Kombinerede kraftværker. Valg af en cyklus for et kombineret cyklusanlæg og et skematisk diagram af et CCGT

CCGT-installation designet til samtidig at omdanne energien fra to arbejdslegemer, damp og gas, til mekanisk energi. [GOST 26691 85] kombineret cyklusanlæg En enhed, der inkluderer stråling og konvektive varmeoverflader,... ...

Kombianlæg- en anordning, der omfatter stråling og konvektiv opvarmning overflader, der genererer og overophedes damp til driften af ​​en dampturbine ved at forbrænde organisk brændstof og genbruge varmen fra forbrændingsprodukter, der anvendes i en gasturbine i... ... Officiel terminologi

Kombianlæg- GTU 15. Kombinationsanlæg En installation designet til samtidig at omdanne energien fra to arbejdsvæsker, damp og gas, til mekanisk energi Kilde: GOST 26691 85: Termisk kraftteknik. Begreber og definitioner originaldokument 3.13 par... Ordbogsopslagsbog med vilkår for normativ og teknisk dokumentation

kombineret cyklus gasanlæg med intra-cyklus forgasning af biomasse- (afhængigt af den anvendte forgasningsteknologi når effektiviteten 36-45%) [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Emner: energi generelt EN biomasseintegreret forgasningsanlæg til kombineret cyklus ... Teknisk oversættervejledning

kombineret cyklus gasanlæg med in-cycle kulforgasning- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Emner: energi generelt EN forgasning kombineret cyklusanlæg ... Teknisk oversættervejledning

kombineret cyklus gasanlæg med in-cycle kulforgasning (CCP-VGU)- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Emner: energi generelt EN kulforgasningskraftværk integreret kulforgasningsanlæg med kombineret cyklus ... Teknisk oversættervejledning

kombineret cyklus gasanlæg med in-cycle forgasning af kul ved hjælp af luftblæsning- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Emner: energi generelt EN luftblæst integreret kulforgasning kombineret cyklusanlæg ... Teknisk oversættervejledning

kombineret cyklus gasanlæg med in-cycle forgasning af kul ved hjælp af oxygenblæsning- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Emner: energi generelt EN iltblæst integreret kulforgasningsanlæg ... Teknisk oversættervejledning

kombianlæg med efterbrænding- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Energiemner generelt EN kombineret kredsløbsanlæg med supplerende fyring ... Teknisk oversættervejledning

kombianlæg med ekstra brændstofforbrænding- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbog. 2006] Emner: energi generelt EN supplerende fyret kombianlæg ... Teknisk oversættervejledning

Introduktion

Kombinerede anlæg

Vurdering af den tekniske og økonomiske effektivitet af modernisering af gasturbine termiske kraftværker ved brug af kombineret cyklus teknologi

Økonomisk gennemførlighed af accelereret implementering af dampturbiner og gasturbiner ved opgradering af termiske kraftværker

En integreret tilgang til konstruktion og genopbygning af kraftværker ved hjælp af PU og CCGT

Afprøvning af tekniske løsninger på vores egne kraftværker er nøglen til pålidelig drift af kundens udstyr

Kondenserende kombineret kraftværk til pålidelig strømforsyning til industrielle forbrugere

Genopbygning af dampturbinekraftværker er en effektiv måde at genopruste energisektoren på

Erfaring med at drive en gas-dampturbinenhed GPU-16K med dampindsprøjtning.Kogeneration kombineret cyklus enheder til udskiftning af forældet udstyr på JSC Lenenergo's termiske kraftværk.

Forbedring af kraftværkernes driftsegenskaber

Sammenligning af en dampkraftenhed med en T-265 og en kraftenhed med to PGU-170T

Omfanget af implementering af CCGT og GTU på mellemlang sigt

Introduktion

I ethvert land er energi en grundlæggende sektor af økonomien, strategisk vigtig for staten. De tilsvarende vækstrater i andre sektorer af økonomien, stabiliteten af ​​deres arbejde og strømforsyningen afhænger af dens tilstand og udvikling. Energi skaber forudsætninger for anvendelse af nye teknologier og sikrer sammen med andre faktorer en moderne levestandard for befolkningen. Landets høje position på den internationale politiske arena er baseret på landets uafhængighed af eksterne, importerede energiressourcer, samt på det udviklede forsvarsvæbnede kompleks.

I industrien opnås elektrisk energi fra termisk energi ved mellemliggende at omdanne den til mekanisk arbejde. At omdanne varme til elektricitet med tilstrækkelig høj virkningsgrad, uden at det i mellemtiden omdannes til mekanisk arbejde, ville være et stort skridt fremad. Så ville der ikke være behov for termiske kraftværker, brugen af ​​termiske motorer på dem, som har relativt lav effektivitet, er meget komplekse og kræver ret kvalificeret pleje under drift. Moderne teknologi tillader endnu ikke skabelsen af ​​mere eller mindre kraftfulde installationer til at generere elektricitet direkte fra varme. Alle installationer af denne type kan indtil videre kun fungere i kort tid, eller ved ekstremt lave ydelser, eller ved lav effektivitet, eller afhænger af midlertidige faktorer som vejrforhold, tidspunkt på dagen mv. De kan i hvert fald ikke garantere tilstrækkelig stabilitet i landets energiforsyning.

Derfor kan termiske kraftværker ikke undvære varmemotorer. En lovende retning for energiudvikling er forbundet med gasturbine (GTU) og kombinerede cyklus (CCG) kraftværker af termiske kraftværker. Disse installationer har specielle designs af hoved- og hjælpeudstyr, driftstilstande og kontroller. CCGT-enheder, der kører på naturgas, er de eneste kraftværker, der leverer elektricitet med en elektrisk virkningsgrad på mere end 58 % i kondenserende driftstilstand.

I energisektoren er der implementeret en række CCGT termiske kredsløb, som har deres egne karakteristika og forskelle i den teknologiske proces. Der er en konstant optimering af både selve kredsløbene og forbedringen af ​​de tekniske egenskaber af dets komponenter og elementer. De vigtigste indikatorer, der karakteriserer kvaliteten af ​​driften af ​​et kraftværk, er dets produktivitet (eller effektivitet) og pålidelighed.

I dette arbejde lægges der særlig vægt på den praktiske side af problemstillingen, dvs. Hvor rentabel er brugen af ​​CCGT-enheder i energisektoren ud fra et økonomisk og miljømæssigt synspunkt?

Kombinerede cyklusanlæg ( GOST 27240-87)

Kombinerede kraftværker (i den engelsktalende verden bruges navnet kombineret kraftværk) er en relativt ny type generatorstationer, der opererer på gas eller flydende brændstof. Driftsprincippet for den mest økonomiske og udbredte klassiske ordning er som følger. Enheden består af to blokke: gasturbine (GTU) og dampkraft (PS) enheder. I en gasturbineenhed sikres turbineakslens rotation af forbrændingsprodukter - gasser - hidrørende fra forbrænding af naturgas, brændselsolie eller diesel. Forbrændingsprodukterne dannet i forbrændingskammeret i en gasturbineenhed roterer turbinerotoren, som igen roterer akslen på den første generator.

I den første, gasturbine, cyklus, overstiger effektiviteten sjældent 38%. Forbrændingsprodukter, der bruges i gasturbineenheden, men stadig holder en høj temperatur, kommer ind i den såkaldte spildvarmekedel. Der opvarmer de dampen til en temperatur og et tryk (500 grader Celsius og 80 atmosfærer) tilstrækkeligt til at drive en dampturbine, som en anden generator er tilsluttet. I den anden, damp-kraft-cyklus, bruges omkring 20% ​​af energien i det brændte brændstof. Samlet er effektiviteten af ​​hele installationen omkring 58%. Der er nogle andre typer kombinerede CCGT-enheder, men de gør ikke en forskel i moderne energiproduktion. Typisk bruges sådanne systemer af produktionsvirksomheder, når det er nødvendigt at maksimere produktionen af ​​elektrisk energi. Kraftvarme spiller i dette tilfælde en underordnet rolle og sikres ved at fjerne en del af varmen fra dampturbinen. Dampkraftenheder er veludviklede. De er pålidelige og holdbare. Deres enhedseffekt når 800-1200 MW, og effektivitetsfaktoren (effektivitet), som er forholdet mellem produceret elektricitet og brændværdien af ​​det anvendte brændstof, er op til 40-41%, og på de mest avancerede kraftværker i udlandet - 45-48 %. Gasturbineenheder (GTU'er) har også været brugt i energisektoren i lang tid. Dette er en helt anden type motor. I en gasturbinenhed komprimeres atmosfærisk luft til 15-20 atmosfærer, brændstof brændes i den for at danne højtemperaturforbrændingsprodukter (1200-1500 °C), som udvider sig i turbinen til atmosfærisk tryk. På grund af den højere temperatur udvikler turbinen cirka det dobbelte af den effekt, der kræves for at rotere kompressoren. Dets overskud bruges til at drive en elektrisk generator. Gasturbiner med en enhedskapacitet på 260-280 MW med en virkningsgrad på 36-38% drives i udlandet. Temperaturen på udstødningsgasserne i dem er 550-620 °C. På grund af den grundlæggende enkelhed af cyklussen og designet er omkostningerne ved gasturbineanlæg betydeligt lavere end for dampanlæg. De fylder mindre, kræver ikke vandkøling og starter hurtigt op og skifter driftstilstande. GTU'er er nemmere at vedligeholde og fuldt automatiserede.

Da gasturbinernes arbejdsmedium er forbrændingsprodukter, er det muligt at opretholde funktionaliteten af ​​de dele, der vaskes af dem, kun ved at bruge rene brændstoffer: naturgas eller flydende destillater

Gasturbiner udvikler sig hurtigt med stigende parametre, enhedseffekt og effektivitet. De er blevet mestret i udlandet og drives med de samme pålidelighedsindikatorer som dampkraftenheder.

Selvfølgelig kan varmen fra gasser, der udtømmes i en gasturbineenhed, bruges. Den nemmeste måde at gøre dette på er ved at opvarme vand til opvarmning eller ved at generere procesdamp. Mængden af ​​produceret varme viser sig at være lidt større end mængden af ​​elektricitet, og den samlede brændselsvarmeudnyttelsesfaktor kan nå op på 85-90%.

Der er en anden, endnu mere attraktiv, mulighed for at få denne varme til at virke. Det er kendt fra termodynamikken, at effektiviteten af ​​den mest avancerede cyklus af en varmemotor (den blev opfundet af Carnot for næsten 200 år siden) er proportional med forholdet mellem temperaturerne for varmetilførsel og -fjernelse. I en gasturbineenhed tilføres varme under forbrændingsprocessen. Temperaturen af ​​de resulterende produkter, som er arbejdsmediet for turbiner, er ikke begrænset af væggen (som i en kedel), gennem hvilken varme skal overføres, og kan være væsentligt højere. Køling af dele vasket af varme gasser er blevet mestret, hvilket giver dem mulighed for at holde deres temperaturer på et acceptabelt niveau.

I dampkraftværker må temperaturen på overophedet damp ikke overstige den tilladte temperatur for metalrørene i kedeloverhedere og sådanne ukølede komponenter som damprørledninger, manifolder, fittings - den er nu 540-565 °C, og i de mest moderne installationer - 600-620 °C. Men varmefjernelse i dampturbinernes kondensatorer udføres ved at cirkulere vand ved temperaturer tæt på omgivelsestemperaturen.

Disse egenskaber gør det muligt at øge effektiviteten af ​​elproduktionen væsentligt ved at kombinere højtemperaturforsyning (i gasturbineenheden) og lavtemperaturvarmefjernelse (i dampturbinens kondensator) i et kombineret cyklusanlæg (CCG) . For at gøre dette føres de gasser, der udtømmes i turbinen, ind i en spildvarmekedel, hvor der genereres damp og overophedes, som derefter kommer ind i dampturbinen. Den elektriske generator, der roteres af den, ved et konstant brændstofforbrug i gasturbinens forbrændingskammer, øger elproduktionen med 1,5 gange. Som et resultat er effektiviteten af ​​de bedste moderne CCGT-enheder 55-58%. Sådanne CCGT-anlæg kaldes binære, fordi de udfører en dobbelt termodynamisk cyklus: dampen i genvindingskedlen og driften af ​​dampturbinen produceres på grund af den varme, der tilføres i gasturbineanlæggets forbrændingskammer og allerede er udtømt i den øvre gasturbine cyklus.

Under hensyntagen til alle fordelene ved CCGT-enheder er den vigtigste opgave for den indenlandske energisektor omdannelsen af ​​adskillige dampkraftværker, der hovedsageligt opererer på naturgas, til kombinerede kraftværker.

De attraktive egenskaber ved sådanne CCGT-enheder, ud over høj effektivitet, er moderate specifikke omkostninger (1,5-2 gange lavere end dampkraftenheder med tilsvarende effekt), muligheden for konstruktion på kort (to år) tid, halvdelen af ​​behovet for kølevand, god manøvredygtighed .

Under hensyntagen til alle fordelene ved CCGT-enheder er den vigtigste opgave for den indenlandske energisektor omdannelsen af ​​adskillige dampkraftværker, der hovedsageligt opererer på naturgas, til kombinerede kraftværker. Ved teknisk omudstyrning af kraftværker er to muligheder for at skabe binære CCGT-enheder mulige.

Kombinerede anlæg producerer elektricitet og termisk energi. Et kombineret kredsløbsanlæg består af to separate blokke: dampkraft og gasturbine. Brændstoffet til indenlandske CCGT-enheder er naturgas, men det kan enten være naturgas eller produkter fra den petrokemiske industri, såsom brændselsolie. I kombianlæg er den første generator placeret på samme aksel med gasturbinen, som genererer elektrisk strøm på grund af rotorens rotation. Ved at passere gennem gasturbinen giver forbrændingsprodukterne den en del af deres energi og derefter kommer forbrændingsprodukterne ind i dampkraftværket, spildvarmekedlen, hvor der genereres vanddamp, der tilføres dampturbinen.

Opførelsen af ​​kombinerede cyklusanlæg (eller CCGT'er) har for nylig været hovedtendensen i udviklingen af ​​global og indenlandsk termisk energiteknik. En kombination af cyklusser baseret på gasturbiner, dvs. gasturbinenhed og dampturbinenhed (henholdsvis Brayton- og Rankine-cyklusser) giver et skarpt spring i kraftværkets termiske effektivitet, idet omkring to tredjedele af dets effekt kommer fra gasturbineenheden. Den damp, der genereres fra varmen fra gasturbinens udstødningsgasser, driver, som allerede nævnt, dampturbinen.

En generel idé om spildvarmekedler i en CCGT-ordning kan fås baseret på en kort beskrivelse af HRSG type HRSG:

Spildvarmekedlen af ​​HRSG-typen som en del af CCGT-enheden er designet til at producere overophedet damp med højt, mellem- og lavtryk ved at bruge varmen fra gasturbineenhedens varme udstødningsgasser.

HRSG spildvarmekedel er en lodret tromletype, med naturlig cirkulation i høj-, mellem- og lavtryksfordampningskredsløb, med egen bæreramme.

Udformningen af ​​spildvarmekedlen giver mulighed for forstart og operationel vandkemisk skylning af dampvandsvejen, samt bevarelse af kedlens indvendige overflader under nedlukninger.

Langs dampvandsvejen består spildvarmekedlens hydrauliske kredsløb af tre uafhængige kredsløb med forskellige trykniveauer:

lavtryksvej;

medium tryk kanal;

højtryksvej.

Opvarmningsfladerne på rørene (fordampere, overhedere osv.) i denne kedel er placeret vandret. Alle har et spoledesign af rørsystemer, som kombineres af samlere og ved hjælp af et udløbsrørledningssystem er forbundet til separatortromlen. Med dette design er termiske spændinger under belastningsændringer og opstart væsentligt lavere, rørpakker kan udvides frit, hvilket minimerer risikoen for klemning, hvilket fører til rørødelæggelse.

Varmevekslerrørene i HP-, SD- og LP-sektionerne er fremstillet med kontinuerlige finner, under hensyntagen til den konvektive karakter af varmeudveksling mellem varme gasser fra gasturbineenheden og varmevekslerfladerne. Finnerne er lavet af kulstofstål med en diameter på 62-68 mm og en tykkelse på 1 mm.

Systemet til rensning af damp fra dråber kedelvand er forenklet; det har ikke intra-tromle cykloner, som det findes på konventionelle dampkedler. Der er ledninger til periodisk udrensning fra tromlerne, men der er ingen specielle ledninger til periodisk udrensning af fordamperne fra de nederste punkter, hvor disse ledninger er mere relevante i forhold til fjernelse af ophobede slamformationer fra kedlen.

Fra tromlen kommer mættet damp ind i højtryks-overhederen.

Spildvarmekedlen HRSG arbejder på udstødningsgasserne fra enhedens gasturbine. Under bevægelsen af ​​røggasser er kedlens varmeflader placeret i følgende rækkefølge:

HP overhedning udgangstrin;

output genopvarmning fase;

den anden del af inputtrinnet til HP-overhederen;

genopvarmning input trin;

den første del af indløbsfasen af ​​HP-overhederen;

HP fordamper;

HP economizer anden fase;

SD overhedning;

LP overhedning;

HP economizer første fase;

LED-fordamper;

LED economizer, output del af det første trin / HP economizer, output del af det første trin;

LP fordamper;

economizer SD indløb del af den første fase / economizer HP indløb del af den første fase;

kondensvarmer (LP economizer).

En lyddæmper og et spjæld er monteret i udstødningsdelen af ​​kedlen for at forhindre, at nedbør kommer ind i kedlen under stilstand.

Mere detaljerede oplysninger om denne spildvarmekedel kan findes i vores eksempel "

Desværre har overgangen til opførelse af kombinerede varme- og kraftværker (CCGT'er) i stedet for dampturbiner ført til et endnu kraftigere fald i opvarmningen i den samlede energiproduktion. Dette fører igen til en stigning i BNP's energiintensitet og et fald i indenlandske produkters konkurrenceevne samt en stigning i omkostningerne til boliger og kommunale tjenester.

¦ høj effektivitet af elproduktion ved CCGT CHPP ved hjælp af kondensationscyklussen op til 60 %;

¦ vanskeligheder med at lokalisere CCGT-kraftvarmeværker i tætte byområder samt en stigning i brændstofforsyningen til byer;

¦ ifølge den etablerede tradition er CCGT-kraftvarmeanlæg, ligesom dampturbinestationer, udstyret med T-type varmeturbiner.

Opførelse af termiske kraftværker med type P-møller, startende i 1990'erne. sidste århundrede, blev praktisk talt stoppet. I før-perestrojka-tiden kom omkring 60% af byernes varmebelastning fra industrivirksomheder. Deres behov for varme til at udføre teknologiske processer var ret stabilt hele året. I løbet af timerne morgen og aften maksimalt strømforbrug i byer blev spidsbelastninger i strømforsyningen udjævnet ved at indføre passende regimer til begrænsning af forsyningen af ​​elektrisk energi til industrivirksomheder. Installationen af ​​P-type turbiner på kraftvarmeværket var økonomisk berettiget på grund af deres lavere omkostninger og mere effektive forbrug af energiressourcer sammenlignet med T-type turbiner. damp-gas energiressource brændstof

I løbet af de seneste 20 år har energiforsyningsregimet i byerne på grund af et kraftigt fald i industriproduktionen ændret sig markant. I øjeblikket fungerer byens termiske kraftværker efter en varmeplan, hvor sommervarmebelastningen kun er 15-20% af den beregnede værdi. Den daglige tidsplan for elforbrug er blevet mere ujævn på grund af befolkningens medtagelse af elektrisk belastning i aftentimerne, hvilket er forbundet med en byge af vækst i at udstyre befolkningen med elektriske husholdningsapparater. Derudover viste det sig umuligt at udjævne energiforbrugsplanen ved at indføre passende restriktioner for industrielle forbrugere på grund af deres lille andel af det samlede energiforbrug. Den eneste ikke særlig effektive måde at løse problemet på var at reducere aftenmaksimum ved at indføre nedsatte takster om natten.

Derfor, i dampturbine termiske kraftværker med P-type turbiner, hvor produktionen af ​​termisk og elektrisk energi er strengt forbundet, viste brugen af ​​sådanne turbiner sig at være urentabel. Modtryksturbiner produceres nu kun med lav effekt for at øge driftseffektiviteten af ​​bydampkedelhuse ved at overføre dem til kraftvarmetilstand.

Denne etablerede tilgang blev også bevaret under opførelsen af ​​CCGT kraftvarmeværket. Samtidig er der i damp-gas-kredsløbet ikke noget strengt forhold mellem forsyningen af ​​termisk og elektrisk energi. På disse stationer med P-type møller kan dækning af aftenen maksimal elektrisk belastning opnås ved midlertidigt at øge forsyningen af ​​elektricitet i gasturbinens kredsløb. En kortvarig reduktion af varmeforsyningen til varmesystemet påvirker ikke varmekvaliteten på grund af bygningers og varmenettets varmelagrende kapacitet.

Det skematiske diagram af en CCGT-kraftvarmeenhed med modtryksturbiner omfatter to gasturbiner, en spildvarmekedel, en P-type turbine og en peak-kedel (fig. 2). Peak-kedlen, som kan installeres uden for CCGT-stedet, er ikke vist i diagrammet.

Fra Fig. 2 ses det, at CCGT-enheden i et termisk kraftværk består af en gasturbinenhed bestående af en kompressor 1, et forbrændingskammer 2 og en gasturbine 3. Udstødningsgasserne fra gasturbineenheden ledes til spildvarmen kedel (HRB) 6 eller til bypassrøret 5, afhængigt af portens 4 position, og passerer gennem en række varmevekslere, hvori vand opvarmes, damp udskilles i lavtrykstromler 7 og højtrykstromler 8 , og sendes til en dampturbinenhed (STU) 11. Desuden kommer mættet lavtryksdamp ind i det mellemliggende rum af STU'en, og højtryksdamp forvarmes i en spildvarmekedel og sendes til hovedet af STU'en. Dampen, der forlader STU'en, kondenseres i opvarmningsvandsvarmeveksleren 12 og sendes af kondensatpumper 13 til gaskondensatvarmeren 14 og sendes derefter til aflufteren 9 og fra denne til HRSG.

Når varmebelastningen ikke overstiger basisen, kører stationen helt efter varmeplanen (ATEC = 1). Hvis varmebelastningen overstiger basisbelastningen, tændes spidskedlen. Den nødvendige mængde elektricitet kommer fra eksterne produktionskilder gennem byens elektriske netværk.

Imidlertid er situationer mulige, når behovet for elektricitet overstiger mængden af ​​dets forsyning fra eksterne kilder: på frostklare dage med en stigning i elforbruget af husholdningsvarmeapparater; i tilfælde af ulykker på produktionsanlæg og elektriske netværk. I sådanne situationer er gasturbinernes kraft i den traditionelle tilgang tæt knyttet til spildvarmekedlens ydeevne, som igen er dikteret af behovet for termisk energi i overensstemmelse med opvarmningsskemaet og kan være utilstrækkelig til at tilfredsstille den øgede efterspørgsel efter elektricitet.

For at dække den resulterende mangel på elektricitet går gasturbinen delvist over til at udlede affaldsforbrændingsprodukter direkte i atmosfæren ud over spildvarmekedlen. Således overføres CCGT CHP-enheden midlertidigt til en blandet tilstand - med damp-gas- og gasturbinecyklusser.

Det er kendt, at gasturbineenheder har høj manøvredygtighed (hastighed for at opnå og aflade elektrisk strøm). Derfor skulle de tilbage i sovjettiden bruges sammen med pumpede lagerstationer for at udjævne strømforsyningsregimet.

Derudover skal det bemærkes, at den effekt, de udvikler, stiger med et fald i udelufttemperaturen, og det er ved lave temperaturer på den koldeste tid af året, at det maksimale strømforbrug observeres. Dette er vist i tabellen.

Når effekten når mere end 60 % af den beregnede værdi, er emissionerne af skadelige gasser NOx og CO minimale (fig. 3).

I løbet af mellemopvarmningsperioden, for at forhindre en reduktion i gasturbinernes effekt med mere end 40%, er en af ​​dem slukket.

Forøgelse af energieffektiviteten af ​​termiske kraftværker kan opnås gennem centraliseret køleforsyning til byernes mikrodistrikter. I tilfælde af nødsituationer ved et CCGT CHPP, er det tilrådeligt at bygge laveffekt gasturbineenheder i separate bygninger.

I områder med tæt byudvikling af store byer, når man rekonstruerer eksisterende termiske kraftværker med dampturbiner, der har opbrugt deres levetid, er det tilrådeligt at skabe et kombineret cykluskraftværk med R-type turbiner. frigives arealer optaget af kølesystemet (køletårne ​​mv.), som kan bruges til andre formål.

Sammenligning af CCGT CHPP med modtryksturbiner (type P) og CCGT CHPP med kondenserende ekstraktionsturbiner (type T) giver os mulighed for at lave følgende konklusioner.

• 1. I begge tilfælde afhænger brændselseffektivitetsfaktoren af ​​andelen af ​​elproduktion baseret på termisk forbrug i den samlede produktionsvolumen.
• 2. I CCGT-kraftvarmeværker med T-type turbiner forekommer tab af termisk energi i kondensatkølekredsløbet hele året; de største tab sker om sommeren, hvor mængden af ​​varmeforbrug kun er begrænset af varmtvandsforsyningen.
• 3. I CCGT-kraftvarmeværker med R-møller falder værkets virkningsgrad kun i et begrænset tidsrum, når det er nødvendigt at dække den resulterende mangel på strømforsyning.
• 4. Gasturbiners manøvreegenskaber (belastnings- og afkastningshastigheder) er mange gange højere end dampturbiners.

For betingelserne for konstruktion af stationer i centrum af store byer er CCGT CHPP'er med modtryksturbiner (type P) således overlegne i forhold til kombinerede cyklus CHPP'er med kondensudvindingsturbiner (type T) i alle henseender. Deres placering kræver et væsentligt mindre areal, de bruger brændstof mere økonomisk og deres skadelige påvirkning af miljøet er også mindre.

Men for dette er det nødvendigt at foretage passende ændringer i de lovgivningsmæssige rammer for design af kombinerede cyklus tankstationer.

De seneste års praksis viser, at investorer, der bygger CCGT-kraftvarmeværker i forstæder i ret frie områder, prioriterer elproduktion, og de betragter varmeforsyning som en sideaktivitet. Dette forklares af det faktum, at effektiviteten af ​​stationer, selv i kondenstilstand, kan nå 60%, og konstruktionen af ​​varmeledninger kræver ekstra omkostninger og adskillige godkendelser fra forskellige strukturer. Som følge heraf kan opvarmningskoefficienten for ATPP være mindre end 0,3.

Når et CCGT-kraftvarmeanlæg designes, er det derfor uhensigtsmæssigt for hver enkelt station at inkludere den optimale værdi af ACHP i den tekniske løsning. Opgaven er at finde den optimale andel af varme i hele byens varmeforsyning.

I dag er konceptet med at bygge kraftige termiske kraftværker på steder, hvor der produceres brændstof, langt fra store byer, udviklet i sovjettiden, igen blevet relevant. Dette er dikteret både af en stigning i andelen af ​​brugen af ​​lokale brændstoffer i det regionale brændstof- og energikompleks og af skabelsen af ​​nye designs af varmerørledninger (luftlægning) med et næsten ubetydeligt fald i temperaturpotentialet under kølevæsketransport.

Sådanne termiske kraftværker kan skabes enten på basis af en dampturbinecyklus med direkte forbrænding af lokalt brændstof eller en kombineret cyklus gascyklus ved hjælp af gas opnået fra gasproduktionsanlæg.

Kombinerede kraftværker kaldes kraftværker, hvor varmen fra en gasturbines udstødningsgasser bruges direkte eller indirekte til at generere elektricitet i dampturbinens kredsløb. Det adskiller sig fra dampkraft- og gasturbineanlæg ved sin øgede effektivitet.

Skematisk diagram af et gasanlæg med kombineret cyklus (fra Fominas foredrag).

GT EG damp

kompressor spildvarmekedel K

luft EG

fødevand

KS – forbrændingskammer

GT – gasturbine

K – kondenserende dampturbine

EG – elektrisk generator

Et kombineret kredsløbsanlæg består af to separate enheder: dampkraft og gasturbine.

I en gasturbinenhed roteres turbinen af ​​gasformige produkter fra brændstofforbrænding. Brændstoffet kan enten være naturgas eller petroleumsprodukter (brændselsolie, diesel). Den første generator er placeret på samme aksel som turbinen, som genererer elektrisk strøm på grund af rotorens rotation. Når de passerer gennem en gasturbine, giver forbrændingsprodukterne den kun en del af deres energi og har stadig en høj temperatur ved udgangen fra gasturbinen. Fra udgangen af ​​gasturbinen kommer forbrændingsprodukter ind i dampkraftværket, spildvarmekedlen, hvor vand og den resulterende vanddamp opvarmes. Temperaturen af ​​forbrændingsprodukterne er tilstrækkelig til at bringe dampen til den tilstand, der er nødvendig til brug i en dampturbine (røggastemperaturen på ca. 500 grader Celsius gør det muligt at opnå overophedet damp ved et tryk på ca. 100 atmosfærer). Dampturbinen driver en anden elektrisk generator.

Udsigter for udvikling af PSU (fra Amethystovs lærebog).

1. Et kombineret anlæg er den mest økonomiske motor, der bruges til at generere elektricitet. En enkeltkreds CCGT med en gasturbinenhed med en starttemperatur på ca. 1000 °C kan have en absolut virkningsgrad på ca. 42%, hvilket vil være 63% af CCGT's teoretiske virkningsgrad. Effektiviteten af ​​en 3-kreds CCGT enhed med mellemliggende dampoverhedning, hvor gastemperaturen foran gasturbinen er på niveauet 1450 °C, når allerede i dag 60 %, hvilket er 82 % af det teoretisk mulige niveau. Der er ingen tvivl om, at effektiviteten kan øges endnu mere.

2. Et kombianlæg er den mest miljøvenlige motor. Det skyldes først og fremmest den høje virkningsgrad - når alt kommer til alt, bliver al den varme indeholdt i brændstoffet, som ikke kunne omdannes til elektricitet, frigivet til miljøet, og dets termiske forurening opstår. Derfor vil reduktionen i termisk emission fra et CCGT sammenlignet med et dampkraftværk være præcis i den grad, at brændstofforbruget til elproduktion er lavere.

3. Et kombianlæg er en meget manøvredygtig motor, som kun en autonom gasturbine kan sammenlignes med i manøvredygtighed.

4. Med den samme effekt af dampkraft og kombinerede termiske kraftværker er CCGT-anlæggets kølevandsforbrug cirka tre gange mindre.

5. CCGT har en moderat pris for en installeret kraftenhed, som er forbundet med et mindre volumen af ​​konstruktionsdelen, fraværet af en kompleks elkedel, en dyr skorsten, et regenerativt varmesystem til fødevand, brugen af ​​en enklere dampturbine og et teknisk vandforsyningssystem.

6. CCGT-enheder har en væsentlig kortere konstruktionscyklus. CCGT-enheder, især enkeltakslede, kan introduceres i etaper. Dette forenkler investeringsproblemet.

Kombinerede anlæg har praktisk talt ingen ulemper; snarere bør vi tale om visse restriktioner og krav til udstyr og brændstof. De pågældende installationer kræver brug af naturgas. For Rusland, hvor andelen af ​​relativt billig gas, der bruges til energi, overstiger 60 %, og halvdelen af ​​den bruges af miljømæssige årsager på termiske kraftværker, er der alle muligheder for at opføre et kombineret gasanlæg.

Alt dette tyder på, at konstruktionen af ​​CCGT-anlæg er den fremherskende trend inden for moderne termisk kraftteknik.

Effektiviteten af ​​en genvindingstype CCGT-enhed:

ηPGU = ηGTU + (1- ηGTU)*ηKU*ηPTU

STU - dampturbinenhed

HRSG – spildvarmekedel

Generelt er effektiviteten af ​​en CCGT-enhed:

Her - Qgtu er mængden af ​​varme, der leveres til gasturbineenhedens arbejdsvæske;

Qpsu er mængden af ​​varme, der tilføres dampmediet i kedlen.

1. Principielle termiske diagrammer over damp- og varmeforsyning fra termiske kraftværker. Varmekoefficient α for kraftvarmeværk. Metoder til dækning af spidsvarmebelastning på termiske kraftværker,

CHP (kraftvarmeværker)- designet til centraliseret forsyning af varme og elektricitet til forbrugerne. Deres forskel fra IES er, at de bruger varmen fra damp, der udtømmes i turbiner til behov for produktion, opvarmning, ventilation og varmtvandsforsyning. På grund af denne kombination af el- og varmeproduktion opnås betydelige brændstofbesparelser sammenlignet med separat energiforsyning (elproduktion ved CPP'er og termisk energi ved lokale kedelhuse). Takket være denne kombinerede produktionsmetode opnår kraftvarmeværker en ret høj effektivitet, der når op til 70%. Derfor er kraftvarmeværker blevet udbredt i områder og byer med højt varmeforbrug. Et kraftvarmeværks maksimale effekt er mindre end et kraftvarmeværks.

Kraftvarmeværker er bundet til forbrugerne, pga Radius for varmeoverførsel (damp, varmt vand) er cirka 15 km. Forstadskraftvarmeværker transmitterer varmt vand ved en højere begyndelsestemperatur over en afstand på op til 30 km. Damp til produktionsbehov med et tryk på 0,8-1,6 MPa kan transmitteres over en afstand på højst 2-3 km. Med en gennemsnitlig varmebelastningstæthed overstiger effekten af ​​termiske kraftværker normalt ikke 300-500 MW. Kun i store byer som Moskva eller St. Petersborg med en høj varmebelastningstæthed giver det mening at bygge stationer med en kapacitet på op til 1000-1500 MW.

Effekten af ​​det termiske kraftværk og typen af ​​turbogenerator vælges i overensstemmelse med varmekravene og parametrene for den damp, der bruges i produktionsprocesser og til opvarmning. De mest anvendte er turbiner med en og to justerbare dampudsugninger og kondensatorer (se figur). Justerbare valg giver dig mulighed for at regulere produktionen af ​​varme og elektricitet.

CHP-tilstanden - dagligt og sæsonbestemt - bestemmes hovedsageligt af varmeforbruget. Stationen fungerer mest økonomisk, hvis dens elektriske effekt matcher varmeydelsen. I dette tilfælde kommer der en minimal mængde damp ind i kondensatorerne. Om vinteren, når efterspørgslen efter varme er maksimal, ved designlufttemperaturen i industrivirksomheders driftstid, er belastningen af ​​kraftvarmegeneratorer tæt på den nominelle. I perioder, hvor varmeforbruget er lavt, for eksempel om sommeren, samt om vinteren, hvor lufttemperaturen er højere end den beregnede temperatur og om natten, falder den elektriske effekt fra det termiske kraftværk svarende til varmeforbruget. Hvis elsystemet har brug for elektrisk strøm, skal det termiske kraftværk skifte til blandet tilstand, hvilket øger strømmen af ​​damp ind i lavtryksdelen af ​​turbinerne og ind i kondensatorerne. Samtidig falder kraftværkets effektivitet.

Maksimal elproduktion fra varmeværker "på varmeforbrug" er kun mulig, når der arbejdes sammen med kraftige CPP'er og vandkraftværker, som påtager sig en betydelig del af belastningen i timer med reduceret varmeforbrug.

komparativ analyse af metoder til regulering af varmebelastning.

Kvalitetsregulering.

Fordel: stabil hydraulisk tilstand af varmenetværk.

Fejl:

■ lav pålidelighed af kilder til maksimal termisk effekt;

■ behovet for at bruge dyre metoder til behandling af efterfyldningsvand til varmenettet ved høje kølevæsketemperaturer;

■ øget temperaturplan for at kompensere for vandudtag til varmtvandsforsyning og den tilhørende reduktion i elproduktion fra varmeforbrug;

■ stor transportforsinkelse (termisk inerti) ved regulering af varmeforsyningssystemets termiske belastning;

■ høj intensitet af korrosion af rørledninger på grund af driften af ​​varmeforsyningssystemet i det meste af opvarmningsperioden med kølevæsketemperaturer på 60-85 °C;

■ udsving i den indre lufttemperatur på grund af brugsvandsbelastningens indflydelse på driften af ​​varmesystemer og det forskellige forhold mellem brugsvands- og varmebelastninger blandt abonnenter;

■ reduktion i kvaliteten af ​​varmeforsyningen ved regulering af kølevæskens temperatur baseret på den gennemsnitlige udelufttemperatur over flere timer, hvilket fører til udsving i den indre lufts temperatur;

■ ved variable netværksvandtemperaturer bliver betjeningen af ​​kompensatorer betydeligt vanskeligere.