Газ турбиналы жылу тәсілдеме қондырғылары

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 18 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
Газ турбиналы электрстанцияларына жалпы сипаттама ... ... ... ... ... ... .. ... ..4
Газ турбиналы қондырғылардың сипаттамалары ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... 4
ГТҚ жұмыс істеу принципі. Жылулық схемасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10
Қазіргі заманғы газ турбиналы қондырғылары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 12
Газ турбиналы жылу тәсілдеме қондырғылары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .14
Газ турбиналардың түрлері және құрылысының ерекшіліктері ... ... ... ... ..17
Газ турбина бөлшектерінің құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...18
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..21
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... .22

КІРІСПЕ

Газ турбиналық электр станциясы - электр тоғын және жылулық энергияны генерациялайтын жаңа заманғы , жоғары технологиялық қондырғы. Газ турбиналық электр станциясының негізін электр генераторымен механикалық байланысқан және басқару жүйесімен бір энергетикалық кешенге біріктірілген күштік агрегаттар - бір немесе бірнеше Газ турбиналық қозғалтқыштар құрайды. Газ турбиналық электр станциясы 20 кВт-тан жүздеген мВт электр қуатына ие бола алады. Газ турбиналық электр станциясы тұтынушыға электр қуатына қатысты - 1:2 коэффицентімен бірталай мөлшерде жылулық энергияны бере алады.
Газ турбиналық электр станциясы жоғары маневрлік сапаларға, төмен меншікті ақша саламына және қатысты жоғары меншікті отынды қолдануға ие.

Газ турбиналы электрстанцияларына жалпы сипаттама
Газ турбиналы электр станциялары қуатына байланысты электр энергиясымен қатар жылу энергиясын өндіру үшін тағайындалады, сонымен қатар үлкен емес елдімекендерді жарықтандыру және жылыту, өнеркәсіп орындарын энергиямен қамтамасыз ету үшін падаланылады. Қазіргі уақытта 10- 100 МВт қуатты газ турбиналы (ГТЭС) электрстанциялары іске қосылуда. Олар дербес электр энергиясының көзі бола алады немесе жылу электр орталықтарына толықтырушы болып келеді. Өндірісітік немесе тұрмыстық объектілерді электр энергиясымен қамтамасыз ету үшін резервті немесе негізгі қорек көзі ретінде ГТҚ-ын кез келген климаттық жағдайларда пайдалануға беріледі. Мұндай электр станцияларын солтүстік өңірлерде салу құрылыс, пайдалану және электр тораптарына кетеітн амалдарын айтарлықтай азайтуға мүкіндік береді. Ал, орталық аудандарда салу- электр және жылумен жабдықтауда сенімділікті арттырады. Аз қуатты ГТЭС блокты контейнерлі принцип бойынша салынған шағын жабдықты стационарлы қондырғы. Басқа сөзбен айтқанда, электрэнергиясын өндіретін және өңделген газдардан алынатын жылуды қайта пайдаландыратын
ГТЭС-ы. Газ турбиналы электрстанцияларының негізгі блогы - басты энергоблок, алайда үлгіге байланысты ол компрессор, жылуды екіншілік пайдалануға мүмкіндік беретін жылуалмастырғыш, отындық газды дайындайтын қондырғымен және т.б. толықтырылады. Сонымен қатар, оны іске қосқанда тікелей пайданылатын дизельді қозғалтқышпен толықтырылады. ГТЭС-ның энергоблогы газ турбиналы қондырғы мен электр энергиясын өндіретін генератордан тұрады. Сонымен қатар энергоблок әртүрлі автоматтандыру және басқару жүйесі, фильтр, маймен жабдықтау жүйесінен және басқа да компоненттерден тұрады.

Газ турбиналы қондырғылардың сипаттамалары
Газ турбиналы қондырғылардың артықшылықтары:
а) Газ турбиналы қондырғылар құрылысы бойынша өте жеңіл болып табылады.
б) Қондырғы судың аз шығынын қажет етеді. Тек мойынтірекке өтетін май салкындатуға жұмсалады.
с) Тағы бір ерекшелігіне турбо агрегаттың іске тез косылуын жатқызамыз. Қуатты қондырғыларды салқын жағдайдан жүктеме қабылдағанға қосу 15-18 минутқа созылады. Ал бу турбиналарында қосу бірнеше сағатқа созылады.
Кемшіліктеріне келетін болсақ:
1) Қондырғы пайдалы қуат өндіру үшін газдың бастапқы температурасы 550°С - ден жоғары болуы қажет, нақтырақ айтканда өте жоғары. Бұл жағдай газ турбиналарын тәжірибелі орындауында қиындықтар туғызады және ыстыққа төзімді материалдарды қажет етеді. Сонымен қатар арнаулы салкындату жүйелерінсіз жұмыс жасамайды.
2) Ауа сығымдағышының жетегіне турбина өндіретін барлық қуатының 50-70-% жұмсалады, сондықтан да газ турбиналы қондырғының пайдалы қуаты турбинаның нақты қуатына қарағанда аса жоғары мөлшерде кем болады.
3) Газ турбинді қондырғыларда қатты отынды қолдануға болмайды. Олар үшін отынның негізгі түрі болып - табиғи газ бен сапалы керосин қолданылады. Мазут болса арнаулы дайындықтардан өтуге тиіс.
4) Жұмыс кезіндегі өте үлкен деңгейдегі гүріл, оның деңгейі бу турбиналы қондырғыларындағы шуыл деңгейінен асады.
Газ турбиналы электрстанцияларының негізгі артықшылықтары:
- ГТЭС аса сенімді. Орташа есеппен 100-130 мың сағат жұмыс жасайды. Көптеген ГТҚ-ын жабдықтаушылар капиталды жөндеу жұмыстарын сол жерде жасайды, жеке түйіндер алмастыруды заводқа тасымалдауынсыз жасайды. Ол жабдықтарға кететін шығындарды айтарлықтай төмендетеді. Тағы да бір артықшылығы қанағаттандырарлық моторлы қондырғылар ресурсы мен жағын майының аз шығыны (шамамен тәулігіне 1 литр). Қуаттың кезкелген 0-100% диапазонында апатсыз жұмыс жасауы, сумен салқындату жүйесінің болмауы, күкүрт қоспалы газбен жұмыс жасауы- осылардың барлығы төменгі қуатты ГТҚ-ын таңдауға үлкен мүмкіндіктер береді, ал 30 МВт-тан жоғары қуатта үнемді етеді;
- ГТҚ өзіндік ПӘК 40% құрайды, ал өңделетін газдарды қайта пайдалану ол көрсеткішті айтарлықтай көтерді. Мұнда айта кететін жағдай, бу турбиналы қондырғылардың жалпы ПӘК 50% жеткізеді. Салыстырмалы түрде, жеке жұмыс жасап тұрған бу турбиналы қондырғылардың ПӘК-і 33- 40% шегінде, ал газ турбиналы қондырғыларды 28-42% болады.
- жоғарыда айтып кеткендей газ турбиналы қондырғылар шағын көлемді болып келеді, сәйкесінше құрылыс уақытын қысқартады. Қарапайым циклді газ турбиналы қондырғылары индустрияда үлкен капиталды салымдарды қажет етпейді, және де жоғары және төменгі қуатты болып шығарыла береді. Монтажды жұмыстарының толық процессі бір аптаның көлемінде жүргізіледі, ал бу турбиналы қондырғыларда бір жылдың көлемінде жүргізіледі. Бұл көрсеткіш тағы да ГТҚ үнемділігін көрсетеді. Тағы да негізгі артықшылығына бірнеше минуттың ішінде іске қосады және істен шығарылады.
- ГТЭС едәуір экологиялық станция, соңғы кезде осы көрсеткішке үлкен көңіл аударылуда. ГТҚ қондырғыларды қолданудың жағымды факторы- оларды адам тұратын жерлерде зиянсыз пайдалану , себебі оларда зиянды 11 заттардың көлемі минималды және 9 - 25 ppm (ағыл. Parts per million) деңгейінде. Мұндай өте жақсы экологиялық көрсеткіштері ГТҚ-ды ешқандай қиындықсыз адам тұратын өңірлерге жақын орналастыруға мүмкіндік береді.
- ГТЭС толық автоматтандырылған жүйеде жұмыс жасай алады, барлық жабдықтардың немесе станцияның негізгі түйіндерінің толық диагностикадан өтуі, басқарудың қарапайымдылығы, қызмет ету персоналының аздығы ГТҚ- ды әртүрлі жағдайда қиындықтардың ең тиімді шешім ретінде көрсетеді.
Энергетикалық газ турбиналы қондырғылар бу турбиналарына қарағанда едәуір жаңа болып келеді. Ең алғашқы 4МВт ГТҚ 1939 жылы іске қосылған. Газ турбиналы қозғалтқыштардың әрі қарай дамып, танымал болуының себебі олардың авиацияда кең қолданысқа ие болуы. Энергетика саласында газ турбиналы қондырғылар толығымен 1980 жылдан бастап орын алды, нақтырақ айтсақ, 100 МВт-тан жоғары қуатты және жоғары бастапқы температуралы агрегаттардың пайда болып, құрамдастырылған циклді бу турбиналы қондығыларда ГТҚ газды утилизациалаудан кейін ПӘК жоғарылағаннан кейін кең пайдаланысқа ие болды.
Қазіргі таңда ГТҚ-ы маңызды болып келеді, себебі олардың артықшылықтары айқын көрсетілген. 1.1 кестеде көрсетілген ГТҚ-ның көрсеткіштері қарапайым термодинамикалық циклде орнатылған. Газдың жоғары мәніндегі сенімділік, ұзақ мерзімді қызмет ету рационалды құрастыру және технолгиялық даярлау, турбина бөлшектерінің эффективті салқындату жүйесі арқылы жүзеге асырылады. Жоғары технико- экономикалық жетістіктер және экологиялық көрсеткіштерге жету үшін- ПӘК, өзіндік құн, жөндеу шығындары, азот оксидтерінің атмосфераға шығарылуы- газдың бастапқы температурасын және құрамдастырылған және автономды цикл үшін сығымдау дәрежесін оңтайландырады, аэродинамика және жану облыстарындағы ең соңғы жетістіктерді пайдаланады.
Жиырмасыншы ғасырдың 90- жылдары АҚШ және Жапон елдерінің қаржыландыруымен жүргізілген бағдарламалар нәтижесіде қуатты тұйықталған бу салқындатқышты ГТҚ құрастырылды. Ауамен салыстырғанда бу- тиімді жылу тасымалдағыш: жылу сыйымдылығы мен жылуберіштік коэффициенті жоғары. Және де термодинамикалық бу жүйелері ауалы жүйелерге қарағанда тиімді болып келеді, себебі олардан бөлінетін жылу бу айналымында қолданылады. Сол кезде пайда болған қыиндықтарға қарамастан бумен салқындату жүйелі ГТҚ іске қосылды. "Mitsubishi" фирмасы 60Гц жиілікке есептелген бумен салқындату жүйелі ГТУ М501Н ГТҚ құрастырды. Бұл ГТҚ фирманың жекеменшік станциясында жұмыс жасауда және жүктемелі кезінде екі айналымды сынаудан өтті. Жапонияда бірнеше ондаған жоғары қуатты (260 - 335 МВт) тұйықталған жану камерасының оттық мұнараларының бу салқындатқыш жүйелі ГТҚ шығарылған. Бұл шешім өнеркәсәптік игерілген және ақталған деп бағаланады. Бұл ГТҚ-да ауамен салқындатылатын жану камералары бар.
1 - Кесте .Қуатты ГТҚ-ның жалпы көрсеткіштері мен сипаттамалары.

"General Electric" Уэльс станциясында (Ұлыбритания) бір білікті бу турбиналы қондырғы құрамында 9Н басты агрегатын орнатқан. ГТҚ 1997 жылы құрастырылған, 2003 жылы қаңтар айында, 12 жылдан соң құрастырлығаннан кеін пайдалануға берілген. Қондырғының қуаты есептік мәнінен артық болып шықты (480 орнына 520МВт) есептік ПӘК 60% жүзеге асырылмады. 2008 жылдың ортасында ГТҚ 25 мың сағат жұмыс жасады. Қазіргі уақытта 50 және 60 Гц жилікті энергожүйелеріне есептелген ұқсас бірнеше ГТҚ іске қосылған. Бу салқындатқыш жүйелі турбиналардың құрылысы қиын және қымбат болып шықты, сондықтан да "General Electric" фирмасы қазіргі таңға дейін бірнеше ауа салқындатқыш жүйелі ГТҚ шығарды. Жапонияда бірнеше ондаған жоғары қуатты (260 - 335 МВт) тұйықталған жану камерасының оттық мұнараларының бу салқындатқыш жүйелі ГТҚ шығарылған. Бұл шешім өнеркәсәптік игерілген және ақтатлған деп бағаланады.бұл ГТҚ-на ауамен салқындатылатын жану камералары бар. Олар жартылай шектік бірнеше қосылып тоқтатылатын бу турбиналарында орнатылады. Қазіргі уақытта "Mitsubishi" фирмасында J ұрпақты ГТҚ-ын шығаруды жоспарлауда. Олар жапондық ұлттық бағдарлама бойынша бастапқы температурасы 1700°С тең ГТҚ-ры. 60Гц жиілікке есептелген ГТҚ іске қосу 2011 жылы іске асырылған. Бұл ГТҚ-ның бастапқы температурасы 1600°С, қысым көтеру дәрежесі - 23. Болашақта ГТҚ қуатын 320 МВт, ал БТҚ-ын 460 МВт с ПӘК 62 - 65% көтеру жоспарланып отыр. 3000 айнмин Турбомашинасын модельдеу кезінде қалақшалардың биіктігін ескермеген жағдайда ГТҚ қуаты 385 МВтғ ал БТҚ қуаты 550 МВт жетеді. Қазіргі уақытта БТҚ-ның жабдықтары өңделген және Ресейде шығарылады. Мұндай ГТҚ техникалық деңгейі өте жоғары болуы керек: меншікті қауты- 350-400 МВт6 бастапқы температурасы 1600°С, ПӘК 60%.
- SGT-700 (GT10C) типті Siеmens фирмасының екі газ турбиналы қондырғылары. Электр генератор және компрессорлы қондырғысымен бір комлектіде жүреді.
SGT-700 газ тубдиналы қондырғысы ашық ауада орнатуға тағайындалған және DLE жүйесімен құрылған (азот оксидин шағаруды құрғақ қысымдау), ол жүйе ауаға шығарылатын NOx мөлшерін 48 мгнм3-ға дейін төмендетуге негізделген.
2-Кесте . SGT-700 газ турбиналы қондырғысының техникалық көрсеткіштері.

SGT-700 екібілікті, он бір баспалдақты компрессорлы турбина болып табылады. Алғашқы екі баспалдағы басқарылатын кіріс бағыттағыш аппаратына ие.

1- Сурет .SGT-700 газ турбиналы қондырғысының қимасы

2 - Сурет. SGT-700 газ турбиналы қондырғысы.

ГТҚ жұмыс істеу принципі. Жылулық схемасы
Газ турбиналы қондырғыларда көп сатылы компрессор (К) атмосфералық ауаны сығады, жоғары қысымда жану камерасына (ЖК) жібереді. Газ турбиналы қондырғының жану камерасы жылудың белгілі мөлшеріне жеткізіледі. Жоғары жылдамдықта отын мен ауаның соқтығысуынан жанады. Ауа-отынды қоспа көп мөлшерде энергия бөле отырып жанады. Содан соң газ тәріздес заттардан бөлінген энергия қыздырылған газ әсерінен турбина қалақшаларының (Т) айналуының әсерінен механикалық энергияға айналады. Механикалық энергия генераторда электрлік энергияға айналады. Бөлінген жылудың белгілі мөлшері компрессорда ауаны сығуға жұмсалады. Ал қалған бөлігі электрлік генераторға тасымалданады. Осы агрегатпен қолданылатын жұмыс ГТҚ-ның пайдалы жұмысы болып табылады. Өңделген газдар жылу эергиясын алу үшін утилизаторға жіберіледі. Қарапайым ГТҚ сұлбасы 3- суретте көрсетілген.

3- Сурет .Дара күштік агрегат. 1- форсунка; 2- жану камерасы; 3- ауа құбыры; 4- қалақша; 5- жұмыс қалақшалары; 6- потрубка; 7- редуктор; 8- тескіш винт; 9- компрессор.
Іштен жану қозғалтқыштарының ішінде газ турбиналы қозғалтқыштар ең үлкен меншікті қуатқа ие, 6 кВткг дейін.
Отынның кез-келген түрі қолданылады: керосин, дизельді отын, газ. Газ турбиналы қондығылардың өздері мен сонда жүретін процесстер туралы айтып кеткен жөн болады.Газ турбиналары Брайтон айналу циклімен сипатталады. Ол циклде бірінші, адиабаталық ауа сығылу, содан соң тұрақты 16 қысымда жану, ары қарай алғашқы қысымға дейінгі адиабаталық ұлғаю жүреді.

4- Сурет. Брайтон циклі (1-2 Изоэнтропиялық сығылу, 2-3 Изобаралық жылу өткізу, 3-4 Изоэнтропиялық ұлғаю, 4-1 Изобаралық жылу алып кету ).
Тәжірибеде үйкеліс пен турбуленттілік келесі жағдайларға алып келеді:
- адиабаталық емес сығылу; берілген қысым коэффициенті үшін компрессорды айдау температурасы идеалды мәнінен жоғары.
- адиабаталық емес ұлғаю; турбина температурасы жұмысқа қажетті деңгейге дейін төмендейді, бәрібір компрессорға әсер етпейді. Қысым коэффициенті жоғары, нәтижесінде сығылу пайдалы жұмысты қамтамасыз етпейді.
- ауа жинақтағыш, жану камерасы мен шығыстағы қысымның төмендеуі нәтижесінде ұлғаю пайдалы жұмысты қамтамасыз етпейді.

Барлық жылулық циклді қозғалтқыштардағыдай жану температурасы жоғарылаған сайын ПӘК-де көтеріледі. Шектеуші фактор- двигатель құрастырылатын материалдар- болат, никель, керамика мүмкіндіктері, себебі олар температура мен қысымға төзімді болып келеді. Инженерлік жұмыстардың көпшілігі жылуды турбинадан бөліп шығаруға бағытталады. Турбиналардың көпшілігі пайданылған газдардың жылуын регенерациалауға тырысады, ондай болмаған жағдайда ол жылу босқа жоғалады. Регенератор- пайдаланылған газдың жылуын жану алдында сығылған газға беретін жылу алмастырғыш болып табылады.Құрамдастырылған циклде жылу бу турбина жүйесіне беріледі. Және де құрамдастырылған циклде жылу және электр энергиясын өндіруде өңделген жылуды ыстық су өндіруге пайдаланады. Регенераторлы ГТҚ 4 -суретте көрсетілген.
Аралықты жылу жеткізгіш және аралықты ауамен салқындату жүйелі ГТҚ бар, олар қарапайым ГТҚ-дан экономикалық салыстыру жағынан асып түседі. Сұлбаны қиындату арқылы ГТҚ-ның негізгі сипаттамаларын жақсартуға болады: ПӘК мен пайдалы жұмыс коэффициентін арттыру, газдың меншікті шығынын азайту, қондырғының меншікті қуатын арттыру сияқты шараларды жузеге асырамыз. Сондықтан да қарапайым ГТҚ-дың қатарында аралықты салқындату және газ жылыту жүйесі қолданылатын күрделі сұлбалы газ турбиналы қондырғылары пайдаланылуда. Сонымен қатар, қосымша элементтер пайда болуда: аралық жылыту үшін ауа салқындатқыш және жану камералары. Қондырғы әртүрлі біліктерде орналасатын бірнеше компрессор мен турбиналардан тұруы мүмкін. Ауа төмен қысымды компрессорда сығылады, содан соң салқындатқышқа жетеді, ол жерде температура Tb1-ден Ta2-ге дейін төмендетіледі, ары қарай жоғары қысымды компрессорда сығылады. Ауаны салқындату әдетте насостан берілетін сумен жүзеге асырылады. Жоғары қысымды компрессордан ауа регенераторға өтеді, ары қарай жоғыры қысымды жану камерасына жетеді, онда ауа температурасы Тс1 көтеріледі. Содан соң газ жоғары қысымды турбинада ұлғаяды, содан соң төмен қысымды жану камерасын отынмен қоса өтеді. Отынды қосымша ТҚЖК тағыда жағу газдағы ауаның үлкен шығынын келтірмейді. Ары қарай Тс1 температуралы газ төмен қысымды турбина арқылы регенераторға жеткізіледі.

Қазіргі заманғы газ турбиналы қондырғылары

Қазіргі заманғы газ турбиналы қондырғы (ГТҚ) - бұл ауа сығымдағышының, газ турбинасы мен жану құтысының, сондай-ақ оның жұмысын қамтамасыз ететін қосымша жүйенің жиынтығы. Газ турбиналы қондырғы мен электр өндіргішінің жиынтығын газ турбиналы агрегат деп атайды.ГТҚ-лар бугазды қондырғылардан аса көп әртүрлілігімен ерекшеленеді. Мәселен көп қолданылатын және аса дамыған жай циклды газ турбиналы қондырғыны қарастырайық. Ауа атмосферадан айналатын және қозғалмайтын тордан құралған негізгі бөлігі бар роторлы шығыр машинасынан тұратын ауа сығымдағышының кірісіне түседі. Сығымдағыштан кейінгі қысымның рb сығымдағыш алдындағы қысымға рa қатынасын ауа сығымдағышының сығу ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.