriline võimsus, MW	Õhukulu ha läbi com pressur, kg / s Osa õhku, mis tuleb kompressorist, läheb otse põlemiskambri seintesse, et hoida selle temperatuur suhteliselt madalatel väärtustel. Teine osa ringleb turbiini labade sees, jättes servadesse augud, mis tekitavad labade pinnale kile. Turbiin sisaldab põlemisgaasides sisalduvat energiat rõhu ja kõrgendatud temperatuuri kujul mehaanilisel jõul. Nagu ülalpool märgitud, neelab kompressor olulise osa sellest võimsusest. See kõrge temperatuur tähendab, et neis sisalduvat energiat saab kasutada turbiini töö parandamiseks või, nagu on tavalisem, auru tootmiseks heitsoojuskatlas. Seejärel juhitakse see aur auruturbiini, saavutades tootlikkuse kasvu 55% või isegi üle selle.	Tihendamise aste tia kokkusurumisel	Esialgne gaasi temperatuur	Elektriline
GT-100-750-2M * Maagaasi peetakse heaks elektrienergia allikaks mitmel põhjusel - nii majanduslikel, tegevuslikel kui ka keskkonnaga seotud põhjustel: see kujutab endast väikest riski, tekitab vähem süsinikuheiteid kui teised fossiilsed kütused, gaasijaamu saab ehitada suhteliselt kiiresti, mõnel juhul umbes kahe aasta jooksul, erinevalt tuumarajatistest, mida saab ehitada palju pikemaks. Rahvusvahelise Energiaagentuuri prognooside kohaselt suurendab maagaas jätkuvalt oma osa ülemaailmses energiabilansis, kasvades praeguseks 2% aastas. Maagaas moodustab veerandi maailmas kasutatavast primaarenergiast ja on viimastel aastatel näidanud väga olulist kasvu, mis on suuresti tingitud sellest, et seda kasutatakse uute või kohandatud soojuselektrijaamade kaudu elektrienergia generaatorina.
General Electric

* Turbiinid ja kahevõlliline kompressor; turbiini ja kõrgsurvekompressoriga võllil on suurenenud kiirus.

** Tootmine maagaasil (vedelgaasiturbiinkütus).

Joon. 9.4. GT-100-750-2 LMZ gaasiturbiini paigaldus:

aga- termiline vooluring: 1-8 - GTU laagrid; / - õhk atmosfäärist; II - jahutav vesi; III- kütus (maagaas); / V - heitgaasid; V - aur turbiinini (p \u003d 1,2 MPa, t \u003d 235 ° C); GSHsummuti; KND - madalsurvekompressor; Sisse- õhujahutid; KVD- kõrgsurvekompressor; KSVD -kõrgsurve põlemiskamber; TVD- kõrgrõhuturbiin; KSDN -madalrõhu põlemiskamber; TND- madalrõhuturbiin; VP- sisemine laager; Sisse- patogeen; PT- käivitusturbiin; APK -kND ülepingevastased klapid; b - paigutus (ristlõige): / - KND; 2-IN; 3 - HPC; 4 - KSVD; 5 - teater; 6 - RDC; 7-TND; 8 - PT; 9 - korsten 10 - ülepingevastane ventiil (AIC); L-generaator (G); 12- sillakraana; 13- õhu puhastamise filtrid; 14 - summutid; 15 - reguleerimissüsteemi õlipumbad; 16- küttekehad; / 7 - väljalaskekanalite väravad; 18 - õlijahutid

Kodumajapidamises kasutatavate gaasiturbiinide jaoks kasutatav vedelgaasiturbiinkütus filtritakse ja pestakse elektrijaamas leelismetallisooladest. Seejärel lisatakse kütusele magneesiumi sisaldav lisand, et vältida vanaadiumi korrosiooni. Tööandmete kohaselt aitab selline kütuse ettevalmistamine kaasa gaasiturbiinide pikaajalisele tööle ilma reostuse ja vooluosa korrosioonita.

ATEP Rostovi haru on välja töötanud tipptasemel kujunduse gaasiturbiini tippjaamale, mille mudel on GTU GTE-150-1100. Joon. 9.5 on sellise gaasiturbiini skemaatiline termiline diagramm, mis on ette nähtud vedelgaasiturbiinkütuse või maagaasi põletamiseks. Gaasiturbiin on konstrueeritud vastavalt lihtsale avatud vooluringile, gaasiturbiini ja kompressori rootorid asuvad ühes transporditavas korpuses, mis vähendab oluliselt paigaldusaega ja tööjõukulusid. Gaasiturbiiniüksused paigaldatakse elektrijaama masinaruumi põiksuunaliselt, läbimõõduga 36 ja üksuseelemendiga 24 m. Suitsugaasid juhitakse 120 m kõrgusesse korstnasse kolme metallgaaside abil.

Joon. 9,5. Gaasiturbiiniüksuse LMZ GTE-150-1100 skeem:

VK- abikompressor kütuse pneumaatiliseks pihustamiseks: PT- auruturbiin; Lk- võimendusüksuse käigukast; ED -abikompressori mootor GT- gaasiturbiin; T- vedelkütuse tarnimine vastavalt standardile GOST 10743-75, \u003d 42,32 MJ / kg (10 110 kcal / kg) DT- korsten; Agroettevõtlus- ülepingevastane ventiil

Gaasiturbiinijaamade oluline omadus on nende jõudluse sõltuvus välisõhu parameetritest ja peamiselt selle temperatuurist. Selle mõjul muutub õhuvool läbi kompressori, kompressori ja gaasiturbiini sisemiste mahtude suhe ning selle tagajärjel gaasiturbiini elektrienergia ja selle efektiivsus. MPEI teostas GTE-150 töö mitme muutujaga arvutused vedelgaasiturbiinkütusele ja Tjumeni maagaasile sõltuvalt välisõhu temperatuurist ja rõhust (joonis 9.6, 9.7). Tulemused kinnitavad gaasiturbiinide soojusliku kasuteguri kasvu koos gaasi temperatuuri tõusuga gaasiturbiini ees

ja väheneva välistemperatuuri korral . Temperatuuri tõus alates

\u003d 800 ° C kuni

\u003d 1100 ° C suurendab gaasiturbiinide elektrilist kasutegurit temperatuuril 3% \u003d -40 ° C ja 19% temperatuuril \u003d 40 ° C. Välisõhu temperatuuri alandamine +40-lt -40 ° C-ni põhjustab gaasiturbiinide elektrienergia märkimisväärset suurenemist. Erinevate algtemperatuuride korral on see tõus 140–160%. Gaasiturbiini võimsuse kasvu piiramiseks, vähendades samal ajal välisõhu temperatuuri ja võttes arvesse elektrigeneraatori ülekoormamise võimalust (vaatlusalusel juhul tüüp TGV-200), on vaja mõjutada kas gaasiturbiini ees olevate gaaside temperatuuri, vähendades kütusekulu (kõverad) 4 joon. 9.6 ja 9.7) või välistemperatuuri korral väikese koguse heitgaaside (2–4%) segamine kompressori sissevõetud õhuga. Konstantset õhuvoolu kiirust koormusvahemikus 100–80% saab säilitada ka gaasiturbiini kompressori sisselaske juhtsiivikute (VNA) katmisega.

Joon. 9.6. Gaasiturbiinide elektrienergia sõltuvus

välistemperatuurist :

1-

\u003d 1100 ° C; 2–2

\u003d 950 ° C; 3 -

\u003d 800 ° C; 4-

=

; - maagaasil töötavate gaasiturbiinide töö; GTU töö vedelkütusel

Joon. 9.7. Gaasiturbiinide elektrilise kasuteguri sõltuvus

   välistemperatuurist (tähistused vt joonis 9.6)

Elektrilise efektiivsuse muutus selle vähenemise suunas on eriti oluline välistemperatuuril üle 5-10 ° С (joonis 9.7). Välistemperatuuri tõusuga +15 kuni +40 ° C väheneb see efektiivsus 13-27%, sõltuvalt gaasiturbiini ees olevate gaaside temperatuurist ja põletatud kütuse tüübist.

Välisõhu temperatuuri tõus suurendab gaasiturbiini taga oleva õhu ülejäägi koefitsienti ja heitgaaside temperatuuri, mis aitab kaasa gaasiturbiinide energianäitajate halvenemisele.

Atmosfäärirõhu tõus põhjustab õhu tiheduse suurenemise tõttu õhuvoolu suurenemist kompressori kaudu. Selle rõhu suurenemisega vahemikus

kPa (720–800 mm Hg) püsiva välistemperatuuri korral suureneb gaasiturbiini elektrienergia umbes 10%, samas kui paigaldise elektriline efektiivsus püsib peaaegu konstantne.

Gaasiturbiini soojusringi arvutamine toimub kompressori ja gaasiturbiini jõudluse järjestikuse arvutamise teel. Üheastmelise lihtsa gaasiturbiini (vt joonis 9.1) energiatõhususe määramiseks piisava täpsusega saate kasutada järgmisi sõltuvusi:

Võimsus, kW, kompressori ajam

kus - õhu erisoojus, kJ / (kg-K);

- välistemperatuur, K; - õhu kokkusurumise aste kompressoris;

- isentroopide näitaja;

- polütroopilise kompressori efektiivsus; - õhuvool läbi kompressori, kg / s.

Kütusekulu põlemiskambris, kg / s,

kus - õhutemperatuur kompressori taga, ° С;

- õhulekke läbi kompressori otsatihendite, kg / s; - õhutarve gaasiturbiini labade jahutamiseks, kg / s;

- põlemiskambri efektiivsus.

Gaasiturbiini sisemine võimsus, kW,

Gaasi entalpia

, kJ / kg, saab gaasiturbiini sisse- ja väljavoolu temperatuuril umbes väljendiga kindlaks määrata

Parandustegurit, mis võtab arvesse põletatud kütuse mõju gaaside koostisele, saab hinnata umbes: \u003d 1,0125 vedelkütuse põletamisel,

maagaasi põletamisel.

Gaasiturbiini taga olevate gaaside temperatuur, ° C,

määratakse kõigepealt

; gaasiturbiini sisemine suhteline efektiivsus

;

- gaasiturbiini gaaside paisumise aste, võttes arvesse õhurõhu kadu põlemiskambris ja turbiini heitgaasis. Saadud väärtuse järgi

määrake tähendus

, ja seejärel arvutage tegelik temperatuur t ct , väärtuste asendamine (20.5)

k=0.5(k nt - k ct ) .

GTU elektrienergia, kW,

kus

.

GTU elektriline efektiivsus

.

Elektrijaamade kombineeritud tsükliga seadmed

Auruturbiini ja gaasiturbiiniüksuste kombinatsiooni, mida ühendab ühine tehnoloogiline tsükkel, nimetatakse elektrijaama kombineeritud tsükliga gaasiturbiiniüksuseks (CCGT). Nende üksuste tervikuna ühendamine võimaldab teil vähendada soojuskadusid gaasiturbiini või aurukatla heitgaasidega, kasutada kütuse põletamisel gaasiturbiinide taga asuvaid gaase kuumutatud oksüdeerijana, saada täiendavat energiat auruturbiinijaamade regeneratsiooni osalise nihutamisega ja lõppkokkuvõttes suurendada kombineeritud tsükliga gaasiturbiini tehase efektiivsust. võrreldes auruturbiini ja gaasiturbiini elektrijaamadega.

CCGT kasutamine tänapäeva energia jaoks on kõige tõhusam vahend fossiilkütusel töötavate elektrijaamade termilise ja üldise tõhususe märkimisväärseks suurendamiseks. Olemasolevate CCGT-tehaste parimate efektiivsus on kuni 46% ja projekteeritud - kuni 48–49%, s.o kõrgem kui kavandatud MHD-sisseseadetel.

Kombineeritud tsükliga gaasiturbiinide erinevate võimaluste hulgas kasutati kõige laialdasemalt järgmisi skeeme: kombineeritud tsükliga aurugeneraatorid koos kõrgsurveaurugeneraatoriga (HSV), kombineeritud tsükliga aurugeneraatorid koos gaasiturbiini gaasi väljalaskega aurukatla ahju, kombineeritud tsükliga aurugeneraatorid koos taaskasutusauru katlaga (CCP), poolautomaatsed kombineeritud tsükliga aurugeneraatorid ja tahke kütuse kombineeritud tsükliga gaasistamine.

Välja töötanud MTÜ CKTI CCGT koos kõrgrõhuaurugakasutage maagaasi või vedelgaasiturbiinkütust (joonis 9.8). Õhukompressor tarnib suruõhku korpuse rõngakujuliseks kliirensiks HSVja täiendavasse põlemiskambrisse BCS,kus selle temperatuur tõuseb. Pärast kütuse põletamist põlemiskambris olevate kuumade gaaside rõhk on 0,6–1,2 MPa sõltuvalt kompressori taga olevast õhurõhust ja neid kasutatakse auru ja selle ülekuumenemise tekitamiseks. Pärast vahepealset ülekuumendit - viimane kuumutuspind HSV- gaasid, mille temperatuur on umbes 700 ° C, sisenevad täiendavasse põlemiskambrisse, kus neid kuumutatakse temperatuurini 900 ° C ja sisenevad gaasiturbiini. Gaasiturbiini heitgaasid saadetakse kolmeastmelisele gaasi-vee ökonomaiserisse, kus need jahutatakse toitevee ja auruturbiini peamise kondensaadiga. See ökonomaiserite ühendus tagab heitgaaside püsiva temperatuuri 120–140 ° C, enne kui nad väljuvad korstnasse. Samal ajal toimub sellises CCGT-seadmes regenereerimise osaline asendamine ja auruturbiini paigaldamise võimsuse suurendamine.

Joon. 9.8. Kombineeritud tsükliga seadme PGU-250 koos kõrgrõhuauruga generaatori VPG-600-140 skeem:

BS -trumli eraldaja; PE- ülekuumendi; PP -vahepealne ülekuumendi; Ja- aurustuvad küttepinnad; TsN-tsirkulatsioonipump; EK1 - EKSH- gaasiturbiinide heitgaaside soojuse kasutamise gaasi-vee ökonomaiserid; DPV -söödavee deaerator; BCS- täiendav põlemiskamber

Kõrgsurve aurugeneraator on tavaline kütuse põlemiskamber auruturbiini ja gaasiturbiini paigaldamiseks. Sellise CCGT eripära on see, et vooluringis olevate gaaside ülerõhk võimaldab mitte paigaldada suitsuärastusi ja õhukompressor asendab puhuri ventilaatori; õhukütteseadet pole vaja. HSV-st tulev aur saadetakse auruturbiiniüksusesse, millel on tavaline termiline vooluring.

Selle paigalduse oluliseks eeliseks on HSV suuruse ja massinäitajate vähenemine, töörõhk gaasiteedel 0,6–1,2 MPa. Kõrgsurve aurugeneraatorit toodetakse täielikult tehases. Vastavalt transpordinõuetele ületab ühe VPGne-korpuse auru läbilaskevõime 350–10 3 kg / h. Näiteks VPG-650-140-545 / 545 aurugeneraator PO TKZ koosneb kahest hoonest. Selle lõõrid on varjestatud keevitatud gaasikindlate torudega paneelidega.

Gaasiturbiini ees on soovitatav kasutada CCGT-d koos HSV-ga mõõduka gaasitemperatuuri korral. Selle temperatuuri tõusuga väheneb kõrgrõhu aurugeneraatori kuumutuspinna gaaside poolt üle kantud soojuse osa.

CCGT auruastme autonoomne töötamine HSV-ga on võimatu, mis on selle skeemi puuduseks, mis nõuab gaasiturbiini, auruturbiini ja aurugeneraatori võrdset töökindlust. Lubamatu pole ka sisseehitatud põlemiskambritega gaasiturbiinide kasutamine (näiteks gaasiturbiinimootorid-150).

CCGT kasutamine koos HSV-ga on söe tsüklisisese gaasistamise kavades paljutõotav.

Joon. 9.9 näitab PGU-200-250 paigutust turbiinidega K-160-130 ja GT-35-770 või K-210-130 ja GT-45-3. Sarnane installatsioon töötab Nevinnomysskaya TPP-s juba mitu aastat edukalt. Selliste kombineeritud tsükliga elektrijaamade kasutamine on võimeline tagama soojuselektrijaamades kütuse kokkuhoiu 15%, konkreetsete kapitaliinvesteeringute vähenemine 12-20%, seadmete metallitarbimise vähenemine 30% võrreldes auruturbiini elektrijaamaga.

CCGT koos gaasi väljalaskegagaasiturbiine aurukatla ahju iseloomustab asjaolu, et gaasiturbiini heitgaasid on kõrge kuumutusega (450-550 ° C) ballastiga oksüdeerija hapnikusisaldusega 14-16%. Sel põhjusel on soovitatav neid kasutada suurema osa kütuse põletamiseks aurukatlas (joonis 9.10). Selle skeemi järgi on CCPP juurutatud ja töötab edukalt Moldavskaja osariigi ringkonna elektrijaamas (jaama elektrijaamad nr 11 ja 12). CCGT jaoks kasutati seeriavarustust: auruturbiin K-210-130 POT LMZ auru parameetritele 13 MPa, 540/540 ° C, gaasiturbiin GT-35-770 POAT KhTZ, auru- ja gaasietappide elektrigeneraatorid TGV-200 ja TVF-63- 243, ühe juhtumiga loodusliku tsirkulatsiooniga aurukatel, tüüp TME-213, võimsus 670 * 10 3 kg / h. Katel tarnitakse ilma õhuküttekehata ja see töötab nii survestatud kui ka tasakaalustatud süvisega. Selleks pakub skeem suitsuärastusi DS.See CCGT-skeem võimaldab teil töötada kolmes erinevas režiimis: CCGT-režiimis ja gaasi- ja auruetappide autonoomses töös.

Joon. 9.9. Kõrgsurveaurugeneraatoriga peahoone PGU-250 paigutus:

aga- ristlõige; b - plaan; nimetusi vt joon. 9.8

Peamine neist on paigaldusrežiim kombineeritud tsükli jaoks. Gaasiturbiini heitgaasid (vedelgaasiturbiini kütus põletatakse selle põlemiskambris) juhitakse katla põhipõletitesse. Põleti võtab vastu ka põlemisprotsessiks kuumutatud õhku, mida soojendatakse küttekehas ja mida pumpab lisaõhuventilaator Õhus.Aurukatla suitsugaasid jahutatakse kõrge ja madala rõhuga ökonomaiserites ja saadetakse seejärel korstnale. Läbi kõrgsurve ökonomaiseri Ekvdnii CCGT-režiimis kui ka auruastme autonoomsel töötamisel juhitakse umbes 50% toiteveest pärast etteandepumpa. Seejärel siseneb kogu toitevesi katla peamisesse ökonomaiserisse, mille temperatuur on 250 ° C. Madalrõhu ökonomaiser Ekndpõhiturbiini kondensaat voolab pärast PND5(koormusel üle 50%) või pärast seda PND4(koormusel alla 50%). Sellega seoses on auruturbiini regeneratiivne ekstraheerimine osaliselt koormamata ja aururõhk selle vooluosas tõuseb pisut; suurenenud auruülekanne turbiini kondensaatorisse.

Joon. 9.9. Jätkamine

Auruastme autonoomse töötamise ajal tarnib katlas kütuse põletamiseks vajalikku õhku puhur Kaug-Idakütteseadmetes, kus see kuumutatakse temperatuurini 180 ° C ja saadetakse seejärel põletile. Aurukatel töötab vaakumis, mille tekitavad suitsuärastid DS.Gaasietapi autonoomse töö ajal suunatakse heitgaasid korstnasse.

CCGT erinevates režiimides töötamise võimalus on tagatud automaatse juhitava suure läbimõõduga gaasi-õhu väravate (siibrite) süsteemi paigaldamisega, mis paigaldatakse gaasi-õhu kanalitele konkreetse paigalduselemendi väljalülitamiseks. See suurendab vooluringi maksumust ja vähendab selle töökindlust.

Gaasi temperatuuri tõusuga CCGT gaasiturbiini ees ja madalama õhurõhuga kompressoris väheneb hapnikusisaldus gaasiturbiini heitgaasides, mis nõuab täiendava õhu tarnimist. See põhjustab aurukatla konvektiivseid küttepindu läbivate gaaside mahu suurenemist, samuti suitsukaaside kuumakadusid . Samuti suureneb ventilaatori ajami energiatarve. Tahke kütuse põletamisel katlas kasutatakse tolmu ettevalmistamise süsteemis kuumutatud õhku.

CCGT-250 töökogemus Moldavskaya GRES-is näitas, et selle efektiivsus sõltub suuresti auru- ja gaasietappide koormusest. Samaväärse kütuse erikulu nimikoormusel 240–250 MW ulatub 315 g / (kWh).

Seda tüüpi kombineeritud tsükliga elektrijaamu levitatakse laialdaselt välismaal (USA, Inglismaa, Saksamaa jne). Seda tüüpi CCGT eeliseks on see, et selles kasutatakse tavapärase disainiga aurukatlat, mis võib kasutada mis tahes tüüpi kütust, sealhulgas tahket kütust. Gaasiturbiini põlemiskambris põletatakse kogu CCGT-seadme jaoks vajaminevast kütusest kuni 15–20%, mis vähendab selle vähese klassi tarbimist. Sellise kombineeritud tsükliga gaasiturbiiniüksuse käivitamine algab tavaliselt gaasiturbiiniüksuse käivitamisega, mille suitsugaaside soojuse kasutamine võimaldab tõsta aurukatlas auru parameetreid ja vähendada auruturbiini seadmete käivitamiseks kasutatava kütuse hulka.

Joon. 9.10. CCGT-250 skemaatiline diagramm koos GTU gaaside väljalaskega aurukatla ahjus:

PE-värske auru ülekuumendaja; PP-vahepealne ülekuumendi; EÜ, EKVD, EKDD- ökonomaiserid: põhi-, kõrge- ja madalrõhkkond; P1–P7 - auruastme regenereerimissüsteemi kütteseadmed; DPV- toitevee deaerator; PEN, KN, DN- toite-, kondensaadi-, drenaažipumbad; HP- ECD põhikondensaadi ringluse pump; Kaug-Ida, õhus- lööklaine ja lisaõhu fännid ; KL1, KL11- esimese ja teise astme küttekehad ; Sisse- süstimine toita vett PENi vaheetapist; DS- suitsu väljatõmbamine

CCGT koos kasutamisegaaurukatlad võimaldavad auru tekitamiseks kasutada gaasiturbiinide suitsugaase. Sellistes paigaldustes on võimalik teostada puhtalt binaarne tsükkel ilma täiendava kütuse põletamiseta madala tasemega auru tootmisel. Joon. 9.11 näitab sellise kombineeritud tsükliga tehase kavandatud MPEI skeemi, milles kasutatakse tuumaelektrijaamades kasutatavat gaasiturbiini GTE-150-1100 ja küllastunud auruturbiini K-70-29. Auru parameetrid turbiini ees 3 MPa, 230 ° C. Gaaside ja auru lubatud temperatuurierinevuste ning heitgaaside soojuse kõige täiuslikuma kasutamise korral on vahepealne ülekuumendaja gaasi-aur ja asetatakse ökonomaiseri taha piki gaasiteed. Osa gaasiturbiini taga olevast suitsugaasist juhitakse taaskasutusauru katla aurustumis- ja ökonoomikakuumutuspinna vahele CPCmis tagab soovitud temperatuuri pea. Selliseid taimi iseloomustavad CCGT energiakoefitsiendi kõrged väärtused ja ainult kõrgekvaliteediliste fossiilkütuste, peamiselt maagaasi kasutamine. Välistemperatuuril + 15 ° С ja heitgaaside temperatuuril 160 ° С on CCGT-seadme kombineeritud elektrienergia umbes 220 MW, kasutegur 44,7% ja samaväärse kütuse erikulu on 281 g / (kW-h).

Joon. 9.11. CCGT-220 skeem koos taaskasutuskatla ja küllastunud auruturbiiniga ilma kütuse järelpõletuseta:

CPC- Kasutuskatel (aurugeneraator); C - niiskuseparaator; DN- drenaažipump; muud nimetused vt joon. 20.8, 20.10

Üleliiduline termotehniline instituut ja ATEP on välja töötanud manööverdatava CCGT variandi ilma kütuse põletamiseta taaskasutusauru katla ees. CCGT sisaldab ühte gaasiturbiini GTE-150-1100, ühe silindriga auruturbiini võimsusega 75 MW auru parameetrite 3,5 MPa, 465 ° C jaoks, auru voolukiirusega 280-10 3 kg / h, ja taaskasutusauru katla küttepinnaga 40-10 3 m 2 viimistletud torusid. Sellise CCGT-250 elektrijaama peahoone moodul on konstrueeritud ühe ulatusega, laiuse laiusega 24 m. Gaasiturbiinipaigaldis, auruturbiin ja nendevaheline elektrigeneraator on monteeritud ühe võlli moodulina. Välistemperatuuril +5 ° С on CCGT-250 ekvivalentne kütusekulu 279 g / (kW-h).

CCGT-skeemis võimsamate seeria auruturbiiniüksuste kasutamine koos taaskasutuskateldega nõuab kõrgemate parameetrite suuremat aurutarvet. See on võimalik, kui gaaside temperatuur katla sisselaskeavas tõuseb 800-850 ° C-ni tänu täiendavale põlemisele kuni 25% kütuse (maagaasi) kogutarbimisest katla põletides. Joon. 20. detsember näitab seda tüüpi CCGT-800 skemaatilist soojusdiagrammi vastavalt VTI ja ATEP kavandile. See koosneb kahest GTE-150-1100 POT LMZ gaasiturbiiniüksusest, kahe kestaga ZiO aurukatlast, mille kogu aurutoodang on 1150-10 3 kg / h, ja auru parameetritest 13,5 MPa, 545/545 ° C, auruturbiinist K-500 166 POT LMZ. Sellel skeemil on mitmeid funktsioone. Turbiini (välja arvatud viimane) regeneratiivne valik on summutatud; regenereerimissüsteemis on ainult segatav PND. Kasutatakse kondensaatori ja segamiskuumuti turbiini kondensaadi deereerimisega mittedeearaatori vooluringi. Kondensaati temperatuuriga 60 ° C tarnitakse katla ökonoomiaatorisse kahe PE-720-220 etteandepumba abil. Taastava auru ekstraheerimise puudumine suurendab selle läbimist turbiini kondensaatorisse, mille elektrienergia on sellega seoses piiratud 450 MW-ni.

Kasutatav U-kujulise otsevoolu tüüpi aurukatel koosneb täielikult konvektiivsetest küttepindadest. Pärast iga gaasiturbiiniüksust tarnitakse CPC igasse hoonesse heitgaase koguses 680 kg / s temperatuuril 430–520 ° C ja hapnikusisaldusega 14–15,5%. KKP peamistes põletites põletatakse maagaasi. ja gaasi temperatuur katla küttepindade ees tõuseb 840–850 ° C-ni. Seejärel jahutatakse põlemisproduktid ülekuumutites (vahepealsed ja peamised), aurustuvates ja ökonoomsetes küttepindades ning temperatuuril ~ 125 ° C saadetakse korsten. Katla eripära on selle töö märkimisväärse gaaside massivooluga. Selle auru läbilaskevõime suhe põlemisproduktide tarbimisse on 5-6 korda madalam kui tavalistel jõuseadmete aurukateldel. Selle tulemusel liigub madalaima temperatuuriga peaülekuumendi tsoon (ühekordse gaasi-õli katla jaoks) ökonomaiseri kuuma otsa. Selle temperatuuri pea väike väärtus (20–40 ° C) sundis UPC disainerid teostama 42X4 mm läbimõõduga viimistletud torude ökonoomise, mis vähendas selle kaalu, kuid suurendas katla aerodünaamilist vastupidavust. Selle tagajärjel vähenes gaasiturbiiniüksuse ja kogu CCGT-seadme elektrienergia pisut.

CCGT-800 peamine režiim on töö kombineeritud tsüklis, samal ajal kui taaskasutusauru katel töötab rõhu all. Selliste CCGT-üksuste eeliseks on võimalus gaasi- ja auruetappide autonoomseks tööks. CCGT-seadme iseseisev töö toimub pisut vähendatud võimsusel, kuna heitgaasi suurenenud takistus toimub gaaside transiidil läbi heitsoojuskatla. Auruturbiiniüksuse autonoomse töö tagamiseks on vaja vooluringi mõnda komplikatsiooni, millesse peavad kuuluma väravad ja suitsuärastid. Selle töörežiimi korral on väravad suletud 1    ja 2 (joonis 9.12) ja avage väravad 3 -5. Katla heitgaaside põhikogus (umbes 70%) on rikastatud õhuga ja tsirkulatsiooni suitsuärasti abil DRtemperatuuriga 80 ° C suunatakse katla ette lisapõletitesse. Lisaks kolmekordistus kriminaalmenetluse seadustikus põlenud kütusekogus. Katla heitgaasi kasutamata kogus (umbes 30%) koos suitsu väljalaskega DSvisati korstnasse.

Vedelgaasiturbiinkütuse ooterežiimi CCGT töötamiseks on vaja soojusringis ette näha täiendav vee soojendamine temperatuurini 130–140 ° C, et vältida soojenduse tagapindade korrosiooni. See töörežiim on seetõttu vähem ökonoomne.

Aurukateldega CCPP-del on suur manööverdusvõime. Need on mõeldud umbes 160 kaatrile aastas; käivitusaeg pärast 6-8-tunnist seisakut on 60 minutit ja pärast peatumist 40-48 tundi - 120 minutit. CCGT-seadme mahalaadimisel vähendatakse gaasiturbiiniüksuste koormust peamiselt 100% -lt 80% -ni, kattes kompressorite sisendjuhtimissiibid (VNA). Täiendav koormuse alandamine toimub CPC põletides põletatud kütusekulu vähendamise teel, vähendades viimase aurude võimsust, säilitades samal ajal gaaside temperatuuri gaasiturbiinide ees. Kui saavutatakse 50% CCGT-seadme nimikoormusest, lülitatakse üks gaasiturbiinidest ja vastav CPC korpus välja. Aurutaseme koormuse ja CCP auru väljundi vähenemisega jaotatakse temperatuur mööda rada ümber ja suitsugaaside temperatuur tõuseb 170–190 ° C-ni (katla koormusega 50%). See temperatuuri tõus on suitsuärastide ja korstna töötingimustes vastuvõetamatu. Suitsugaaside lubatud temperatuuri hoidmiseks lülitatakse vähendatud koormustega aurukatel otsevoolult separaatori töörežiimile, liigne soojus suunatakse auruturbiini kondensaatorisse. Auruturbiiniüksuse konstruktsioon sisaldab integreeritud separaatorit ja süütelaiendit. Eraldusrežiimile üleminek suurendab CCGT kütusekulu 5-10% võrreldes otsese vooluga.

CCGT on soovitatav paigaldada koos taaskasutusaurude kateldega Lääne-Siberi, Kesk-Aasia ja teiste gaasi kandvatesse piirkondadesse. VTI andmetel on CCGT-800 kõrge energiatõhususega. Kui välistemperatuur on + 5 ° С, gaasi temperatuuril gaasiturbiinide ees on 1100 ° С, on kombineeritud tsükli võimsus umbes 766 MW ja ekvivalentne kütusekulu (neto) - 266 g / (kW-h). Õhutemperatuuri muutumisega vahemikus +40 kuni -40 ° С varieerub CCGT-seadme võimsus vahemikus 550-850 MW kahe gaasiturbiini võimsuse olulise muutuse tõttu. Säästud CCGT-800 juurutamisest tavalise 800 MW võimsusega seadme asemel on 5,7-10 6 rubla aastas. (204-10 6 kg tavakütust).

Joon. 9.12. CCGT-800 skeem koos heitsoojuskatla ja kütuse järelpõlemisega:

1-5 - lülitatavad gaasikindlad väravad; DS- suitsu väljatõmbamine; DR- suitsu heitgaaside ringlus; Koos- niiskuseraldaja; PP- süüte laiendaja; Abivahendid- madalrõhu küttekeha segamine

Peahoone PGU-800 paigutusvõimalus vastavalt VTI ja ATEP kavandile on näidatud joonisel fig. 9.13. Eeldatav investeering CCPP peahoonesse on 89 rubla / kW. Selle ehitamine aitab kokku hoida IES-i kuue CCGT-800 seadmega, võrreldes kuue 800 MW võimsusega gaasiõliõli võimsusega kuni 9-10 6 kg terase ja kuni 8-10 6 kg raudbetooniga.

Gaasiturbiini ja auruturbiiniüksuste kombinatsioon, kasutades standardset seeriavarustust, toimub 2006 poolsõltumatu kombineeritud tsükliga taim(Joonis 9.14). See on ette nähtud kasutamiseks elektrikoormuse graafiku tippude läbimisel ja hõlmab kõrgsurvekuumutite täielikku või osalist seiskamist paarikaupa. Selle tagajärjel suureneb selle läbimine auruturbiini vooluosas ja aurutaseme võimsuse suurenemine toimub umbes 10-11%. Toitevee temperatuuri alandamine kompenseeritakse selle täiendava kuumutamisega gaasi-vee ökonomaiseris gaasiturbiini heitgaaside abil. Gaasiturbiini heitgaaside temperatuuri alandatakse umbes 190 ° C-ni. Tippvõimsuse kogukasv, võttes arvesse gaasiturbiini tööd, on 35–45% auruturbiiniüksuse baasvõimsusest. Samaväärse kütuse erikulu on selle seadme autonoomse töötamise ajal lähedane tarbimisele .

Joon. 9.13. Kombineeritud tsükliga tehase PGU-800 peahoone paigutus:

GTE-150-1100 1-gaasiturbiin; 2 - gTU elektrigeneraator; 3 õhu sissevõtt gaasiturbiini kompressorisse; 4 - aurukatla ringlussevõtt; 5 Auruturbiin K-500-166; 6- suitsu väljatõmbamine; 7 - puhumisventilaator; 8 gaasilõõri

Joon. 9.14. Poolsõltumatu kombineeritud tsükliga tehase skeem:

Kuum vesi- gaasi-vee ökonomaiser; PC- aurukatel; muud nimetused vt joon. 9.8.

Poolsõltuvad CCGT-d tuleks paigaldada NSVLi Euroopa osasse. LMZ andmetel soovitatakse järgmisi auru- ja gaasiturbiinide kombinatsioone: 1 X K-300-240 + 1 X GTE-150-1100; 1 X K-500-130 + 1 X GTE-150-1100; 1 X K-1200-240 + 2 X GTE-150-1100 jt. Eeldatavate kapitaliinvesteeringute kasv gaasiturbiinijaamas on umbes 20% ja ekvivalent kütusesääst elektrisüsteemis CCGT-seadme töötamisel tipprežiimis - (0,5-1, 0) X X10 6 kg / aastas. Tippvõimsuse saamiseks on paljulubav kasutada küttejaamu poolsõltuvate CCGT-de ringluses.

Vaatletud CCGT-skeemid viitavad kõrgekvaliteediliste fossiilkütuste (maagaasi või vedelgaasiturbiinkütuste) osalisele või täielikule kasutamisele, mis takistab nende laialdast kasutuselevõttu. CKTI välja töötatud mitmesugused kõrgsurve aurugeneraatoritega ja tahke kütuse tsüklilise gaasistamisega kombineeritud tsükliga jaamade konstruktsioonid (joonis 20.15) pakuvad suurt huvi, võimaldades kombineeritud tsükliga gaasijaamade muundamist söeks.

Joon. 9.15. HSV ja tsüklisisese söe gaasistamisega CCGT-seadme skeem:

/- kütuse kuivatamine ; 2 - gaasigeneraator; 3 - kõrgsurve aurugeneraator (HSV); 4 - trumli eraldaja; 5 - HSV täiendav põlemiskamber; 6- tsirkulatsioonipump HSV; Gaasiturbiini heitgaaside soojustagastuse 7 ökonomaiser; 8-korsten; 9- koorija; 10- generaatori gaasikütteseade; DKkorduvkompressor; PT- auruajamiturbiin; RGT-paisuvat gaasiturbiini; / - värske aur; // - auru ülekuumenemine ; /// - suruõhk pärast kompressorit; IV - puhastatud generaatorgaas; V - tuhk; VI- IX - toita vett ja turbiini kondensaati

Eelnevalt purustatud kivisüsi (kivisöepurusti 3–10 mm) suunatakse kuivatamiseks kuivati \u200b\u200bja oksüdeeriva aine kaudu (räbustamise vältimiseks) gaasigeneraatorisse. Üks skeemi variantidest on söe gaasistamine gaasigeneraatoris auruga-õhkpuhumisel "keevkihiga". Kütuse gaasistamiseks tagatakse õhu genereerimine gaasigeneraatorisse pärast võimenduskompressori ja auru vahepealse ülekuumenemise nullist. Gaasistamiseks vajalikku õhku Kuznetski kivisöe koguses umbes 3,2 kg 1 kg kohta surutakse järk-järgult põhi- ja kompressorkompressorites (rõhk tõuseb 10%) ja pärast auruga segamist siseneb see gaasigeneraatorisse. Söe gaasistamine toimub temperatuuril, mis on lähedane 1000 ° C-le.

Generaatori gaas jahutatakse, andes selle soojuse auruturbiini osa töövedelikule, seejärel puhastatakse see mehaanilistest lisanditest ja väävlit sisaldavatest ühenditest ning pärast paisumist gaasiturbiinis (auru kompressori ajamturbiini auru tarbimise vähendamiseks) siseneb kõrgsurve aurugeneraatorisse ja selle põlemiskambrisse. . Ülejäänud termiline skeem langeb kokku tavalise HSV-ga CCGT-seadme omaga.

VNIPIenergoprom on koos MTÜ CKTIga välja töötanud 225 MW võimsusega kombineeritud tsükliga gaasiküttel töötava jõuseadme projekti koos söe tsüklilise gaasistamisega. Selleks kasutati tüüpilisi toiteseadmeid: VPG-650-140 TKZ kahe juhtumiga kõrgrõhu aurugeneraator, GTE-45-2 KhTZ gaasiturbiini seade, T-180-130 LMZ auruturbiin, samuti kaks gaasigeneraatorit GGPV-100-2 auruõhupuhuriga mahutavusega 100 t / h Kuznetski sütt. Teostatavusuuringud on näidanud, et võrreldes tavapärase 180 MW auruturbiiniga kütteseadmega võimaldab kombineeritud tsükliga gaasiturbiini kasutamine suurendada energiatarbimist soojuse tarbimisel 1,5 korda, võimaldada kütuse kokkuhoidu kuni 8%, vähendada märkimisväärselt atmosfääri kahjulikke heitkoguseid ja saada aasta kokku majanduslik mõju 2,6-10 6 rubla. Kombineeritud tsükliga gaasiturbiiniüksust kasutatakse võimsama CCGT-1000 loomiseks Kuznetski, Ekibastuzi ja Kansk-Achinski vesikondade söe jaoks.

Kombineeritud tsükliga seadmeid on laialdaselt kasutatud USA-s, Saksamaal, Jaapanis, Prantsusmaal jt. CCGT-s põletatakse peamiselt maagaasi ja mitmesuguseid vedelkütuseid. CCGT-de kasutuselevõttu hõlbustas võimsate gaasiturbiinide (70–100 MW) teke, mille gaasi algtemperatuur oli 900–1100 ° С. See võimaldas kasutada CCGT koos trummelkuivatiga aurukateldega (joonis 9.16), mille keskkond on sunnitud ringlema ja aururõhk on 4–9 MPa, sõltuvalt sellest, kas neis põletatakse täiendavat kütust või mitte. Joon. 9.17 on kombineeritud tsükliga gaasiturbiini ja MW701 gaasiturbiini taaskasutusauru katla skeem. Katel on valmistatud kahe aururõhu jaoks. Sellel on küttepinnad madala ja kõrge rõhuga torudest koos oma trumlitega toiteveeärastusega plokis.

Joon. 9.16. Jäätmeaurukateldega välismaiste kombineeritud tsükliga tehaste skeemid:

aga- ühe rõhu aurutsükkel; b- kahe aururõhu aurutsükkel; / - gaasiturbiinmootor; 2 - aurukatla ringlussevõtt; 3 - auruturbiin; 4 - elektrigeneraator; 5 - kondensaator; 6 - söödapump; 7 - sunnitud tsirkulatsioonipump; 8 - õhu sisselaskeava; 9 - gaasi väljalaskeava; 10 - kütuse tarnimine gaasiturbiinile

Joon. 9.17. GTU MW701 jaoks kasutatav auruvask (

\u003d 1092 ° C;

\u003d 120 MW):

/ - deaerator; 2 - deaeraatori aurustule; 3- madalrõhu ökonomaiser; 4 - madalrõhu trummel; 5 - madala rõhu aurustav küttepind; 6 - kõrgsurve ökonomaiser; 7 - kõrgrõhu trummel; 8 - kõrgsurve aurustuv küttepind; 9- ülekuumendi; 10 - gaasi sisselaskeava pärast gaasiturbiini; 11 -gaasidest väljumine; 12 - auru tarnimine turbiinile

Lisaks kombineeritud tsükliga gaasiturbiinidele koos kateldega kasutatakse mõnes riigis, näiteks Saksamaal, kombineeritud tsükliga gaasiturbiiniseadmeid koos söeküttel töötava katla ahju juhitavate GTU gaasidega.

Parimad välismaised CCGT-üksused töötavad netotõhususega 46–49%; need on peaaegu täielikult automatiseeritud.

CCGT peamiste seadmete - gaasiturbiini, aurukatla ja auruturbiini - olemasolevate skeemide mitmekesisus ning keerulised suhted peamiste CCGT-seadmete vahel põhjustavad CCGT energianäitajate arvutamisel teatavaid raskusi. Need raskused suurenevad koos elektri- ja soojusenergia koostootmisega kombineeritud tsükliga tehases. Joon. 9.18 on esitatud kombineeritud tsükliga seadme üldine soojusvoo diagramm. Soojus tarnitakse vastavalt auruküttekatlale ja gaasiturbiinile põletatud kütusega. ja . Gaasiturbiini ja auruturbiiniüksuste elektrigeneraatorite võimsused CCGT-seadmetes on ja CCGT-st välistarbijatele tarnitud soojuse üldkogus,

koosneb kutsekooli eraldatud soojusest,

GTU -

ja otse aurukatla abil -

; vastavad küttekulud välistarbijatele kombineeritud tsükli jaama nendes elementides

ja

. Diagrammil kuvatakse soojusvood, mis kajastavad CCGT-tüüpi üksikute tehnoloogiliste omaduste tehnoloogiat: värske auruga soojuse hulk arvutist PTU-ni

ja

; gaasiturbiini kuuma gaasi soojushulk, mis annab soojust kutsekooli kondensaadile ja toiteveele,

; kuuma õhu või gaaside soojushulk gaasiturbiinist arvutisse,    või

ja

; arvutist gaasiturbiini jõudvate kuumade gaaside soojushulk,

ja teised

Joon. 9.18. Kombineeritud tsükliga tehase üldine soojusvoo diagramm:

- personaalarvutisse ja gaasiturbiini tarnitud küte;

- kutsekoolide ja gaasiturbiinide elektrienergia;

- välise tarbija täielik soojusvarustus;

- välistarbija soojatarbimine auruturbiini ja gaasiturbiini sisseseade, aurukatla abil;

- õhu ja gaaside soojus, mida gaasiturbiin edastab aurukatlale;

- aurukatla poolt kutsekoolidele eralduv soojus;

- personaalarvutile täiendava õhuga varustatav soojus;

- soojus, mida kutsekool saab arvuti kaudu;

- soojus, mida kutsekool saab gaasiturbiini kaudu;

- soojus, mille aurutkatel eraldab gaasiturbiini jaoks;

,

- soojuskadu aurukatla, gaasiturbiini, gaasiturbiini poolt auru-, gaasi- ja õhukanalites transportimisel

Kombineeritud tsükliga taimi iseloomustab kütuse soojuse keeruline jaotus tarnitud energia liikide vahel, mida tuleb energianäitajate määramisel arvesse võtta.

CCGT-seadme üksikute elementide tipptaseme ja nende mõju jaama jõudlusele elektri- ja soojusenergia tootmisel täpsemaks analüüsiks kasutatakse allpool kirjeldatud tõhususe määramise meetodit, mis põhineb üldiselt aktsepteeritud „füüsikalisel” meetodil ja CCGT-soojusvoogude kavandatud üldistatud skeemil (joonis 9.18). Selle tulemusel saadakse CCGT ja selle üksikute elementide tõhususe üldised avaldised, sõltumata konkreetsest skeemist.

CCGT tõhusus elektrienergia tootmisel

CCGT tõhusus soojusenergia tootmisel

(20.9)

Nendes väljendites kasutatakse järgmisi koguseid:

Aurukatla kasutegur (vastavalt otsesele tasakaalule)

Auru-vee ja gaasi-õhu kanalite soojustranspordi efektiivsus

Auruturbiini elektrijaama efektiivsus

Gaasiturbiini elektrijaama tõhusus

CCGT energiafaktorid elektri- ja soojusenergia tootmiseks

Õhu-gaasitrassi soojustranspordi efektiivsus

Auru ja vee efektiivsus ja gaasi-vesi välistele tarbijatele soojust edastavad soojusvahetid võetakse vastu pidevalt.

Lk 38/75

VÕIMSEADMETE AURUGAASIDE PAIGALDAMINE
  8.1. Kombineeritud tsükliga energiatehnoloogiate kontseptsioon ja lihtsama CCGT disain

Kombineeritud tsükkel  elektrijaamadeks nimetatakse selliseid, kus gaasiturbiini heitgaaside soojust kasutatakse otseselt või kaudselt elektrit tootmiseks auruturbiini tsüklis.

Joon. 8.1 on toodud nn lihtsama kombineeritud tsükliga seadme skemaatiline diagramm ringlussevõtu tüüp. GTU heitgaasid sisenevad heitsoojuskatel  - vastuvoolu tüüpi soojusvaheti, milles kuumade gaaside kuumuse tõttu tekib kõrge temperatuuriga aur ja mis saadetakse auruturbiini.

Taaskatel on ristkülikukujulise ristlõikega šaht, mille küttepinnad moodustavad hõbedased torud, millesse juhitakse auruturbiini tehase töövedelik (vesi või aur). Lihtsaimal juhul koosnevad taaskasutuskatla küttepinnad kolmest elemendist: ökonomaiser3 aurusti 2   ja ülekuumendi 1 . Keskne element on aurustikoosnevad trumm 4   (pikk silinder pooleldi vett täis), mitu allavoolu 7   ja aurusti piisavalt tihedalt paigaldatud vertikaalsed torud 8 . Aurusti töötab loomuliku konvektsiooni põhimõttel. Küttetorud asuvad kõrgema temperatuuriga tsoonis kui madalamad. Seetõttu vesi neis soojeneb, aurustub osaliselt ja muutub seetõttu kergemaks ning tõuseb trumlisse. Vabanenud ruum täidetakse trumli madalamate torude kaudu külmema veega. Küllastunud aur kogutakse trumli ülaossa ja saadetakse torudesse ülekuumendaja 1 . Trumli auru tarbimine 4   seda kompenseerib ökonomaiseri veevarustus 3 . Sel juhul läbib sisenev vesi enne täielikku aurustumist aurustustorusid korduvalt. Seetõttu nimetatakse kirjeldatud taaskasutuskatlat loodusliku tsirkulatsiooniga katel.

Ökonomaiseris kuumutatakse sissetulevat toitevett peaaegu keemistemperatuurini (10–20 ° C vähem kui trumli küllastunud auru temperatuur, mille määrab täielikult selles olev rõhk). Trummist siseneb kuiv küllastunud aur ülekuumendisse, kus see üle kuumeneb küllastustemperatuurist kõrgemal. Saadud ülekuumendatud auru temperatuur t  0 on muidugi alati madalam kui gaasiturbiinist tuleva gaasi temperatuur q G (tavaliselt 25–30 ° C).

Heitsoojuskatla vooluringi all joonisel fig. 8.1 näitab gaaside ja töövedeliku temperatuuri muutust nende liikumisel üksteise suhtes. Gaasi temperatuur langeb järk-järgult sisselaskeava q q väärtusest heitgaaside q q temperatuurini. Ökonomisaatori toitevee poole liikumine tõstab selle temperatuuri keemistemperatuurini (punktini aga) Selle temperatuuriga (keemise äärel) siseneb aurustisse vesi. See aurustab vett. Selle temperatuur aga ei muutu (töötlege 10 ° C) a - b) Punktis b  töövedelik on kuiva küllastunud auru kujul. Siis kuumeneb ülekuumendi temperatuurini t 0 .

Ülekuumendi väljundis tekkiv aur suunatakse auruturbiini, kus see laienedes teeb seda tööd. Turbiinist siseneb heitgaas kondensaatorisse, kondenseerub ja toitepumba abil 6 , suurendades toitevee rõhku, saadetakse uuesti heitsoojuskatlasse.

Seega on CCGT auruga töötava paigaldise (CCP) ja tavapärase CCP TPP põhiline erinevus ainult selles, et taaskasutuskatlas olev kütus ei põle ja CCP CCGT tööks vajalik soojus võetakse gaasiturbiini suitsugaasidest. Siiski on kohe vaja märkida mitu olulist tehnilist erinevust CCPP CCGT ja CCPP TPP vahel.

1. GTU suitsugaaside temperatuur q G on peaaegu üheselt määratud gaasiturbiini ees olevate gaaside temperatuuri järgi [vt suhe (7.2)] ja gaasiturbiini jahutussüsteemi täiuslikkus. Nagu enamikust tänapäevastest gaasiturbiinidest, nagu tabelist näha. 7.2, on suitsugaaside temperatuur 530-580 ° C (kuigi on olemas ka erinevad gaasiturbiinid temperatuuriga kuni 640 ° C). Vastavalt ökonomaiseri torusüsteemi töökindluse tingimustele maagaasiga töötamisel toitevee temperatuur t  p.v taaskasutuskatla sissepääsu juures ei tohiks olla alla 60 ° C. Taaskasutuskatlast väljuvate gaaside temperatuur q u on alati temperatuurist kõrgem t  a.p. Tegelikult on see tasemel q wh »100 ° С ja seetõttu on heitsoojuskatla efektiivsus

kus hindamiseks eeldati, et heitgaasikatelde sisselaskeava gaaside temperatuur on 555 ° C ja välistemperatuur 15 ° C. Gaasiga töötamisel on tavalise TPP energiakatla (vt loeng 2) kasutegur 94%. Seega on CCGT-seadme taaskasutuskatla efektiivsus palju madalam kui TPP-katla efektiivsus.

2. Lisaks on vaadeldava CCGT-seadme auruturbiini paigaldamise efektiivsus märkimisväärselt madalam kui tavalise TPP kutsekoolide tõhusus. See on tingitud mitte ainult asjaolust, et taaskasutuskatla tekitatava auru parameetrid on madalamad, vaid ka asjaolust, et CCGT-seadmel puudub regenereerimissüsteem. Ja põhimõtteliselt tal seda ei saa olla, kuna temperatuur tõuseb t  pv toob kaasa heitsoojuskatla efektiivsuse veelgi suurema languse.

Sellest hoolimata on CCGT-seadme efektiivsus väga kõrge. Selles veendumiseks kaalume lihtsa skeemi CCGT-d (joonis 8.2) ja selle kaalumisel võtame üksikute seadmeelementide parimatest majandusnäitajatest kaugel.

Laske gaasiturbiini põlemiskambris põleda teatud kogus gaasi, millest Q  ks \u003d 100 MWh soojust. Oletame, et gaasiturbiini kasutegur on 34%. See tähendab, et gaasiturbiin võetakse vastu E GTU \u003d 34 MWh elektrienergiat. Soojuse kogus

siseneb heitsoojuskatlasse. Selle efektiivsus oleks võrdne h ku \u003d 75%. Siis läheb see katlast korstnasse

ja soojushulk Q  Kutsekool \u003d Q  ku - Q  uh \u003d 49,5 MWh tarnitakse auruturbiiniüksusele elektriks muundamiseks. Olgu selle efektiivsus vaid h tehniline kolledž \u003d 0,3; siis genereerib auruturbiini elektrigeneraator

elekter. Kogu CCGT töötab välja

elekter ja sellest tulenevalt CCGT h h PTU \u003d E / Q ks \u003d 0,4485 efektiivsus, s.o. umbes 49%.
  Ülaltoodud kaalutlused võimaldavad meil saada lihtsa valemi CCGT kasutamise tüübi tõhususe määramiseks:

See valem selgitab kohe, miks CCGT-sid ehitati alles viimase 20 aasta jooksul. Tõepoolest, kui võtta näiteks GT-100-ZM tüüpi gaasiturbiin, siis selle kasutegur h gtu \u003d 28,5% ja temperatuur gaasiturbiini taga on q Г \u003d 398 ° С. Sellisel regenereerimiskatla gaaside temperatuuril võib aur tekkida temperatuuril umbes 370 ° C ja auruturbiini tehase efektiivsus on umbes 14%. Siis, kui h ku \u003d 0,75, on CCGT-seadme kasutegur

ja otstarbekam on ehitada tavalisem auruturbiini jõuseade SKD suurema efektiivsusega. CCGT ehitamisega sai see majanduslikult õigustatuks alles pärast kõrge temperatuuriga gaasiturbiinide loomist, mis mitte ainult ei taga selle kõrget efektiivsust, vaid lõi ka tingimused suure tõhususega auruturbiini tsükli rakendamiseks. Suhtest (8.1) võib saada peaaegu universaalse suhte kombineeritud tsüklitehase gaasiturbiini ja auruturbiini osade võimsuste vahel:

s.t. selle suhte määrab ainult CCGT elementide tõhusus. Ülaltoodud näite jaoks

s.t. Gaasiturbiini võimsus on umbes kaks korda suurem kui auruturbiini oma. Just see suhe selgitab, miks Peterburi loodepoolse TPP CCGT-450T koosneb kahest gaasiturbiinist ja ühest auruturbiinist, igaüks võimsusega umbes 150 MW.
  CCGT-ga elektrijaama projekteerimise idee annab riisi. 8.3, millel on kujutatud kolme toiteallikaga TPP. Iga jõuallikas koosneb kahest külgnevast gaasiturbiinist 4   tüüp V94.2 firmalt Siemens, millest igaüks saadab kõrge temperatuuriga heitgaasid taaskasutuskatlasse 8 . Nendes kateldes tekkiv aur suunatakse ühte auruturbiini 10   elektrigeneraatoriga 9   ja turbiini all olevas kondensatsiooniruumis asuv kondensaator. Iga sellise jõuallika koguvõimsus on 450 MW (iga gaasiturbiini ja auruturbiini võimsus on umbes 150 MW). Väljund hajuti vahel 5   ja heitsoojuskatel 8   paigaldage möödavoolu (ümbersõit) korsten 12   ja gaasikindel värav 6 . Värav võimaldab teil heitsoojuskatla ära lõigata 8   GTU gaasidest ja suunake need läbi ümbersõidutoru atmosfääri. Selline vajadus võib tekkida rikke korral jõuseadme auruturbiini osas (turbiinis, heitsoojuskatlas, generaatoris jne), kui see tuleb välja lülitada. Sel juhul tagavad jõuallika ainult gaasiturbiinid, s.t. jõuallikas võib kanda koormust 300 MW (ehkki väiksema kasuteguriga). Ümbersõidutoru aitab jõuseadme käivitamisel palju: värava abil lõigatakse heitsoojuskatel gaasiturbiiniüksuse gaasi küljest lahti ja viimased viiakse mõne minutiga täisvõimsusele. Siis saate vastavalt juhistele aeglaselt kasutusele võtta heitsoojuskatla ja auruturbiini.

Normaalse töö ajal ei suuna värav vastupidiselt gaasiturbiiniüksuse kuuma gaasi möödavoolutorusse, vaid saadab need jäätmesoojuskatlasse.
  Gaasikindlal väraval on suur ala, see on keeruline tehniline seade, mille peamine nõue on kõrge tihedus, kuna lekete kaudu kaotatud soojuse iga 1% tähendab jõuallika efektiivsuse langust umbes 0,3%. Seetõttu keelduvad nad mõnikord möödavoolutoru paigaldamisest, kuigi see raskendab operatsiooni oluliselt.
  Jõuseadme heitgaasikatelde vahele paigaldatakse üks õhueraldaja, mis võtab auruturbiini kondensaatorist õhku eraldamiseks kondensaadi ja jaotab selle kahele soojuskatlale.