Kombinált ciklusú üzem

A kombinált ciklusú gázturbina  (CCGT) egy elektromos áramtermelő állomás (TPP, CHP, GRES) része, amelyet villamos energia előállítására használnak .

Működési elv és eszköz

A kombinált ciklusú üzem két különálló motort tartalmaz : gőzhajtású és gázturbinás motort . Gázturbinás üzemben a turbinát a tüzelőanyag égéséből származó gáznemű termékek forgatják, nukleáris gázturbinás motorral is terveznek projekteket, ahol az égésteret egy speciális kialakítású, nagyon magas üzemre tervezett atomreaktor váltja fel. hőmérsékletek (jelenleg még rajzok formájában sem valósult meg, de elméletileg lehetséges ilyen gázturbinás motor létrehozása, azonban a kipufogógáz magas radioaktivitása miatt zárt Brayton-ciklust kell alkalmazni ). Az üzemanyag lehet földgáz és olajipari termék is ( dízel üzemanyag ). A turbinával egy tengelyen van egy generátor , amely a forgórész forgása miatt elektromos áramot hoz létre . Az égéstermékek egy gázturbinán áthaladva energiájuknak csak egy részét adják fel, és az abból való kilépésnél, amikor nyomásuk már közel van a légkörhöz, és a munkát nem tudják elvégezni, még mindig magas a hőmérsékletük. A gázturbina kimenetén az égéstermékek a gőzerőműbe, a hulladékhő kazánba jutnak , ahol felmelegítik a vizet és a keletkező gőzt . Az égéstermékek hőmérséklete elegendő ahhoz, hogy a gőz a gőzturbinában való használathoz szükséges állapotba kerüljön ( a füstgáz körülbelül 500 °C-os hőmérséklete lehetővé teszi a túlhevített gőz előállítását körülbelül 100 atmoszféra nyomáson ). A gőzturbina hajtja a második elektromos generátort (többtengelyes rendszer).

Elterjedtek a kombinált ciklusú erőművek, amelyekben a gőz- és gázturbinák ugyanazon a tengelyen találhatók, ebben az esetben csak egy, leggyakrabban kéthajtású generátort (egytengelyes séma) használnak. Egy ilyen berendezés kombinált és egyszerű gázciklusban is működhet leállított gőzturbinával. Ezenkívül gyakran két gázturbinás egységből származó gőzt - a hulladékhő kazánját egy közös gőzerőműbe küldik (duplex rendszer).

Néha a kombinált ciklusú erőműveket a meglévő régi gőzerőművek alapján építik (feltöltési séma). Ebben az esetben az új gázturbina kipufogógázai a meglévő gőzkazánba kerülnek, amelyet ennek megfelelően korszerűsítenek. Az ilyen erőművek hatékonysága általában alacsonyabb, mint a nulláról tervezett és épített új kombinált ciklusú erőműveké.

Kis erőművekben a dugattyús gőzgép általában hatékonyabb, mint a lapátos radiális vagy axiális gőzturbina , és van egy javaslat a modern dugattyús gőzgépek CCGT részeként történő alkalmazására [1] .

Előnyök

• A kombinált ciklusú erőművek több mint 60%-os elektromos hatásfok elérését teszik lehetővé. Összehasonlításképpen, a külön üzemelő gőzerőműveknél a hatásfok általában 33-45%, gázturbinás erőműveknél - 28-42% tartományba esik.
• Alacsony költség egységnyi beépített kapacitásra
• A kombinált ciklusú erőművek a gőzerőművekhez képest lényegesen kevesebb vizet fogyasztanak egységnyi villamos energiára vetítve
• Rövid építési idő (9-12 hónap)
• Nincs szükség állandó üzemanyag-utánpótlásra vasúton vagy tengeren
• A kompakt méretek lehetővé teszik közvetlenül a fogyasztónál (gyári vagy városon belüli) építkezést, ami csökkenti az elektromos vezetékek és a villamos energia szállításának költségeit. energia
• Környezetbarátabb a gőzturbinás üzemekhez képest

A CCGT hátrányai

• Az üzemanyag elégetéséhez használt levegő szűrésének szükségessége.
• A felhasznált tüzelőanyag-típusokra vonatkozó korlátozások. Fő tüzelőanyagként általában földgázt, tartalékként pedig gázolajat használnak. A szén tüzelőanyagként való felhasználása csak a szén cikluson belüli elgázosításával rendelkező üzemekben lehetséges, ami nagymértékben megnöveli az ilyen erőművek építésének költségeit. Ezért szükség van drága üzemanyag-szállítási kommunikáció - csővezetékek kiépítésére.
• Szezonális teljesítménykorlátozások. Maximális teljesítmény télen.

Alkalmazások erőművekben

Annak ellenére, hogy a gőz-gáz ciklus előnyeit először az 1950-es években S. A. Khristianovics szovjet akadémikus bizonyította be. , az ilyen típusú áramtermelő létesítményeket Oroszországban nem alkalmazták széles körben . Számos kísérleti CCGT-t építettek a Szovjetunióban . Példa erre a Nevinnomysskaya GRES 170 MW és a Moldavskaya GRES 250 MW teljesítményű erőművek . Az elmúlt 10 évben több mint 45 nagy teljesítményű kombinált ciklusú erőművet helyeztek üzembe Oroszországban. Közöttük:

• 3 db, egyenként 450 MW teljesítményű CCGT: 2 a CHPP-27- nél [2] [3] és 1 a CHPP-21- nél [4] ; 3 db, egyenként 420 MW teljesítményű CCGT blokk: 1 a CHPP-16- nál, 1 a CHPP-20- nál, 1 a CHPP-26- nál ; 1 db CCGT 220 MW kapacitással a CHPP-12- nél ; 2 db 121 MW teljesítményű CCGT a moszkvai Mezhdunarodnaya [ 5] erőműben
• 2 db egyenként 450 MW teljesítményű erőmű a Szevero -Zapadnaja CHPP- nél, 450 MW teljesítményű erőmű a Juzsnaja CHPP -nél és a Pravoberezsnaja CHPP -nél , egy két CCGT-180-ból álló erőmű a Pervomaiskaja CHPP -nél - Szentpéterváron
• A Nyaganskaya GRES 3 erőforrása 1269,8 MW összteljesítménnyel [6]
• 3 erőmű a szocsi hőerőműben . Két, egyenként 39 MW teljesítményű erőmű (az építkezés 1. szakasza). Egy tápegység 80 MW (2. építési szakasz) [7] .
• 3 erőmű a cseljabinszki CHPP-4 -ben 247, 247,5 és 263 MW teljesítménnyel [8] .
• 2 CCGT, egyenként 450 MW kapacitással a kalinyingrádi CHPP-2- ben [9]
• 2 db 220 MW teljesítményű CCGT a Tyumen CHPP-1- ben [10]
• 2 db 325 MW teljesítményű CCGT az Ivanovskaya GRES -nél [11] a GTD-110 alapján
• 2 db 123 MW teljesítményű CCGT a kazanyi CHPP-1- ben
• 2 db 110 MW teljesítményű CCGT a kazanyi CHPP-2- ben
• 2 db 100 MW összteljesítményű CCGT a Shakhtinskaya GTPP-ben
• 1 CCGT egység 400 MW kapacitással a Shaturskaya GRES -nél [12]
• 1 db 440 MW teljesítményű CCGT blokk a krasznodari CHPP -ben [13]
• 1 CCGT 230 MW kapacitással a cseljabinszki CHPP-3- ban [14]
• 1 db CCGT egység 410 MW kapacitással a Sredneuralskaya GRES OJSC Enel OGK-5-nél 
• 1 db CCGT egység 410 MW kapacitással a Nevinnomysskaya GRES OJSC Enel OGK-5-nél
• 1 db 220 MW teljesítményű CCGT blokk a Novgorodi CHPP -ben
• 1 db 110 MW teljesítményű CCGT blokk a vologdai CHPP -ben
• 1 db CCGT egység 424,6 MW teljesítménnyel a Yaivinskaya GRES -nél
• 1 db 330 MW teljesítményű CCGT blokk a Novogorkovszkaja CHPP-ben
• 1 db CCGT egység 450 MW teljesítménnyel a Cherepovetskaya GRES -nél
• 1 db 800 MW összteljesítményű CCGT egység a Kirishskaya GRES -nél (a legerősebb kombinált ciklusú erőmű Oroszországban 2014-2017 között)
• 1 CCGT 903 MW teljes kapacitással a Permskaya GRES -nél (2017 óta a legerősebb kombinált ciklusú erőmű Oroszországban)
• 2 db 235 MW összkapacitású CCGT az Astrakhan CCGT-235- nél és 2 db CCGT az Astrakhan CCGT-110-nél (korábbi Astrakhan GRES ), 121 MW teljes tényleges kapacitással, 110 MW tervezési teljesítménnyel.
• körülbelül 10 CCGT van a tervezés vagy kivitelezés különböző szakaszaiban.

Oroszországhoz képest Nyugat-Európa és az USA országaiban a kombinált ciklusú üzemeket korábban széles körben elterjedték. A földgázt tüzelőanyagként használó nyugati hőerőművekben sokkal gyakrabban alkalmaznak ilyen típusú berendezéseket.

Alternatív felhasználások

A BMW feltételezte a kombinált ciklus autókban való alkalmazásának lehetőségét. Javasoljuk, hogy egy autó kipufogógázát használják fel egy kis gőzturbina működtetésére. [tizenöt]

Továbbfejlesztés

A CCGT ötlet kidolgozásakor javasolták egy gázgenerátor használatát éghető gáz előállítására szénből , biomasszából stb.

Jegyzetek

1. ↑ Trokhin, Ivan Gáz-turbó-gőzdugattyús erőmű: a turbina hatásfokát egy "gőzmozdony" (hozzáférhetetlen link) növeli . Oroszország energia és ipara (2013. február). Letöltve: 2013. március 28. Az eredetiből archiválva : 2013. április 4.. (határozatlan) 
2. ↑ Fotóriport a CCGT-450T indításáról a Mosenergo CHPP-27-nél (elérhetetlen link) . Letöltve: 2011. július 1. Az eredetiből archiválva : 2011. május 1.. (határozatlan) 
3. ↑ Cikk a CHPP-27-ről a Mosenergo honlapján (elérhetetlen link) . Letöltve: 2011. július 1. Az eredetiből archiválva : 2010. december 13. (határozatlan) 
4. ↑ Cikk a CHPP-21-ről a Mosenergo honlapján (elérhetetlen link) . Letöltve: 2011. július 1. Az eredetiből archiválva : 2009. október 17.. (határozatlan) 
5. ↑ Cikk a TPP "International" tervezési jellemzőiről a "TechnoPromExport" cég honlapján  (hozzáférhetetlen link)
6. ↑ Nyaganskaya GRES | Fortum . Hozzáférés időpontja: 2014. december 4. Az eredetiből archiválva : 2014. december 22. (határozatlan)
7. ↑ Interjú az Inter RAO UES szocsi részlegének igazgatójával V. A. Belosevics a Lights of Greater Sochi című kiadványhoz  (elérhetetlen link)
8. ↑ Hőellátási rendszer Cseljabinszk város közigazgatási határain belül a 2034-ig tartó időszakra (2019-re frissítve) . Cseljabinszk városvezetésének hivatalos oldala . Hozzáférés időpontja: 2018. november 30. (határozatlan)
9. ↑ Üzembe helyezték a Kalinyingrádi CHP-2 2. blokkját . Hozzáférés időpontja: 2011. július 1. Az eredetiből archiválva : 2014. január 4.. (határozatlan)
10. ↑ A CCGT-190/220 elindítása a Tyumen CHPP-1-nél (elérhetetlen link) . Letöltve: 2011. július 1. Az eredetiből archiválva : 2013. szeptember 22.. (határozatlan) 
11. ↑ A CCGT-325 üzembe helyezése az Ivanovskaya GRES-nél . Letöltve: 2011. július 1. Az eredetiből archiválva : 2014. december 28.. (határozatlan)
12. ↑ CCGT-400 a Shaturskaya GRES-nél  (elérhetetlen link)
13. ↑ A CCGT-410 egység ünnepélyes felbocsátására került sor a krasznodari CHPP-ben (hozzáférhetetlen kapcsolat) . Hozzáférés dátuma: 2012. január 17. Az eredetiből archiválva : 2011. november 22. (határozatlan) 
14. ↑ JSC "Fortum" - Villamosenergia-termelés a cseljabinszki régióban (hozzáférhetetlen link) . Letöltve: 2012. február 14. Az eredetiből archiválva : 2012. február 24.. (határozatlan) 
15. ↑ "A BMW Turbosteamer felforrósodik és elmegy" . Letöltve: 2007. szeptember 5. Az eredetiből archiválva : 2017. június 18. (határozatlan)

Linkek

• Áttérés kombinált ciklusra
• Kombinált ciklusú erőműveken alapuló erőművek
• Kombinált ciklusú üzem számítása
• A gőz-gáz körforgás története Oroszországban. Fejlődési kilátások
• [bse.sci-lib.com/article087101.html "Gőz- és gázturbina üzem" a Nagy Szovjet Enciklopédia-ban]
• P. Andreev cikke "A kombinált ciklusú ciklus története Oroszországban" az "Oroszország energiája és ipara" című kiadványból

Irodalom

• Zysin V.A., Kombinált gőz-gáz üzemek és ciklusok, M. - L., 1962.