gtu kurulumu. Enerji santrallerinin gaz türbini kurulumlarının şemaları ve göstergeleri

Gaz türbini üniteleri (GTU), ısı motorlarıdır. Termal enerji gaz halindeki çalışma sıvısı mekanik enerjiye dönüştürülür. Ana bileşenler şunlardır: kompresör, yanma odası ve gaz türbini. İşletme ve kontrolü sağlamak için, tesis birbirine bağlı yardımcı sistemlerden oluşan bir komplekse sahiptir. Bir elektrik jeneratörü ile birleştirilmiş bir gaz türbinine gaz türbini ünitesi denir. Bir cihazın ürettiği güç yirmi kilovattan onlarca megavata kadar değişir. Bunlar klasik gaz türbini üniteleridir. Santralde elektrik üretimi bir veya birden fazla gaz türbini kullanılarak gerçekleştirilir.

Cihaz ve açıklama

Gaz türbini kurulumları, bir binada bulunan iki ana parçadan oluşur - bir gaz jeneratörü ve bir güç türbini. Bir yanma odası ve bir turboşarj içeren gaz jeneratöründe, bir gaz akışı oluşturulur. Yüksek sıcaklık güç türbininin kanatları üzerinde hareket eder. Bir ısı eşanjörü yardımıyla egzoz gazları kullanılır ve aynı anda bir sıcak su veya buhar kazanından ısı üretilir. Gaz türbini tesislerinin işletilmesi, gaz ve sıvı olmak üzere iki tür yakıtın kullanılmasını içerir.

Normal modda, gaz türbini gazla çalışır. Acil bir durumda veya yedekte, gaz beslemesi kesildiğinde, sıvı (dizel) yakıta otomatik geçiş gerçekleştirilir. Optimum modda, gaz türbini santralleri birleşik elektrik ve ısı enerjisi üretir. Üretilen termal enerji miktarı açısından gaz türbinleri, gaz pistonlu cihazlardan önemli ölçüde üstündür. Türbin üniteleri, enerji santrallerinde hem temel çalışma hem de tepe yük kompanzasyonu için kullanılır.

yaratılış tarihi

Sıcak bir gaz akımının enerjisini kullanma fikri eski zamanlardan beri bilinmektedir. Modern gaz türbinleriyle aynı temel bileşenleri sunan bir cihazın ilk patenti 1791'de İngiliz John Barber'a verildi. Gaz türbini tesisi, kompresörler (hava ve gaz), bir yanma odası ve aktif bir türbin çarkı içeriyordu, ancak hiçbir zaman pratik uygulama almadı.

19. yüzyılda ve 20. yüzyılın başlarında, dünya çapında birçok bilim adamı ve mucit, pratik kullanıma uygun bir kurulum geliştirdi, ancak o zamanların bilim ve teknolojisinin düşük gelişmesi nedeniyle tüm girişimler başarısız oldu. Prototipler tarafından üretilen faydalı güç, düşük operasyonel güvenilirlik ve tasarım karmaşıklığı ile %14'ü geçmedi.

İlk kez 1939'da İsviçre'de gaz türbinli elektrik santralleri kullanıldı. En basit şemaya göre yapılmış 5000 kW kapasiteli turbojeneratörlü bir elektrik santrali devreye alındı. 1950'lerde, bu şema rafine edildi ve karmaşıklaştı, bu da verimliliği ve gücü 25 MW'a kadar artırmayı mümkün kıldı. Sanayileşmiş ülkelerde gaz türbini ünitelerinin üretimi, türbin ünitelerinin kapasiteleri ve parametreleri açısından tek bir seviye ve gelişme yönü oluşturmuştur. Sovyetler Birliği ve Rusya'da üretilen gaz türbin ünitelerinin toplam kapasitesinin milyonlarca kW olduğu tahmin edilmektedir.

Gaz türbininin çalışma prensibi

Atmosferik hava kompresöre girer, hava ısıtıcısı vasıtasıyla sıkıştırılır ve yüksek basınç altında hava dağıtım valfi yanma odasına yönlendirilir. Aynı zamanda, hava akımında yanan nozullar vasıtasıyla yanma odasına gaz verilir. Gaz-hava karışımının yanması, gaz türbininin kanatlarına yüksek hızda etki ederek dönmelerine neden olan bir sıcak gaz akımı oluşturur. Sıcak gaz akışının termal enerjisi, kompresörü ve elektrik jeneratörünü çalıştıran türbin milinin mekanik dönme enerjisine dönüştürülür. Jeneratörün terminallerinden trafo aracılığıyla elektrik, tüketici elektrik şebekesine gönderilir.

Rejeneratörden geçen sıcak gazlar, sıcak su kazanına ve ardından ısı eşanjöründen bacaya girer. Şebeke pompaları yardımıyla sıcak su kazanı ile merkezi ısıtma noktası (CHP) arasında su sirkülasyonu organize edilir. Kazanda ısınan sıvı, tüketicilerin bağlı olduğu merkezi ısıtma istasyonuna girer. Bir gaz türbini tesisinin termodinamik çevrimi, kompresördeki adyabatik hava sıkıştırmasından, yanma odasındaki izobarik ısı beslemesinden, gaz türbinindeki çalışma akışkanının adyabatik genleşmesinden ve izobarik ısı uzaklaştırmasından oluşur.

Gaz türbinlerinde yakıt olarak doğal gaz metan kullanılmaktadır. Acil durum modunda, gaz kesintisi durumunda GTU kısmi yüke geçer ve dizel yakıt veya sıvılaştırılmış gazlar (propan-bütan). olası seçenekler bir gaz türbini tesisinin işletilmesi: elektrik temini veya elektrik ve termal enerjinin birleşik temini.

kojenerasyon

Eşzamanlı termal enerji üretimi ile elektrik üretimine kojenerasyon denir. Bu teknoloji, yakıt kullanımının ekonomik verimliliğini önemli ölçüde artırabilir. İhtiyaca göre gaz türbini tesisi ayrıca sıcak su veya buhar kazanları ile donatılabilir. Bu, almayı mümkün kılar sıcak su veya farklı basınçlarda buhar.

İki tür enerjinin optimum kullanımı ile kojenerasyonun maksimum ekonomik etkisi elde edilir ve yakıt kullanım faktörü (FFU) %90'a ulaşır. Bu durumda elektrik jeneratörlerini döndüren ünitelerin soğutma sisteminden çıkan egzoz gazı ısısı ve termal enerjisi (aslında atık enerji) amacına uygun olarak kullanılmaktadır. Gerekirse, geri kazanılan ısı, soğurma makinelerinde (trijenerasyon) soğuk üretimi için kullanılabilir. Kojenerasyon sistemi dört ana bölümden oluşur: ana güç (gaz türbini), elektrik jeneratörü, ısı geri kazanım sistemi, kontrol ve izleme sistemi.

Kontrol

Gaz türbini ünitelerinin çalıştırıldığı iki ana çalışma modu vardır:

Sabit. Bu modda, türbin sabit bir nominal veya kısmi yükte çalışır. Yakın zamana kadar, sabit rejim gaz türbinleri için ana rejimdi. Türbin kapatma, planlanmış onarımlar veya arıza durumunda yılda birkaç kez gerçekleştirildi.
Değişken mod, gaz türbininin gücünü değiştirme olasılığını sağlar. Türbinin çalışma modunun değiştirilmesi ihtiyacı iki nedenden biri ile ortaya çıkabilir: Jeneratör tarafından tüketilen gücün, kendisine bağlı tüketici yükündeki bir değişiklik nedeniyle değişmesi ve atmosfer basıncı ve kompresör tarafından emilen havanın sıcaklığı. Durağan olmayan modlar ve en zorları, bir gaz türbini tesisini durdurmayı ve çalıştırmayı içerir. İkincisi ile, gaz türbini kurulumlarının operatörü, rotorun ilk şokundan önce çok sayıda işlem gerçekleştirmelidir. Kurulumun tam olarak başlatılmasından önce, rotorun bir ön dönüşü gerçekleştirilir.

Tesisatın çalışma modunun değiştirilmesi, yanma odasına yakıt beslemesinin ayarlanmasıyla gerçekleştirilir. GTU kontrolünün ana görevi gerekli gücü sağlamaktır. Bir istisna, ana kontrol görevinin bir elektrik jeneratörünün türbini ile ilişkili dönme frekansının sabitliği olduğu bir gaz türbini elektrik santralidir.

Enerji Uygulaması

Sabit enerji endüstrisinde çeşitli amaçlar için gaz türbinleri kullanılmaktadır. Termik santrallerde elektrik jeneratörlerinin ana tahrik motorları olan gaz türbinleri, ağırlıklı olarak doğal gazın yeterli olduğu alanlarda kullanılmaktadır. Hızlı başlatma olasılığı nedeniyle, gaz türbinleri, maksimum enerji tüketimi dönemlerinde güç sistemlerindeki pik yükleri karşılamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Yedek gaz türbini üniteleri, ana ekipmanın kapatılması sırasında TPP'nin dahili ihtiyaçlarını sağlar.

yeterlik

Genel olarak gaz türbinlerinin elektriksel verimi diğer güç ünitelerine göre daha düşüktür. Ancak gaz türbini ünitesinin termal potansiyelinin tam olarak anlaşılmasıyla, bu göstergenin önemi daha az alakalı hale gelir. Güçlü gaz türbini tesisleri için, egzoz gazlarının yüksek sıcaklığından dolayı iki tip türbinin birlikte kullanılmasını içeren bir mühendislik yaklaşımı vardır.

Üretilen termal enerji, gaz türbinine paralel olarak kullanılan buhar türbini için buhar üretmek için kullanılır. Bu, elektrik verimliliğini %59'a kadar artırır ve yakıt verimliliğini önemli ölçüde artırır. Bu yaklaşımın dezavantajı, yapıcı karmaşıklık ve projenin maliyetindeki artıştır. GTP'nin ürettiği elektrik ve ısı enerjisinin oranı yaklaşık olarak 1:2'dir, yani 10 MW elektrik için 20 MW ısı enerjisi üretilir.

Avantajlar ve dezavantajlar

Gaz türbinlerinin avantajları şunları içerir:

Cihazın basitliği. Bir kazan bloğunun, karmaşık bir boru sisteminin ve birçok yardımcı mekanizmanın bulunmaması nedeniyle, gaz türbini tesisleri için güç birimi başına metal maliyetleri çok daha düşüktür.
Bir gaz türbininde yalnızca yataklara sağlanan yağı soğutmak için gereken minimum su akış hızı.
Hızlı devreye alma. Gaz türbini üniteleri için, soğuk durumdan bir yükün kabulüne kadar geçen başlatma süresi 20 dakikayı geçmez. Bir termik santralin buhar santrali için çalıştırma birkaç saat sürer.

Kusurlar:

Gaz türbini ünitelerinin çalışmasında, başlangıç sıcaklığı çok yüksek olan gaz kullanılır - 550 dereceden fazla. Bu, gaz türbinlerinin pratik uygulamasında zorluklara neden olur, çünkü en çok ısınan parçalar için ısıya dayanıklı özel malzemeler ve özel soğutma sistemleri gerekir.
Türbin tarafından geliştirilen gücün yaklaşık yarısı kompresörü çalıştırmak için kullanılır.
Gaz türbinlerinde yakıt olarak sınırlı olup, doğal gaz veya yüksek kaliteli sıvı yakıt kullanılmaktadır.
Bir gaz türbini santralinin kapasitesi 150 MW ile sınırlıdır.

Ekoloji

Gaz türbinlerinin kullanımında olumlu bir faktör minimum içeriktir. zararlı maddeler emisyonlarda. Bu kritere göre, gaz türbinleri en yakın rakipleri olan pistonlu elektrik santrallerinin önündedir. Çevre dostu olmaları nedeniyle, gaz türbini üniteleri insanların ikamet ettikleri yerlerin yakınına kolayca yerleştirilebilir. Gaz türbinlerinin çalışması sırasında düşük zararlı emisyon içeriği, bacaların yapımında ve katalizörlerin satın alınmasında tasarruf sağlar.

GTÜ ekonomisi

İlk bakışta, gaz türbini ünitelerinin fiyatları oldukça yüksektir, ancak bu güç ekipmanının yeteneklerinin objektif bir değerlendirmesi ile tüm yönler yerine oturur. Bir enerji projesinin başlangıcındaki yüksek sermaye yatırımları, sonraki işletme sırasındaki düşük maliyetlerle tamamen dengelenir. Ek olarak, çevresel ödemeler önemli ölçüde azalır, elektrik ve ısı satın alma maliyetleri azalır ve çevreye olan etkisi azalır. çevre ve nüfus. Bu sebeplerden dolayı her yıl yüzlerce yeni gaz türbini ünitesi satın alınmakta ve kurulmaktadır.

gaz türbini buhar türbini ve motorun avantajlarını birleştiren bir motordur. içten yanma. Bir buhar türbininden farklı olarak, buradaki çalışma sıvısı, kazanlardan çıkan buhar değil, yakıtın özel odalarda yanması sırasında oluşan gazlardır. Bir içten yanmalı motordan farklı olarak, çalışma sıvısının enerjisi, pistonun silindir içindeki ileri geri hareketinin bir sonucu olarak değil, ancak türbin çarkını yüksek bir hızın etkisi altında döndürerek şaft dönüşünün mekanik enerjisine dönüştürülür. memeden akan gaz jeti.

Bir gaz türbini, buhar türbini gibi geri döndürülemez bir mekanizmadır, bu nedenle gaz türbini tesisatlarında geri döndürmek için bir türbin sağlanması gerekir. geri vites veya kontrol edilebilir hatve vidası (CPP) gibi başka bir cihaz.

Gaz türbini tesisi(GTU) aşağıdaki ana bölümlerden oluşur: gaz türbini, sıcak gazların termal enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürüldüğü; hava kompresörü, yakıtın yanması için gerekli olan havanın emilmesi ve sıkıştırılması; yanma odaları Atomize sıvı yakıtın hava ile karıştırıldığı ve yakıldığı, çalışan bir sıvı oluşturduğu (gaz jeneratörü) - sıcak gaz; boru hatları gaz jeneratörüne hava beslemek, jeneratörden gaz türbinine gaz beslemek ve atmosfere egzoz gazları sağlamak için; geri dönüşüm cihazları, egzoz gazlarından ısı kullanımını sağlar.

Pirinç. 124. Genel form(a) ve yanma odalı bir gaz türbininin diyagramı (b) (güç 4040 kW).

1 - kompresör alçak basınç; 2 - hava ısıtıcısı; 3 - TVD; 4 - kompresör yüksek basınç; 5 - çalıştırma türbini; 6 - yanma odası; 7 - meme; 8 - TND;

9 - hava soğutucusu; 10 - şanzıman

Ek olarak, GTU şunları içerir: yakıt ve yağ sistemleri, yanma odasına yakıt ve türbin yataklarına ve dişli takımına yağ ve ayrıca bir yardımcı kazandan gelen buharı kullanan küçük bir başlangıç buhar türbini sağlar.

Bir gaz türbininin cihazı bir buhar türbinine benzer. Ancak gaz türbini daha yüksek sıcaklık yüklerine maruz kalır: rotor kanatları sıcak gazların sıcaklığında (650-850°) çalışırken, çalışan buharın sıcaklığı 400-500°'dir. Bu, gaz türbininin ömrünü önemli ölçüde azaltır. Kabul edilen hava sıkıştırma ve sıcak gaz üretme yöntemine bağlı olarak, yanma odalı gaz türbinleri ve serbest pistonlu gaz jeneratörlerine (SPGG) sahip gaz türbinleri ayırt edilir.

Yanma odalı bir GTP'de (Şekil 124), dış hava bir düşük basınçlı santrifüjlü kompresör tarafından emilir ve bir hava soğutucudan yüksek basınçlı bir kompresöre ve oradan da bir hava ısıtıcısı yoluyla yanma odasına beslenir.

Aynı zamanda, nozül vasıtasıyla yanma odasına yakıt enjekte edilir. Yüksek basınçlı ve düşük basınçlı gaz türbinlerine sırayla giren ve egzoz boru hattından atmosfere çıkan yanma ve sıcak gazların oluşumu meydana gelir. Egzoz gazı yolu boyunca, buharı bir turbojeneratör veya bir kardan mili tarafından çalıştırılan bir yardımcı türbin için kullanılabilen bir hava ısıtıcısı ve bir atık ısı kazanı kurulur. Düşük ve yüksek basınçlı santrifüj kompresörler, sırasıyla düşük ve yüksek basınçlı türbinler tarafından çalıştırılır. Şanzıman aracılığıyla pervane üzerinde yalnızca düşük basınçlı türbin çalışır.

Pirinç. 125. Genel görünüm (a) ve SPGG'nin şeması (b).

1 - kompresörün giriş valfleri; 2 - kompresör egzoz valfleri;

3 - kompresör pistonu; 4 - kompresör silindiri;

5 - giriş pencereleri; 6 - çıkış pencereleri; 7 - meme; 8 - çalışma silindiri; 9 - tampon silindiri; 10 - tampon pistonu; 11 - tahliye havası alıcısı; 12 - çalışan piston; 13 - piston senkronizasyon mekanizması

Serbest pistonlu gaz jeneratörlerine (SPGG) sahip bir gaz türbini (SPGG) (Şekil 125), yanma odasına sahip bir gaz türbininden farklıdır, çünkü serbestçe ayrılan pistonlara sahip bir içten yanmalı motor prensibi ile çalışan özel bir gaz jeneratöründe sıcak gazlar oluşturulur. SPGG, karşılıklı hareket eden pistonlara sahip iki zamanlı tek silindirli bir motordan, tek kademeli bir kompresörden oluşan simetrik bir ünitedir. basit eylem ve iki tampon silindiri. Silindir, kompresörlere ve tampon pistonlara bağlı iki çalışan piston içerir.

Pirinç. 126. SGSG'li bir gaz türbini elektrik santralinin yerleşim planı.

1 - SPGG; 3 - gaz türbini; 3 - redüktör; 4 - dizel jeneratör

Piston gruplarının çalışma (farklı) stroku, çalışma silindirinde genleşen gazın etkisi altında gerçekleştirilir. Bu durumda, kompresör silindirlerindeki hava önce sıkıştırılır ve ardından egzoz valfleri aracılığıyla temizleme havası alıcısına girer. Kompresör silindirlerindeki havanın sıkıştırılmasıyla eş zamanlı olarak, tampon silindirlerindeki hava sıkıştırılır, ardından enerjisi çalışan pistonların ters vuruşuna ve çalışan silindirdeki havanın sıkıştırılmasına harcanır.

Piston vuruşunun sonunda, önce egzoz portları ve ardından emme portları açılır. Çıkış ağızlarından egzoz gazları gaz türbinine girer ve giriş kapılarından alıcıdan gelen sıkıştırılmış temizleme havası çalışma silindirini doldurur.

Fazla temizleme havası, sıcak egzoz gazlarıyla karışır ve aynı zamanda gaz türbinine akar.

Çalışan pistonların ters hareketi sırasında, tampon silindirlerinde sıkıştırılmış havanın etkisi altında, giriş pencereleri, ardından çıkış pencereleri kapanır ve aynı zamanda valflerden kompresör silindirlerine hava emilir. Pistonların birbirine yaklaştığı anda, çalışan silindire nozuldan yakıt püskürtülür ve işlem tekrarlanır.

GTP ve SPSG kompakt, nispeten küçük ağırlık 16-24 kg/kW ve düşük yakıt tüketimi 260 g/(kW-h). Avantaj, MCO hacmini daha rasyonel kullanmayı mümkün kılan birkaç SGSG'den bir elektrik santrali monte etme yeteneğidir (Şekil 126). Küçük yüksek hızlı gemilerde, özellikle hidrofillerde yukarıdaki gaz türbini tiplerine ek olarak, hafif uçak tipi gaz türbinleri (1,5-4,0 kg / kW) yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak küçük bir motor kaynağına ve artan yakıt tüketimine (340-380 g / kWh) sahiptirler.

Artan yakıt tüketimi ve kısa hizmet ömrü dışında her tür gaz türbininin dezavantajı, MKO'da özel önlemlere başvurmak için gerekli olan yüksek gürültüdür.

İyi çalışmalarınızı bilgi bankasına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve işlerinde kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim adamları size çok minnettar olacaklar.

Benzer Belgeler

Teknolojik fırının atık gazlarının ısısının kullanılması için tesisatın teknolojik planının açıklaması. Yanma işleminin, yakıt bileşiminin ve ortalamanın hesaplanması özgül ısı kapasiteleri gazlar. Hesaplama ısı dengesi fırın ve verimliliği. Atık ısı kazanı ekipmanları.

dönem ödevi, 10/07/2010 eklendi

Hidrokarbon yakıtların yanıcı kütle ve kalorifik değerlerinin belirlenmesi. Yanma için gerekli teorik ve gerçek hava miktarının hesaplanması. Yanma ürünlerinin bileşimi, miktarı, kütlesi. Petrol ve gaz için yanma ürünlerinin entalpisinin belirlenmesi.

pratik çalışma, eklendi 12/16/2013

Madenin bağımsız bir gaz koruması olarak "Metan" kompleksinin amacı, cihazı, bileşenleri ve çalışma prensibi. Ekipmanın sağlığının kontrol edilmesi. Atmosferdeki metan ölçümü ve metan konsantrasyonu aşıldığında ekipmanın çalışması.

laboratuvar çalışması, 10/15/2009 eklendi

Metanın katalitik yanması. Nitrojen oksit konsantrasyonunu azaltmak için yöntemler arayın. Hücresel çerçeveli bir metal taşıyıcı üzerinde biriken paladyum ve oksit katalizörlerin hazırlama koşulları ve fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi.

tez, 12/19/2011 eklendi

Atık ısı kazanı P-83 cihazı. Gazların entalpilerini ve ısı kullanım faktörünü belirleme prosedürü. Kızdırıcıların, buharlaştırıcıların ve yüksek ve düşük basınçlı ekonomizörlerin yanı sıra ek ve kaynayan ekonomizörlerin hesaplanmasının özellikleri.

kontrol çalışması, 06/25/2010 eklendi

JSC "Ural Steel" ısı ve gaz tedarik atölyesinin enerji ekonomisinin analizi. Bir yoğuşmalı türbin kurmak için atık ısı kazanı KST-80'in yeniden inşası. Üretim süreçlerinin otomasyonu ve mekanizasyonu. İş güvenliği ve çevre dostu olma.

tez, 17.02.2009 tarihinde eklendi

Sülfürik asit ve buna dayalı ürünlerin üretimi için teknoloji. Atık ısı kazanı ünitelerinin tasarımının geliştirilmesi. Atık ısı kazanı bölümünün bakım ve onarım işlerinin mekanizasyonu. Gelişim teknolojik süreç"halat tamburu" üretimi.

tez, 11/09/2016 eklendi

Enerji santrallerinin gaz türbini kurulumlarının şemaları ve göstergeleri

Bağımsız enerji santralleri olarak SSCB'deki gaz türbini enerji santralleri sınırlı dağıtım aldı. Seri gaz türbin üniteleri (GTU'lar) çok verimli değildir ve kural olarak yüksek kaliteli yakıt (sıvı veya gaz) tüketir. İnşaat için düşük sermaye maliyetleri ile, yüksek manevra kabiliyeti ile karakterize edilirler, bu nedenle bazı ülkelerde, örneğin ABD'de, en yüksek enerji santralleri olarak kullanılırlar. GTP'ler buhar türbinlerine kıyasla arttı gürültü özellikleri motor odası ve hava girişlerinde ek ses yalıtımı gerektirir. Hava kompresörü, gaz türbininin dahili gücünün önemli bir bölümünü (%50-60) tüketir. Kompresör ve gaz türbini güçlerinin özgül oranı nedeniyle, gaz türbininin elektrik yükündeki değişim aralığı küçüktür.

Kurulan gaz türbinlerinin ünite kapasitesi 100-150 MW'ı geçmemekte, bu da büyük güç ünitelerinin gerekli ünite kapasitesinden çok daha azdır.

Modern gaz türbinlerinin çoğu, sürekli yakıt yakma şemasına göre çalışır ve yakılan yakıtın türüne bağlı olarak açık (açık) veya kapalı (kapalı) bir döngüde gerçekleştirilir.

İÇİNDE Açık çevrim gaz türbini kullanılan yakıt, yanma odasına beslenen sıvı düşük kükürtlü gaz türbini yakıtı veya doğal gazdır (Şekil 9.1). Yakıtın yanması için gerekli olan hava, karmaşık bir hava temizleme cihazında (filtre) temizlenir ve kompresörde MPa basıncına kadar sıkıştırılır. Bir gaz türbininin önünde belirli bir gaz sıcaklığını elde etmek için °C yanma odasında, yakıtın teorik yanma sıcaklığı, yakıt türü, yanma yöntemi vb. dikkate alınarak gerekli fazla hava (2.5-5.0) korunur. genişledikleri gaz türbini ve ardından sıcaklık °C bacaya atılır.

Pirinç. 9.1. Açık çevrimli bir gaz türbininin şematik diyagramı:

İLE- hava kompresörü; GT- gaz türbini; G - elektrik jeneratörü; PU- başlatma cihazı; F- hava filtresi; KS- yakıt yanma odası

Kapalı çevrim gaz türbini(Şekil 9.2), çalışma sıvısı ısıtıcısının, genellikle havanın monte edildiği yanma odasında yakılan hem katı hem de yüksek kükürtlü sıvı yakıtın (fuel oil) kullanımına izin verir. Devreye bir hava soğutucunun dahil edilmesi, kompresördeki sıkıştırma işini azaltır ve rejeneratör, gaz türbininin verimini artırır. Şimdiye kadar, diğer çalışma sıvıları (helyum vb.) ile kapalı çevrim gaz türbinleri kullanılmamıştır.

Güç sistemi için gaz türbinlerinin ana avantajları hareketli olmalarıdır. Kurulumun türüne bağlı olarak, açılış ve yükleme süresi 5-20 dakikadır. GTU'lar, daha düşük birim maliyetiyle karakterize edilir (temel güç birimlerinden %50-80 daha az), yüksek derece devreye almaya hazır olma, soğutma suyuna ihtiyaç duymama, santral boyutlarının küçük olması ve hafif çevre kirliliği ile termik santrallerin hızlı bir şekilde inşa edilebilme imkanı. Aynı zamanda, gaz türbinlerinin elektrik üretim verimliliği düşüktür (%28-30), fabrika üretimleri buhar türbinlerine göre daha karmaşıktır, pahalı ve az bulunan yakıtlara ihtiyaç duyarlar. Bu koşullar aynı zamanda, gaz türbinlerinin enerji sisteminde pik ve genellikle otonom olarak başlatılan ve 500-1000 saat/yıl kurulu güce sahip üniteler olarak kullanılması için en rasyonel alanı da belirlemiştir. Bu tür kurulumlar için, rejenerasyonsuz veya baca gazı ısı rejeneratörü ile basit bir çevrimin tek şaftlı GTP'si şeklindeki bir tasarım şeması tercih edilir (Şekil 9.3, a, b). Böyle bir şema, büyük ölçüde fabrikada üretilen ve monte edilen kurulumun büyük basitliği ve kompaktlığı ile karakterize edilir. Elektrik yükü çizelgesinin yarı temel bölümünde çalışması planlanan güç gazı türbinlerinin, daha karmaşık bir tasarım şemasına göre gerçekleştirilmesi ekonomik olarak haklıdır (Şekil 9.3, c).

Pirinç. 9.2. Kapalı çevrimli bir gaz türbini ünitesinin şematik diyagramı:

Başkan Yardımcısı- Hava ısıtıcısı; GT- gaz türbini; R- yenileyici; VK-hava kompresörü; G- elektrik jeneratörü; PU- başlatma cihazı

Pirinç. 9.3. Yapısal şemalar çeşitli tipler GTÜ:

A- Rejenerasyon olmadan basit bir döngünün GTU'su; b - Egzoz gazlarının ısı rejeneratörü ile basit bir döngünün GTP'si; v- iki kademeli yakıt ısı beslemeli iki şaftlı GTU: T- yakıt tedariği; KVD. yeterlik- yüksek ve alçak basınçlı hava kompresörleri; GTVD, GTND - yüksek ve alçak basınçlı gaz türbinleri

Sovyetler Birliği'nde gaz türbini enerji santralleri, GT-25-700, GT-45-3, GT-100-750-2 gaz türbinleri ve gaz türbininin önünde 700 °C'lik bir başlangıç gaz sıcaklığına sahip diğer tiplerle çalışır. -950 °C Leningrad Metal Works, sırasıyla 950, 1100 ve 1250 °C başlangıç gaz sıcaklıklarında 125-200 MW kapasiteli yeni bir dizi gaz türbini için projeler geliştirdi. Açık çalışma döngüsü, tek şaftlı, rejeneratörsüz basit bir şemaya göre yapılırlar (Tablo 9.1). GT-100-750-2 LMZ gaz türbini tesisinin termal diyagramı Şek. 9.4, a ve santralin bu tür türbinlere sahip yerleşimi, Şek. 9.4b. Bu gaz türbinleri Krasnodar CHPP'de, GRES im. Klassona Mosenergo, Macaristan'ın Inot kentindeki en yüksek termik santralde Halk Cumhuriyeti ve benzeri.

Tablo 9.1

	Gaz türbini göstergeleri
Gaz türbini tesisi	Elektrik gücü, MW	Kompresör yoluyla hava tüketimi, kg/s	Kompresördeki sıkıştırma oranı	Gazların başlangıç sıcaklığı, o C	Elektrik verimliliği, %
GT-25-700*		194,5	4,7/9,7
GT-35-770			6,7		27,5
GTE-45-2**	54,3(52,9)		7,7		28(27,6)
GT-100-750-2M*			4,5/6,4	750/750
GTE-150
GTE-200			15,6
M9 7001 Genel Elektrik			9,6		30,7

* Türbin ve iki şaftlı kompresör; türbinli şaft ve yüksek basınçlı kompresör artan frekans rotasyon.

** Üzerinde çalışmak doğal gaz(sıvı gaz türbini yakıtı).

Pirinç. 9.4. Gaz türbini tesisi GT-100-750-2 LMZ:

A- termal şema: 1-8 - GTU yatakları; / - atmosferden gelen hava; III- Soğutma suyu; III- yakıt (doğal gaz); /V - giden gazlar; V - çalıştırma türbinine giden buhar (p=1.2 MPa, t=235°C); GSH- gürültü susturucu; KND - düşük basınçlı kompresör; İÇİNDE- hava soğutucuları; KVD- yüksek basınçlı kompresör; KSVD- yüksek basınçlı yanma odası; TVD- yüksek basınçlı türbin; KSND- düşük basınçlı yanma odası; TND- düşük basınçlı türbin; Başkan Yardımcısı- iç yatak; İÇİNDE- patojen; Cum- türbini başlatmak; APK - LPC'nin arkasında dalgalanma önleyici valfler; b - düzen (kesit): / - KND; 2-VO; 3 - HPC; 4 - KSVD; 5 - TVD; 6 - KSND; 7-TND; 8 - PT; 9 - baca; 10 - anti-dalgalanma valfi (APC); L-elektrik jeneratörü (G); 12- asma vinç; 13- hava temizleme filtreleri; 14 - gürültü bastırıcılar; 15 - kontrol sisteminin yağ pompaları; 16- ısıtma ısıtıcıları; /7 - egzoz gazı kanallarındaki sürgülü vanalar; 18 - yağ soğutucuları

Yerli gaz türbinleri için kullanılan sıvı gaz türbini yakıtı, santralde alkali metal tuzlarından filtrasyon ve yıkamaya tabi tutulur. Daha sonra vanadyum korozyonunu önlemek için yakıta bir magnezyum katkı maddesi eklenir. İşletme verilerine göre, bu tür yakıt hazırlama, gaz türbinlerinin akış yolunun kirlenmesi ve aşınması olmadan uzun süreli çalışmasına katkıda bulunur.

ATEP'in Rostov şubesi, GTU GTE-150-1100'e sahip bir pik gaz türbini elektrik santrali için standart bir tasarım geliştirdi. Şek. Şekil 9.5, sıvı gaz türbini yakıtı veya doğal gazı yakmak için tasarlanmış böyle bir gaz türbininin şematik bir termal diyagramını göstermektedir. Gaz türbini, basit bir açık şemaya göre yapılmıştır, gaz türbini ve kompresör rotorları, kurulum süresini ve işçilik maliyetlerini önemli ölçüde azaltan taşınabilir bir mahfazaya yerleştirilmiştir. Gaz türbin üniteleri santralin makine dairesine 36 açıklık ve 24 m blok hücre ile enlemesine yerleştirilmiş olup, baca gazları üç adet metal gaz egzoz bacası ile 120 m yüksekliğindeki bir bacaya boşaltılmaktadır.

Pirinç. 9.5. Gaz türbini tesisi LMZ GTE-150-1100'ün şematik diyagramı:

VK- yakıtın pnömatik atomizasyonu için yardımcı kompresör: Cum- buhar türbünü; R- hızlandırıcı cihaz bloğunun redüktörü; ED- yardımcı kompresör motoru GT- gaz türbini; T- GOST 10743-75'e karşılık gelen sıvı yakıt beslemesi = 42,32 MJ/kg (10 110 kcal/kg) CE- baca; APK- anti-dalgalanma valfi

Gaz türbini tesislerinin önemli bir özelliği, performanslarının dış havanın parametrelerine ve öncelikle sıcaklığına bağlı olmasıdır. Etkisi altında, kompresörden geçen hava akışı değişir, kompresörün ve gaz türbininin iç güçlerinin oranı ve sonuç olarak gaz türbininin elektrik gücü ve verimliliği değişir. MPEI, GTE-150'nin dış havanın sıcaklığına ve basıncına bağlı olarak sıvı gaz türbini yakıtı ve Tyumen doğal gazı üzerindeki çalışmasına ilişkin çok değişkenli hesaplamalar yaptı (Şekil 9.6, 9.7). Elde edilen sonuçlar, gaz türbininin önündeki gaz sıcaklığının artması ve dış hava sıcaklığının düşmesi ile gaz türbininin ısıl verimindeki artışı doğrulamaktadır. Sıcaklıkta =800°C'den =1100°C'ye artış, GTP'nin elektrik verimini = -40°C'de %3 ve = 40°C'de %19 artırır. Dış hava sıcaklığının +40'tan -40°C'ye düşürülmesi, gaz türbininin elektrik gücünde önemli bir artışa yol açar. Çeşitli başlangıç sıcaklıkları için bu artış %140-160'dır. GTU gücünün büyümesini dış hava sıcaklığındaki bir düşüşle sınırlamak ve elektrik jeneratörünün aşırı yüklenmesi olasılığını hesaba katmak için (TGV-200 tipinin dikkate alınması durumunda), aşağıdakilerden birini etkilemek gerekir: gaz türbini önündeki gazların sıcaklığını azaltarak yakıt tüketimini azaltır (eğriler 4 incirde. 9.6 ve 9.7) veya az miktarda egzoz gazını (%2-4) kompresör tarafından emilen hava ile karıştırarak dış hava sıcaklığında. GTU kompresörün giriş kılavuz kanadı (VNA) kapatılarak %100-80 yük aralığında sabit bir hava akışı da sağlanabilir.

Pirinç. 9.6. Gaz türbininin elektrik gücünün dış ortam sıcaklığına bağımlılığı:

1- =1100°C; 2- = 950°С; 3 - = 800 °С; 4- = ; - GTP'nin doğal gazla ilgili çalışması; sıvı yakıtla gaz türbini çalışması

Pirinç. 9.7. Gaz türbini ünitesinin elektrik verimliliğinin dış hava sıcaklığına bağımlılığı (bkz. Şekil 9.6'daki semboller)

Elektrik verimliliğindeki düşüş yönündeki değişiklik, özellikle 5-10 ° C'nin üzerindeki dış hava sıcaklıklarında önemlidir (Şekil 9.7). Dış hava sıcaklığının +15 C'den +40 C'ye çıkarılmasıyla birlikte gaz türbini önündeki gazların sıcaklığına ve yakılan yakıtın cinsine bağlı olarak bu verim %13-27 oranında azalmaktadır.

Dış hava sıcaklığındaki bir artış, gaz türbininin arkasındaki fazla hava oranını ve egzoz gazlarının sıcaklığını artırarak gaz türbininin enerji performansının bozulmasına katkıda bulunur.

Bir gaz türbini tesisi (GTU), bir binada bulunan bir güç türbini ve bir jeneratör olmak üzere iki ana bölümden oluşur. Yüksek sıcaklıktaki gaz akışı, güç türbininin kanatlarına etki eder (tork oluşturur). Bir ısı eşanjörü veya atık ısı kazanı yoluyla ısı geri kazanımı, tesisatın genel verimliliğini artırır.

GTU hem sıvı hem de gaz yakıtlarla çalışabilir. Normal çalışma modunda - gazda ve yedek (acil durum) modunda - otomatik olarak dizel yakıta geçer. Bir gaz türbini tesisinin optimum çalışma modu, birleşik ısı ve elektrik üretimidir. Gaz türbini hem temel modda hem de pik yükleri karşılamak için çalışabilir.

Sürekli yanma ve ana elemanlarının düzenlenmesi için basit bir gaz türbini tesisi

Basit bir gaz türbini tesisinin şematik bir diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir.

Resim 1. Gaz türbininin şematik diyagramı: 1 - kompresör; 2 - yanma odası; 3 - gaz türbini; 4 - elektrik jeneratörü

Kompresör 1, atmosferden havayı emer, belirli bir basınca sıkıştırır ve yanma odası 2'ye verir. Burada da sürekli olarak sıvı veya gaz yakıt sağlanır. Bu şemada yakıtın yanması sürekli olarak sabit basınçta gerçekleşir, bu nedenle bu tür GTP'lere gaz türbini sürekli yanma tesisleri veya sabit basınçta yanma ile GTP'ler denir.

Yakıtın yanması sonucu yanma odasında oluşan sıcak gazlar türbin 3'e girer. Türbin içinde gaz genişler ve içsel enerji mekanik işe dönüştürülmüştür. Egzoz gazları türbinden çevreye (atmosfer) çıkar.

Gaz türbini tarafından geliştirilen gücün bir kısmı kompresörün dönüşüne harcanır ve geri kalanı (faydalı güç) tüketiciye verilir. Kompresör tarafından tüketilen güç nispeten büyüktür ve basit şemalarda, çalışma ortamının orta sıcaklığında gaz türbininin faydalı gücünden 2-3 kat daha fazla olabilir. Bu, gaz türbininin toplam gücünün uzun süre gaz türbininin faydalı gücünden çok daha büyük olacağı anlamına gelir.

Gaz türbini yalnızca, yalnızca türbin tarafından tahrik edilen kompresörden alınan basınçlı havanın mevcudiyetinde çalışabileceğinden, GTU'nun kompresörün yardımıyla harici bir enerji kaynağından (marş motoru) çalıştırılması gerektiği açıktır. Yanma odası dönene kadar, belirli parametrelerde ve bir gaz türbininin çalışmasını başlatmak için yeterli miktarda gaz akmaya başlamayacaktır.

Yukarıdaki açıklamadan, bir gaz türbini tesisinin üç ana unsurdan oluştuğu açıktır: bir gaz türbini, bir kompresör ve bir yanma odası. Bu elemanların çalışma prensibini ve cihazını düşünün.

türbin. Şekil 2, basit bir tek kademeli türbinin bir diyagramını göstermektedir. Başlıca bölümleri; kılavuz kanatların 2 sabitlendiği türbinin 1 mahfazası (silindiri), şaft 5 üzerine monte edilmiş diskin 4 kenarı üzerindeki tüm çevre etrafına monte edilmiş çalışma bıçağı 3. Türbin şaftı yataklarda 6 döner. Şaftın mahfazadan çıktığı yerlere uç contaları (7) takılır ve türbin muhafazasından sıcak gazların sızması sınırlandırılır. Dönen tüm parçalar, türbinler (kanatlar, disk, mil) rotorunu oluşturur. Sabit kılavuz kanatlı ve contalı mahfaza, türbin statorunu oluşturur. Kanatlı bir disk bir çark oluşturur.

Şekil 2. Tek kademeli bir türbin şeması

Bir dizi kılavuz ve çalışma kanadının kombinasyonuna türbin aşaması denir. Yukarıdaki Şekil 3, böyle bir türbin aşamasının bir diyagramını göstermektedir ve aşağıda, silindirik bir türbinin kılavuz ve rotor kanatlarının bir kesiti bulunmaktadır. yüzeyler, ardından çizim düzlemine genişletildi.

Figür 3 Türbin aşaması diyagramı

Kılavuz kanatlar 1 enine kesitte nozül adı verilen daraltıcı kanallar oluşturur. Rotor kanatları (2) tarafından oluşturulan kanallar da genellikle konik bir şekle sahiptir.

Sıcak gaz yüksek tansiyon genişlediği ve buna karşılık gelen bir hız artışının meydana geldiği türbin memelerine girer. Sonuç olarak, gazın basıncı ve sıcaklığı düşer. Böylece türbin nozüllerinde gazın potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüştürülür. Memelerden çıktıktan sonra gaz, yönünü değiştirdiği çalışma bıçaklarının bıçaklar arası kanallarına girer. Gaz rotor kanatlarının etrafından aktığında, içbükey yüzeylerindeki basınç dışbükeyden daha fazladır ve bu basınç farkının etkisi altında pervane döner (Şekil 3'teki dönme yönü u oku ile gösterilmiştir) . Böylece, gazın kinetik enerjisinin bir kısmı, rotor kanatları üzerinde, rotor kanatlarının veya türbin diskinin mukavemeti nedeniyle kabul edilemeyecek kadar mekanik enerjiye dönüştürülür. Bu gibi durumlarda türbinler çok kademelidir. Çok kademeli bir türbinin diyagramı Şekil 4'te gösterilmiştir.

Şekil 4Çok kademeli bir türbin şeması: 1 yatak; 2 uç conta; 3 girişli boru; 4-gövde; 5 kılavuz kanat; 6 çalışma bıçağı; 7 rotorlu; Türbinin 8 çıkışlı borusu

Türbin, gazın kademeli olarak genişlediği seri olarak düzenlenmiş bir dizi bireysel aşamadan oluşur. Her aşamaya atfedilebilen basınç düşüşü ve sonuç olarak, böyle bir türbinin her aşamasındaki c1 hızı, tek kademeli olandan daha azdır. Adım sayısı, belirli bir çevre hızında ve istenen oran elde edilecek şekilde seçilebilir.

Kompresör. Çok kademeli bir eksenel kompresörün şeması Şekil 5'te gösterilmektedir.

Şekil 5Çok kademeli eksenel kompresör şeması: 1 giriş borusu; 2 uç conta; 3-rulmanlar; 4 girişli kılavuz kanat; 5 çalışma bıçağı; 6 kılavuz kanat; 7-kutu, 8-düzleştirici; 9 difüzör; 10 çıkışlı boru; 11 rotorlu.

ana oluşturan parçalar Bunlar: üzerine sabitlenmiş çalışma bıçakları 5 ile rotor 2, kılavuz kanatların 6 ve uç contaların 2 takılı olduğu yuva 7 (silindir) ve yataklar 3. Yerleştirilen bir sıra döner kanat ile bir sıra sabit kılavuz kanat kombinasyonu arkalarında kompresör aşaması denir. Kompresör tarafından emilen hava sırasıyla, Şekil 5'te gösterilen kompresörün aşağıdaki elemanlarından geçer: giriş borusu 1, giriş kılavuz kanadı 4, aşama grubu 5, 6, düzleştirici 8, difüzör 9 ve çıkış borusu 10.

Bu öğelerin amacını düşünün. Giriş branşman borusu, birinci dereceye girmeden önce akışa gerekli yönü vermesi gereken, atmosferden giriş kılavuz kanadına tekdüze bir hava beslemesi için tasarlanmıştır. Aşamalarda, mekanik enerjinin dönen kanatlardan hava akışına aktarılması nedeniyle hava sıkıştırılır. Son aşamadan itibaren hava, difüzöre girmeden önce akışa eksenel bir yön verecek şekilde tasarlanmış düzleştiriciye girer. Difüzörde, kinetik enerjisindeki azalma nedeniyle gazın sıkıştırılması devam eder. Çıkış borusu, difüzörden baypas boru hattına hava sağlamak için tasarlanmıştır. Kompresör bıçakları 1 (Şekil 6) bir dizi genişleyen kanal (difüzör) oluşturur. Rotor döndüğünde, hava kanatlar arası kanallara yüksek bir bağıl hızda girer (hareket eden kanatlardan gözlemlenen hava hızı). Hava bu kanallardan geçerken, bağıl hızdaki azalmanın bir sonucu olarak basıncı artar. Sabit kılavuz kanatlar (2) tarafından oluşturulan genişleyen kanallarda, kinetik enerjisinde karşılık gelen bir azalma ile birlikte hava basıncında daha fazla bir artış olur. Böylece kompresör aşamasındaki enerji dönüşümü, türbin aşamasına göre ters yönde gerçekleşir.

Şekil 6 Eksenel kompresör kademe diyagramı

Yanma odası

Yanma odasının amacı, basınçlı hava ortamında yakıtın yanması nedeniyle çalışma sıvısının sıcaklığını arttırmaktır. Yanma odasının şeması Şekil 7'de gösterilmektedir.

Şekil 7 Yanma odası

Memeden (1) püskürtülen yakıtın yanması, alev borusu (2) ile sınırlı olan odanın yanma bölgesinde meydana gelir. Bu bölge, yalnızca yakıtın tam ve yoğun yanması için gerekli olan miktarda hava alır (bu hava, birincil denir).

Yanma bölgesine giren hava, yakıtın hava ile iyi bir şekilde karışmasına katkıda bulunan girdaptan (3) geçer. Yanma bölgesinde gazların sıcaklığı 1300...2000°C'ye ulaşır. Gaz türbin kanatlarının mukavemet koşullarına göre, böyle bir sıcaklık kabul edilemez. Bu nedenle, odanın yanma bölgesinde üretilen sıcak gazlar, ikincil olarak adlandırılan soğuk hava ile seyreltilir. İkincil hava, alev borusu 2 ile gövde 4 arasındaki dairesel boşluktan akar. Bu havanın bir kısmı, pencerelerden 5 yanma ürünlerine girer ve geri kalanı, alev borusundan sonra sıcak gözlerle karıştırılır. Bu nedenle kompresör, yanma odasına yakıt yanması için gerekli olandan birkaç kat daha fazla hava sağlamalıdır ve türbine giren yanma ürünleri hava ile yüksek oranda seyreltilir ve soğutulur.

Şunları okumak faydalı olabilir: