Газ турбиналы қондырғылардың классификациясы
1
2
3
4
Аңдатпа
Бітіру жұмысында газ турбиналы электр станциясының бас электр
сұлбасын таңдау шарттары қаралады. Және де газ турбиналы электр
станциясын салудың негізгі артықшылықтары мен кемшіліктері ескеріледі.
Мәселегің өзектілігі бірнеше факторларға байланысты: ілеспе газды
пайдалану қажеттілігіне және кейбір аудандардың электр энергиясының
тапшылығына. ГТЭС ерекшеліктері қаралған, экономиқалық және
стратегиялық қисындылығы дәлелденген. Сонымен қатар тіршілік
қауіпсіздігінің кейбір түрлеріне жеке тоқталып өтемін. Қарастырылып
отырған инвестициялық жоспардың пайдалылығын және құнын өтеу мерзімі
де есептеледі.
Аннотация
В выпускной работе рассмотрены вопросы и условия выбора главной
электрической схемы газотурбинной электростанции. При этом учитывались
главные минусы и плюсы строительства этих газотурбинных электростанции.
Актуальность вопроса обусловлена несколькими факторами
-
необходимостью использовать попутный газ и дефицитом электроэнергии в
некоторых районах Казахстана. На примере был рассмотрен регион Кумколь,
Кызылординская область. Рассмотрены особенности ГТЭС, доказаны
экономическая и стратегическая целесообразность. Наряду с этим отдельно
остановлюсь на некоторых проблемах безопасности жизнедеятельности.
Будет определен эффективность и срок окупаемости инвестиционного плана.
Abstract
The issues and terms of choosing the main circuitry of a gas turbine power
plant were considered in the final work. At the same time took into account the
main advantages and disadvantages of gas turbine power plant construction.
Topicality of the issue was due to several factors - the need to utilize associated gas
and electricity shortages in some regions of Kazakhstan. On the example was
considered the region of Kumkol Kyzylorda region. There were considered the
features of GTTPP (gas-turbine thermal power plant) proven economic and strategic
expediency. Along with that separately focus on some issues of life safety. There
will be determined by the efficiency and the payback period of the investment plan.
5
Кіріспе бөлім
Бітіру жұмысына осы тақырыпты таңдаған себебім қазіргі уақыттағы
энергетика саласының дамуның перспективалы бағыты
(техникалық,
экономикалық және экологиялық көзқарас жағынан) аумақтық газ турбиналы
жылу электр орталықтарының жандандыру болып табылады. Мұндай ЖЭО-
тары келесідей жағдайларды қамтамасыз етеді:
а) Электрэнергиясын өндіруде екі есе аз отынның шығындалуы;
б) Электрэнергиясын тұтынушыға жақындатып, транспорт шығынын
азайтады;
с) Энергожүйеннің икемділігін жоғарылатады;
д) Атмосфераға шығарылатын қалдықтардың көлемін басқа ЖЭО-мен
салыстырғанда екі есе азайтады; [1.13].
Газ турбиналы қондырғылардың өшпес артықшылықтары көпетеген
отандық және шетел энергетик авторлардың еңбектерінде жазылған және
энергия үнемдеу және перспективалы энергожоспарлау құжаттарында
көрсетілген. газтурбиналы қондырғыларының технологиялары бүкіл дамығын
дүние жүзінде энергетиканың негізі болып келеді. Газтурбиналы
қондырғыларының дүниежүзілік энергия өндіруі жылына 30-35 млн. кВт
деңгейінде тұр. Энергетикалық газтурбиналы қондырғылар қарқынды дамуда
және де Япония, Англия, Германия, Италия, АҚШ елдерінде тамырын кең
жаюда.
Тек АҚШ елдерінде 1998 жылы электрстанцияларын модернизациялау
және салу ушін барлығы 200 газ турбиналы қондырғылар сұранысқа берілген,
олардың жалпы қуаты 66 млн. кВт электрэнергиясына жуық есептеледі. [1.55].
Осы тақырып барысында жазатын дипломдық жұмысты таңдағандағы
мақсатым:
а) Газ турбиналы қондырғыларының болашақтағы қолданылуының
перспективасын зерттеу;
б) жүктемелердің мәндерін таңдап, белгілі бір газ турбиналы
электрстанциясының бас сұлбасын модельдеу;
с) газ турбиналы қондырғылар туралы барлық мүмкін ақпараттарды
іздестіру;
д) газ турбиналы қондырғыларды қолданысқа негізгенде, ГТЭС-тардың
жұмыс істеуін экономика, экология және қошаған ортаны қорғау саласы
бойынша толық зерттеу есептеулерін жүргізу;
е) Жұмысты қорытындылау кезінде компьютерлік программаларын
қолдана отырып, ГТЭС-тің толық электрлік сұлбасын сызу;
Тақырыбымның
өзектілігіне
келетін болсам, газ турбиналы
қондырғылар қазіргі уақытта энергетика саласының негізгі проблемаларының
шешуі болып табылады. Себебі, қазіргі уақыттағы энергетикадағы негізгі
проблемалардың бірі болып табылатын, жүктеменің шегін толтыру
проблемасын шешу үшін газ турбиналы қондырғыларды орнатқан дұрыс
6
болып табылады. сол себепті, мен осы тақырып аясында зерттеу жұмысын
жүргізуді ұйғардым. Дүние жүзіндегі экономика, экология жағынан тұрақты,
және мұнай мен газга бай мемлекеттердің энергетиктері газ турбиналы
қондырғыларды қолдануды кең ауқымда зерттеуде.
Газ турбинаралары ерте кезден бері барімізге белгілі, бірақ тек жақын
уақытта ғана энергетика саласында белсенді қолданылып жатыр. Дәл осы газ
турбинаралары жазық және пайдалы қазбаларға, атап айтсак мұнай мен газ,
бай территориялардың энергетикалық комплексінің негізі болуы әбден
мүмкін. Олар бу турбиналарына қарағанада бірнеше есе жеңіл болып келеді
және салыстырмалы түрде аз орын алады, себебі оларда ірі габаритті, ауыр бу
жабдықтары жоқ (қазандық, сорғыш және т.б.). Сонымен бірге оларды
басқару әлдеқайда жеңіл автоматтандырылады, яғни мұндай станциялар
жұмыс қолдарын көп қажет етпейді.
Газ турбиналарының экономикалық тиімділігі қазіргі уақытта аса
жоғары болуы мүмкін. Егер, газ турбинасының шығысындағы
жылуалмастырғышта шыққан газбен суды қыздырып және ауамен емес бумен
турбинаның ыстық жолын салқындатсақ, 1500°С температурада газ
турбиналық циклдың мүмкін болатын 60-62% деңгейіне жететін ПӘК-ті
туралы айтуға болады. Ал бұл өз кезегінде бу турбиналы циклдың шектік
мәнінен бір жарым есе жоғары болып келеді.[1.123].
Сонымен қатар, негізгі отын ретінде ілеспе мұнай газын колданатын газ
турбиналарын енгізудің маңыздылығын қоршаған ортаны қорғау және ілеспе
шикізатын эффективті қолдану тарапынан қарастыруға болады.
Газ турбиналарының артықшылығы- олардың ұзақ мерзімділігі (толық
200 000 сағат, күрделі жөндеуге дейін 30000-60000 сағат). Газ турбиналы
қондырғыларында жұмыс циклінде мотор майы қолданылмайды. Аз
мөлшерде редуктрлі май, оның ауыстыру жиілігі сирек болып келеді.
Қуатты ЖЭС пен кіші ЖЭО - да күштік қондырғылар ретінде газ
турбиналы қондырғыларды қолдану экономикалық ақталған, себебі қазіргі
уақытта газ отынында жұмыс істейтін электрстанциялары тұтынушыға
көзтартарлық құрылыс меншікті құнына және алдағы эксплутацияның аз
шығындарына ие. [1.135].
Отын (газ, дизельді отын) жану камерасына, сонымен қатар ауа
сығымдағышпен сиретілген ауа жіберіледі. Ыстық өнімдер барлық
энергиясын газ турбинасына береді, ал газ турбинасы өз алдына ауа
сығымдағыш пен синхронды генераторды айналдырады. Қондырғыны қосу
желісті қозғалтқыш арқылы жүзеге асады және 1-2 минутқа созылады, соған
байланысты газ турбиналы қозғалтқышты қондырғылар жоғары
жылдамдығымен ерекшеленеді және энергожүйедегі жүктеменің шектік
шыңын жабуға жарамды болып таблады. Газ турбиналы қондырғының ауа
сығылғышында алынатын жылудың негізгі бөлігі атмосфераға шығарылады,
бірақ та болашақта бұл жылу басқа мақсаттарда қолданысқа ие болады. Сол
себепті, мұндай электр станцияларының ПӘК - ті 60% құрайды.[1.236].
7
Газ турбиналы электр станциялары қуатына байланысты кешенді түрде
электрэнрегиясын және жылу энергиясын өндіріп шығаруға тағайындалған,
соған сәйкес шағын елдімекендерді жарықтандыруда, сондай ақ өндіріс
кәсіпорындарын энергиямен қамтамысыз етеді.[1.237].
8
2 Газ турбиналы электрстанциялары
2.1 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. [2.36].
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 комперссор,
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. [2.36].
2.2 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
9
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 катты 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.[2.144].
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 тәлігіне бір литр).
Қуаттың кезкелген 0-100% диапазонында апатсыз жұмыс жасауы, сумен
салқындату жүйесінің болмауы, күкүрт қосапалы 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 кондырғыларды 28-42% болады.
- жоғарыда айтып кеткендей газ турбиналы қондырғылар шағын көлемді
болып келеді, сәйкесінше құрылыс уақытын қысқартады. Қарапайым циклді
газ
турбиналы қондырғылары индустрияда узкен 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 үнемдіоігін көрсетеді. Тағы да негізгі артықшылығына
бірнеше минуттың ішінде іске қосады мен 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
10
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.[2.176].
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, таымал
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.[2.35].
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 автономлы 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.[2.195].
"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.[2.199].
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.
11
Кесте 2.1 - 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 пайдаоануға берілген. Қондырғының қуаты еспетік
мәнінен артық болып шықты (480 орнына 520МВт) есептік ПӘК 60%
жүзеге асырлымады. 2008 жылдың ортасында ГТҚ 25 мың сағат жұмыс
жасады. Қазіргі уақытта 50 және 60 Гц жилікті энергожүйелеріне есептелген
ұқсас бірнеше ГТҚ іске қосылған. Ьу салқындатқыш жүйелі турбиналардың
құрылысы қиын және қымбат болып шықты, сондықтан да "General Electric"
фирмасы қазіргі таңға дейін бірнеше ауа салқындатқыш жүйелі ГТҚ шығарды.
[2.203].
Жапонияда бірнеше ондаған жоғары қуатты (260 - 335 МВт)
тұйықталған жану камерасының оттық мұнараларының бу салқындатқыш
12 Көрсеткіш
Өндіруші фирма, ГТҚ тпі, шығарылу
жылы
Көрсеткіш
"Mitsubishi",
M701G2,
1997
Siemens,
8000H, 2007
"General
Electric", 9H,
1997
Электр қуаты, МВт
334
340
350
ПӘК, %
39,5
39,5
40
Сығу дәрежесі
21
19,2
23
Ауа шығыны, кгс
738
820
686
Турбинаға дейінгі және
кейінгі газ температура
1500
1600
1430
Турбинаға дейінгі және
кейінгі газ температура
587
625
595
ГТУ массасы, т
420
444
368
Өлшемі, м: ұзындығы,
ені, биіктігі
18,3
13,2
11,9
Өлшемі, м: ұзындығы,
ені, биіктігі
6,1
5
4,9
Өлшемі, м: ұзындығы,
ені, биіктігі
6,1
5,5
4,9
NOx қалдығы , мгм3,
есептік және
жетілдірілген
50
50
50
NOx қалдығы , мгм3,
есептік және
жетілдірілген
-
20
18
Бір ГТҚ-лы БТҚ қуаты,
МВТ
498
530
520
БТҚ ПӘК, %
59,3
60
60
Компрессор сатысы
14
13
18
Басқарылатын
бағыттағыш агрегаттар
саны
1
4
5
Турбина сатысы
4
4
4
Оттық саны
20
16
14
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 2011 жылы іске асырылғын. 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 қалақшаларлың 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%.[2.234].
- 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.
Кесте 2.2- SGT-700 газ турбинлы қондыоғысының
техникалық
көрсеткіштері.
SGT-700 екібілікті, он бір баспалдақты компрессорлы турбина болып
табылады. Алғашқы екі баспалдағы басқарылатын кіріс бағыттағыш
аппаратына ие.
13 Атауы
Өлшем бірлігі
Мөлшері
Қуаты
МВт
29
ПӘК
%
36
Жылудың меншікті шығыны
кДжкВт-сағ
9999
Қысымды көтеру деңгейі
18:1
Жанған газдың массалық шығыны
кгсек
91
Жанған газдың температурасы
°C
518
Күштік турбинаның айналу жылдамдығы
айнмин
6500
Газдың талап етілгне қысымы
бар
27+-0,5
Сурет 2.1- SGT-700 газ турбиналы қондырғысының қимасы
Сурет 2.2 - SGT-700 газ турбиналы қондырғысы.
14
2.3 ГТҚ жұмыс істеу принципі. Жылулық схемасы
Газ турбиналы қондырғыларда көп сатылы компрессор (К)
атмосфералық ауаны сығады, жоғары қысымда жану камерасына (ЖК)
жібереді. Газ урбианлы қондырғының жану камерасы жылудың юелгілі
мөлшері де 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. [2.256]
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 2.3 суретте көрсетілген.
Сурет 2.3- Дара күштік агрегат
1- форсунка; 2- жану камерасы; 3- ауа құбыры;
4- қалақша; 5- жұмыс қалақшалары;
6- потурбка; 7- редуктор; 8- ескіш 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 сода жүретін процесстер
туралы айтып кеткен жөн болады.газ турбиналары Брайтон айналу цикілімен
сипатталады. Ол циклде бірінші, адиабаталық ауа сығылу, содан соң тұрақты
15
қысымда жану, ары қарай алғашқы қысымға дейінгі адиабаталық ұлғаю
жүреді.[2.274]
Сурет 2.4- Брайтон цикілі
(1 -- 2 Изоэнтропиялықсығылу, 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; беріоген қысым коэффициенті үшін
компрессорды айдау температурасы идеалды мәнінен жоғары.
- адибаталық 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.[2.279].
ГТҚ-ның меншікті пайдалы жұмысы келесі айырым арқылы табылады:
(2.1.1)
Мұндағы, Нт - 1 кг газдың турбинадағы ұлғаю жұмысы;
Нк - компрессорда ауаны сығыға кеткен жұмыс.
Барлық жылулық циклді қозғалтқыштардағыдай жану температурасы
жоғарылаған сайын ПӘК-де көтеріледі. Шектеуші фактор- двигатель
құрастырылатын материалдар болат, никель, керамика мүмкіндіктері, себебі
олар температу 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 же құрамдастырылан циклде жылу және электр энергиясын
өндіруде өңделген жылуды ыстық су өндіруге пайдаланады.регенераторлы
ГТҚ 1.4 суретте көрсетілген.[2.288].
Аралықты жылу жеткізгіш және аралықты ауамен салқындату жүйелі
ГТҚ бар, олар қарапайым ГТҚ-дан экономикалық салыстыру жағынан асып
16
түседі. Сұлбаны қиындату арқылы
ГТҚ-ның негізгі сипаттамаоарын
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 турбианлы
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 компресосрда сығылады, содан соң
салқындатқышқа жетеді, ол жерде температура Tb1-ден Ta2-ге дейін
төмендетіледі, ары қарай жоғары қысымды компресосрда сығылады. Ауаны с
алқындату әдетте насостан берілетін сумен жүзеге асырылады. Жоғары
қысымды компрессордан ауа регенраторға өтеді, ары қарай жоғыры қысымды
жану камерасына жетеді, онда ауа температурасы Тс1 көтеріледі. Содан соң газ
жоғары қысымды турбинада ұлғаяды, содан соң төмен қысымыды 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[2.291].
2.4 Қазақстанда ГТЭС құрылысының даму перспективасы
Георгий Акопьянцаның докладына сәйкес, 2030 жылға қарай Батыс
Қазақстан өңіріндегі қуат тапшылығы 1050 МВт шамасына жетеді деген
болжам жасалып отыр. Негізінен бұл аумақтағы мұнай өнеркәсібін электрмен
жабдықтайтын ГТЭС болады, олар сонымен қатар ілеспе газдың утилизация
мәселесінің шешуші факторы болып табылады. [3.13].
Осы ауданың тапшылығын қанағаттандыру үшін 900 МВт қуатты
базалық электр станцияларының құрылысы қажет.
Базалық электрстанцияларының (атомды немесе
газ) технико-
экономикалық салыстыру нәтижесінде ЖЭС-3 ТОО МАЭК Казатомпром
орналасқан ауданға жақын ауданда атом электрстанциясын салу ұсынылды.
Онда қуаты 300 МВт энергоблогы іске қосу көзделеді, және 2015 жылға дейін
500 кВ кернеуде қуат өндіру жоспарланды. Батыс аумақтын Ақтау АЭС және
Солтүстік аумақтан тартылатын 150 МВт қуаттын есептегенде энергия
балансы тапшылықсыз деп есептеледі. Актөбе, Шығыс және Орталық
аумақтарында 2030 жылға дейін энергия тапшылығы мынандай көлемде 515
МВт, 310 МВт и 350 МВт орын алады деп күтілуде және ол да Солтүстіктен
тартылатын энергия көзімен жабылады деп жоспарлануда. Мұның бәрі
Жапонияда орын алған апаттық жағдайға дейін шешілген еді, бірақта одан
кейін көзқарастар бөліне бастады, және де сол кезде министрлікте ешкім АЭС
қсалудан бас тартпады. Республика тұрғындары және депутаттар осы жоспар
17
бойынша өздерінің дүдәмалдылығын білдіріп отыр.
Ақтау қалалық мәслихатының депутаты Ыклас Кушербаев- АЭС
құрылысының қарсыласы. Оның айтуынша, қазіргі уақытта МаЭК энегоқуаты
тодып талап етіомеген. Осы ауданда жыл сайын шырағданда ілеспелі газ
жануда. Мұнайшылар бірнеше газ турбиналы электр станцияларында ілеспелі
мұнай газын утилизациялауға кіріскен. Алдағы уақытта Қаламқас ауданында
50МВт екі ГТЭС салу көзделген еді, және де ол жопар орындалды. Форт-
Шевченко жерінде жел электр станцияларының құрылысы жүруде (бірнеше
ондаған жел қозғалтқыштары), оның толық қуаты 40 МВт. Бұл сол ауданның
энергиядан тапшылығын АЭС құрылысын салмай- ақ қанағаттандырып
отырғанын көрсетеді.
Қазақстанның Даму Банкінің жобаларының ішінде Оралда 54 МВт және
Ақшабұлақта (Қызылорда облысы) 87,03 МВт қуатты ГТЭС құрылысы
бар.[3.33].
Қазақстанда
Магистралды құбыр желілері технологиялық
байланыспаған, ол арзан газы солтүстік және оңтүстік аудандараға тартуды
қиындатады. Бұл жағдай нақтырақ оңтүстік аудан мен Алматы қаласының
тұрғындарына үлкен қиындықтар туғызады. Өзбек газына тәуелділік, құны
екі, үш есе қымбат, ауданның газ нарығын тарылтуда.[3.65].
Газ электр станцияларының электрлік ПӘК 55 - 60%, ал көмір 32 - 34%.
Сонымен қатар, газды ЖЭО орнатылған қуаттағы 1 МВтсағат кететін
капиталы шығындары көмір 50%, атом 20%, жел электрстанцияларында 15%
құрайды. Газ басқа отын түрлері мен альтернативті отын көздеріне қарағанда
эффективті және үнемд болып келеді. Газ турбиналы электрстанциясының
құрылысына не бәрі 14-18 ай уақыт кетеді. Ал қазіргі заманға сай Көмір
электрстанциясының құрылысына 54-58 ай кетеді. АЭС-на шамамен 60 ай
уақыт кетеді.[3.67].
Газ электр станцияларны салудың артықшылықтары: салыстрымалы
түрде тез салынады, іске қосылады және шектік режимде өте жақсы жұмыс
жасайды.
Бітіру жұмысында келесі кезекте сипатталатын станция Қызылорда
облысында салынуға жоспарларған, Құмкөль ауданында және де жүзеге
асқан. ГТЭС салу кезінде бұрынан орналасқан Құмкөль- Атасу құбыр
желісімен (1.7 суретте) қолдануға болады. Осы құбыр желісінің жанынан жаңа
отынды трасса салу жоспарланып отыр. (қуаты 15 млн. т, инвестиция - 230
млн. долл.).
Қызылорда облысында шектік басқару жүктемелерінің тапшылығы
жобаның стратегиялық артықшылығын көрсетеді. 2030 жылға дейін 500 кВ
ЭБЖ іске қосу көзделіп отыр, бірақ та қазіргі уақытта тек 220 кВ ЭБЖ қосылу
мүмкін.
Статикалық мәліметтерге жүгінсек Құмкөль ауданында орташа есеппен
3,4 млн. т. Мұнай мен и 119 млн. м3 газ (99,13 тонна 0,833 кгм3 тығыздықта).
ГТҚ-да 0,11 м3кВт көлемде отынды тұтынғанда толық осындай көлемдегі
отыннан жылына 1,083 млн. МВт қуат алуға болады. Бұл көрсеткіш осы
18
аймақтағы электрэнергиясының тапшылығын жоюға үлкен көмегін тигізер
еді. [3.123].
Көмірсутекті отын түрлеріне қарағанда газ анағұрлым таза отын түрі.
Газдың жануы кезінде көмірқышқыл газы аз бөлінеді. Сәйкесінше, ол
қоршаған ортаға зияны әсер етеді. Көптеген адамдардың қате ойы, толықтай
таза альтернативті энергия көздері, бірақ та ол олай емес. Жел, геотермальды
және су электрстанциялары да қоршаған ортаға зиян келтіреді, кейде аз емес.
Сурет 2.5 - Аймақтың картасы
Сурет 2.6 - Мұнай мұнарасының орналасы
Мүмкін, альтернативті энергия көздері қазынды отын түрлерінің
19
орындарын басады, бірақ та ол жақында болмас. Мысалы, жел энергиясына
дүние жүзіндегі электрэнергиясының 10% тиесілі болуы үшін 1 млн.- 1,5 млн-
ға дейін жел турбиналары қажет. Осынша жер турбиналарын орналастыру
үшін 550 000 кв. км аудандағы жер көлемі қажет. Ол Европадағы ең ірі
мемлекеттің (Франция) жер ауданына тең келеді. Қиындықтар тек аудан
жағынан ғана емес, альтернативті энергия көздері бизнес, қаржы жағынан да
ең дұрыс шешім болып табылмайды. Альтернативті энергия көздері
экономикалық жағынан әлі толық қалыптаспаған. Қазіргі уақытта тынның ең
тиімдігі түрі - газ. Газ арзан электр энергиясының көзі болып табылады.
[3.132].
Көмірсутекті отын түрлеріне қарағанда газ анағұрлым таза отын түрі.
Газдың жануы кезінде көмірқышқыл газы аз бөлінеді. Сәйкесінше, ол
қоршаған ортаға зияны әсер етеді. Көптеген адамдардың қате ойы, толықтай
таза альтернативті энергия көздері, бірақ та ол олай емес. Жел, геотермальды
және су электрстанциялары да қоршаған ортаға зиян келтіреді, кейде аз емес.
ЖЭО-ның көмірден газға өтуі көмірқышқыл газыдң атмосфераға
шығаруын күрт төмендетті. Газ көмірге қарағанда үлкен жану энергиясына ие.
Тең көлемде энергия алу үшін көмірді тек артық жандыру керек.
Қорытындылай келе, ЖЭО көмірден газды отын түріне көшу СО2
атмосфераға шығарылуын 50 - 70% төмендетті, бұл планетада оырн алған
экологиялық жағдайда ең тиімді шешім болып табылады.[3.138].
2.5 Мұнайлы елдімекендерде газ қорының проблемалары
Мұнай ұңғымаларынан шығатын табиғи газ әдетте- ілеспелі мұнай газы
деп аталады. Ол мұнайға қатысты емес таулы жерлерде болуы мүмкін немесе
шикі мұнайда кездеседі.
Бірнеше жылдың көлемінде мұнай өндіру кәсіпорындары қажеті жоқ
қосалқы өнімді жандырып отырған.
Техникалық көзқарас бойынша ілеспелі мұнайгащымен жұмыс істеудің
бірнеше мүмкіншіліктері бар:
- әртүрлі формадағы отын ретінде және құбыр желісімен экспорттау;
- келесі қазбалық үшін қайта қабатқа үйлестіру;
- меншікті эксплуиациялық қажеттіліктер үшін элекрэнергиясын өндіру
үшін;
- танкерлерді тасымаладу үшін қайта өңдеу;
- мұнай химиялық өнеркәсіптік отын ретінде қайта өңдеу;
- сұйық немесе қатты затқа айналдыру;
- басқа жнергия түріне айналдыру, мысалы жыл энергиясы.[3.155].
20
3 Газ турбиналы қондырғылардың қолдану ерекшеліктері мен қолдану
аймағы
3.1 Газ турбиналы қондырғылардың классификациясы
Газ турбиналы қондырғының жалпы қуаты шаруашылықтың
транспорттан басқа (авиация және флот) әртүрлі бағыттарында қолданылады,
қазіргі уақытта мөлшері 250-300млн. кВт-тан асады. Осы қуаттың 23 бөлігі
энергетикаға тиісті болып келеді. Газ турбиналарында өндірілетін қуаттың
мөлшері дүниежүзінің кейбір бөліктерінде: Орталық Шығыста - 25-30, Латын
Америкасында- 15, Африкада- 10, АҚШ-та - 8-ге жуық, Батыс Еуропада- 4%.
[4.57].
Өнеркәсіпті дамыған елдерде газ турбиналы қондырғыларды қысқа
мерзімді жұмыстарға қолданады: электрлік жүктеменің шектік мәнін жабу
және сақтық қорда сақтау. Пайдаланудың экономикалық негізі- газ турбиналы
қондырғының төмен бағасы, отынның айтарлықтай бағасы, техникалық-
икемділігі: оның ішінде тез іске қосу мүмкінділігі және айналмалы цилкдік
режимдерде эксплуатациялық жұмыстарды жүргізуде сенімділігі, қарапайым
автоматтандырылған, тұтас жинақтылығы, сақындатқыш судың аз мөлшерде
қажеттілігі.
Мұндай газ турбиналы қондырғылар АҚШ елдерінде кең сұранысқа ие
болды, жалпы қуатының мәні 50 млн.кВт. тең. Айтарлықтай жоғары қуатты
газ
турбиналы қондырғылар Ұлыбритания,
Федеративті Гермения
Республикасында және де басқа да жоғары дамыған елдерде орналасқан.
Газ турбиналы электрстанцияларының қуаты жалпы алғанда 1млн.кВт-
қа жетеді. Газ турбиналы қондырғылар толық автоматтандырылған, өздері
орналасқан орталықтандырылған басқару қалқанымен немесе энергетикалық
жүйенің пультімен басқарылады. Отын ретінде табиғи газ немесе жеңіл
сүзушілер қолданылады. [4.153].
Қарапайым
газ турбиналы қондырғылармен қатар авиациялық
қозғалтқыштар негізінде құрылған қондырғылар да кең қолданылады.
Олардың жалпы қуаты 40 млн.кВт. құрайды. Соңғы жылдары жалпы газ
турбиналы қондырғылардың жалпы энергетикадығы үлесі өсіп келуде,
сондықтан да жоғары бірлікті қуаттар, отынның сапасына қойылатын
талаптар қатаң емес, қызмет көрсетуге аз шығындалады.
Қазіргі заманға сай агрегаттармен жабдықталған газ турбиналы электр
станциялары орташа 30-40% ПӘК-мен пайдаланылады. Пайдаланудың ең
маңызды мәселелеріне жаңа газтурбиналы қондырғыларды игерудегі жұмыс
жасауындағы қанағаттандырылмаған сенімділік, уақыттың пен жөндеу
жұмыстарына жұмсалатын қаражаттың айтарлықтай үлкен шығындарын
жатқызуға болады.[4.162].
21
Кесте 3.1- Шектік газ
турбиналы электр станцияларың негізгі
техникалық көрсеткіштері
3.2 Жаңа газ турбиналы қондырғылар
Әлеуметтік нарықтық қатынастарға көшу барысында, яғни жаңа
экономикалық шарттарда , оның ішінде инфляцияның жоғары деңгейі,
орталықтандырылған жабдықтарды қолданудағы туындайтын қиындықтар ға
тірелеміз. Қазіргі уақытта орталықсыздандырылған құрамдастырылған электр
және жылу жабдықтау жүйелері көшу көзделіп отыр. Оларды жылыту
қазандықтарында немесе жағадан салынып жатқан энегргия көздерінде
орналастырады.
Мұндай энергетикалық қондырғыларын орнатудың өз алдына көп
артықшылықтары бар. Олардың ішінде атап өтетін болсақ, құрылыстың қысқа
мерзімі, тұтынушылардың электр және жылу жабдықтау жүйелерінің жоғары
деңгейдегі сенімдігі, жылулық басқару инерттілігінің төмендігі.
Жылу және электр энергиясын өндіруде жергілікті жүйелерді, сонымен
қатар табиғи газ бен пропанмен жұмыс істейтін энергетикалық газ турбиналы
қондырғыларлы қолдану алға қойылған мақсатқа жетудің шешімі болып
табылады. [4.232].
Газ турбиналы қондырғылар қазіргі уақытта энергетикада толық
игерілген сенімді қондырғы ретінде танылуда.
Газ турбиналы қондырғыларды эксплуатациялық көрсеткіштері басқа
дәстүрлі энергетикалық қондырғыларының деңгейінде деп есептеледі. Оларға
күнтізбелік кестенің барлық күнінде жұмысқа дайындылығы, 2-3 жылдық
жөндеу жұмысының айналымы, қосу кезіндегі мүлтіксіздігі (95-97%) тән
болып келеді.[4.235].
3.3 Газ турбиналы технологияның сипаттамасы
Энергетикалық блок газ турбиналы электр станциясының (ГТЭС)
маңызды бөлігі болып табылады. Ол энергетикалық газ турбиналы
қондырғысынан (ГТҚ) тұрады. Оның құрамына газ турбиналы жетек (ГТЖ,
қажет болса бәсеңдеткішімен), электр генераторы қоздыру жүйесімен кіреді.
22 Көрсеткіш
ГТ-45
ГТ100М
ГТ-125
ГТ-150
ГТ-200
Жылу өндіру мүмкіндігі, МВт
95
155
220
255
280
Шартты
отынның
меншікті
шығыны,
г(кВт*сағ)
ГТҚ
ЖЭО-ғы ГТҚ
Құрамдастырылған
қондырғы
475
230
___
470
260
390-300
450
215
380
430
200
370-
290
390
180
350-
270
Газ турбиналы жетектің негізі, сығылған жану өнімінің көзі болып
табылатын газ генераторы болып табылады.[5.75].
Газ генераторы компрессор, жану камерасынан және де турбиналы
жетектен тұрады. Компрессорде атмосфералы ауа сығылады, әрі қарай жану
камерасына жеткізіледі, содан соң сығылған газға бүріккі арқылы отын
қосылады(негізгі отын ретінде газ, резерв ретінде - керосин немесе реактивті
отын), процесс отынның ауа ағынында жануымен жалғасады. Жану өнімдері
компрессор турбинасы (жоғары қысымды турбина) және ГТЖ- нің білігін
айналдыратын бос турбиналарына жеткізіледі. Турбинаның қалақшарында
жану өнімдерінен пайда болған жылу энергиясы турбина роторындағы
механикалық энергияға айналу процессі жүре бастайды. Турбинада пайда
болған энергияның мәні компрессордағы энергиядан анағұрлым жоғары
болады. Осы екі көрсеткіш арасындағы айырым газ турбиналы жетегінің
пайдалы қуатын береді.
Турбинаның білігінде турбогенератор (электрлік генератор) орналасқан.
Газ турбинасында өңделген газ пайдаланылған жабдық пен
шуылбасқыш арқылы түтін мұржасына шығарылады. Өңделген газдың
жылуының қайта пайдаланылуы қарастырылған болса, пайдаланылған
жабдықтан кейін қайта өңдейтін жылу алмастырғышқа жеткізіледі.
Технологиялық тізбекте оның орнына қайта өңдейтін қазандық орналасуы
мүмкін. Онда әртүрлі көрсеткішті бу түріндегі жылу энергиясы өндіріледі. Бу
немесе Ыстық су қайта өңдейтін қазандықтан тікелей жылу тұтынушыға
жеткізілуі мүмкін. Сондай ақ өңдеген буды ары қарай бу турбиналы
айналымда электр энергиясын өңдіруге пайдаоануға болады.[5.102].
3.4 Қазіргі
заманғы энергетикалық
газ
турбиналы
қондырғыларының негізгі түрлері
Қазіргі таңда қолданылатын газ турбиналы қондырғылары негізіг үш
түрге бөлінеді:
а) авиациялық реактивті газ турбиналы қондырғыларының негізінде
пайда болған;
б) теңіз флотына арналған газ турбиналы қондырғылар негізінде пайда
болған;
с) арнайы энергетика саласына арналған газ турбиналы қондырғылар
heavy-duty ГТҚ;
Бірінші және екінші типті турбиналарын жалпы - aeroderivative ГТҚ деп
атауға болады.
Бірінші және екінші классқа жататын ГТҚ (aeroderivative ГТҚ)
жылдамдатылған және жеңіл қондырғы болып табылады, қарапайым қызмет
көрсетумен ерекшелінеді, ішкі құрылымына қойылатын талаптар аз, бірақ та
қоры аз болып келеді. [6.22].
23
Үшінші категорияға жататын газ турбиналы қондырғылар- айтарлықтай
ауыр, бір білекті, генератордың айналу жиілігіне тең тұрақты айналу жиілікті
болып келеді.Сенімділігін, жылулық өнімділігін қамтамасыз ету үшін, құны
мен пайдалану кезіндегі шығындарын азайту үшін ГТҚ- ды ең қарапайым
цикл бойынша жобаланады. Мұндай қондырғылардың техникалық шешімі
ертеден энергетикалық машина жасау саласына сәйкес келеді: ауыр қатты
білекті, сырғанау мойынтірегі, жұмыс қалақшалары және т.б. Қалақшаларлың
негізгі салқындатқышы- ауа болып табылады.
Heavy-duty ГТҚ-лары құрылыс жұмыстары мен ішкі құрылымға үлкен
талаптар қояды. Мұндай қондырғылардың қызмет көрсету мерзімі ұзақ және
көрсеткіштері бу турбиналы қондырғыларына ұқсас болып келеді.
Егер де қуаттын мәні бірнеше МВт-пен 15-20 МВт диапазонына
орнатылған қондырғылра мен aeroderivative ГТҚ- ры сәйкес болса, 100МВт
қуат мәніне үлкен өндіруші фирмаларының энергетикалық газ турбиналары ие
болады. [6.64].
Энергетикалық газ турбиналы қондырғыларын дайындауда алдағы
орындарды энергетика саласында қолданылатын авиациялық газ турбиналы
қондырғыларды өндіретін және дайындайтын фирмалар алады.[6.75].
24
4 Отынға қойылатын талаптар
Энергетикалық газ турбиналарына қондырғыларда қолданылатын отын
ретінде табиғи газ қолданылады. ГОСТ 23194-83 талаптарына жауап беретін
және ГОСТ 21190-82 стандарты бойынша дайындалуы керек.
Газ турбиналы қондырғаларды пайдалану кезінде қалақшаларындағы
жоғары температуралы коррозияға жол бермейтін отынның сапсына талаптар
қойылады. Коррозия механизмі сілтілі металлда эвтетиктердің жиналуынан
пайда болғандықтан күкірт пен сілтілі металлдың жалпы мөлшеріне шектеу
қойылады. Келесі кестеде General Electric фирмасы шығаратын ГТҚ-нында
қолданылатын отындық газдың тазарту нормалары көрсетілген:[6.97]
Кесте 4.1- Отынның құрамы.
Газдық отынды алдын ала жағу кезіде аз қуатты ГТЭС үшін энергия
өндірісі айтарлықтай қымбаттайды және ГТҚ-ды энергетикаға енгізуге қарама
қайшылықтарды тудыруы мүмкін. Тіпті дүниежүзілік энергетика өндірісінде
ГТҚ отынды алдын ала жағусыз жұмыс жасайды. Газдық отынды алдын ала
жандыру отынды қиындықсыз жандыру камерасына жеткізуде қамтамасыз
етеді.
Қазіргі
заманғы жоғары деңгейлі ауа сығатын
газ турбиналы
қондырғыларда газдық отынға қажет қысымның мәні 25-30 кгсм2асуы
мүмкін, шетелдік ГТҚ өндірушілердің есептеуі бойынша отындық газдың
артық қысымы 5-10 кгсм2 төмен болмауы керек.[6.105].
Бірінші кестеде көрсетілген зерттеу жұмыстарының қорытындыларын
қарайтын болсақ, 10МВт ГТҚ-ын дайындауда сыртқа тебуші ғана емес,
бұрандалы және поршеньді ауа сығымдағыштар жарамды болып келеді,
сонымен бірге атап өтілген жарамды ауа сығымдағыштар 15-20%-ға қымбат
болып келеді. Газды магистральдегі бастапқы жоғары қысымы аладын ала ауа
сығымдағыштың капиталды шығындарын 30%-ға азайтады. Алдын ала ауа
25 Компонент
ГТҚ-да рұқсат етілген нормалар
Күкірт
0,05% (мольді)
Қатты бөлшектер
3
0,0027 гм
Металл:
- ванадий
0,03 ррm
- Na + K
Күкірттің нормасын қарайыз.
- Са
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
2
3
4
Аңдатпа
Бітіру жұмысында газ турбиналы электр станциясының бас электр
сұлбасын таңдау шарттары қаралады. Және де газ турбиналы электр
станциясын салудың негізгі артықшылықтары мен кемшіліктері ескеріледі.
Мәселегің өзектілігі бірнеше факторларға байланысты: ілеспе газды
пайдалану қажеттілігіне және кейбір аудандардың электр энергиясының
тапшылығына. ГТЭС ерекшеліктері қаралған, экономиқалық және
стратегиялық қисындылығы дәлелденген. Сонымен қатар тіршілік
қауіпсіздігінің кейбір түрлеріне жеке тоқталып өтемін. Қарастырылып
отырған инвестициялық жоспардың пайдалылығын және құнын өтеу мерзімі
де есептеледі.
Аннотация
В выпускной работе рассмотрены вопросы и условия выбора главной
электрической схемы газотурбинной электростанции. При этом учитывались
главные минусы и плюсы строительства этих газотурбинных электростанции.
Актуальность вопроса обусловлена несколькими факторами
-
необходимостью использовать попутный газ и дефицитом электроэнергии в
некоторых районах Казахстана. На примере был рассмотрен регион Кумколь,
Кызылординская область. Рассмотрены особенности ГТЭС, доказаны
экономическая и стратегическая целесообразность. Наряду с этим отдельно
остановлюсь на некоторых проблемах безопасности жизнедеятельности.
Будет определен эффективность и срок окупаемости инвестиционного плана.
Abstract
The issues and terms of choosing the main circuitry of a gas turbine power
plant were considered in the final work. At the same time took into account the
main advantages and disadvantages of gas turbine power plant construction.
Topicality of the issue was due to several factors - the need to utilize associated gas
and electricity shortages in some regions of Kazakhstan. On the example was
considered the region of Kumkol Kyzylorda region. There were considered the
features of GTTPP (gas-turbine thermal power plant) proven economic and strategic
expediency. Along with that separately focus on some issues of life safety. There
will be determined by the efficiency and the payback period of the investment plan.
5
Кіріспе бөлім
Бітіру жұмысына осы тақырыпты таңдаған себебім қазіргі уақыттағы
энергетика саласының дамуның перспективалы бағыты
(техникалық,
экономикалық және экологиялық көзқарас жағынан) аумақтық газ турбиналы
жылу электр орталықтарының жандандыру болып табылады. Мұндай ЖЭО-
тары келесідей жағдайларды қамтамасыз етеді:
а) Электрэнергиясын өндіруде екі есе аз отынның шығындалуы;
б) Электрэнергиясын тұтынушыға жақындатып, транспорт шығынын
азайтады;
с) Энергожүйеннің икемділігін жоғарылатады;
д) Атмосфераға шығарылатын қалдықтардың көлемін басқа ЖЭО-мен
салыстырғанда екі есе азайтады; [1.13].
Газ турбиналы қондырғылардың өшпес артықшылықтары көпетеген
отандық және шетел энергетик авторлардың еңбектерінде жазылған және
энергия үнемдеу және перспективалы энергожоспарлау құжаттарында
көрсетілген. газтурбиналы қондырғыларының технологиялары бүкіл дамығын
дүние жүзінде энергетиканың негізі болып келеді. Газтурбиналы
қондырғыларының дүниежүзілік энергия өндіруі жылына 30-35 млн. кВт
деңгейінде тұр. Энергетикалық газтурбиналы қондырғылар қарқынды дамуда
және де Япония, Англия, Германия, Италия, АҚШ елдерінде тамырын кең
жаюда.
Тек АҚШ елдерінде 1998 жылы электрстанцияларын модернизациялау
және салу ушін барлығы 200 газ турбиналы қондырғылар сұранысқа берілген,
олардың жалпы қуаты 66 млн. кВт электрэнергиясына жуық есептеледі. [1.55].
Осы тақырып барысында жазатын дипломдық жұмысты таңдағандағы
мақсатым:
а) Газ турбиналы қондырғыларының болашақтағы қолданылуының
перспективасын зерттеу;
б) жүктемелердің мәндерін таңдап, белгілі бір газ турбиналы
электрстанциясының бас сұлбасын модельдеу;
с) газ турбиналы қондырғылар туралы барлық мүмкін ақпараттарды
іздестіру;
д) газ турбиналы қондырғыларды қолданысқа негізгенде, ГТЭС-тардың
жұмыс істеуін экономика, экология және қошаған ортаны қорғау саласы
бойынша толық зерттеу есептеулерін жүргізу;
е) Жұмысты қорытындылау кезінде компьютерлік программаларын
қолдана отырып, ГТЭС-тің толық электрлік сұлбасын сызу;
Тақырыбымның
өзектілігіне
келетін болсам, газ турбиналы
қондырғылар қазіргі уақытта энергетика саласының негізгі проблемаларының
шешуі болып табылады. Себебі, қазіргі уақыттағы энергетикадағы негізгі
проблемалардың бірі болып табылатын, жүктеменің шегін толтыру
проблемасын шешу үшін газ турбиналы қондырғыларды орнатқан дұрыс
6
болып табылады. сол себепті, мен осы тақырып аясында зерттеу жұмысын
жүргізуді ұйғардым. Дүние жүзіндегі экономика, экология жағынан тұрақты,
және мұнай мен газга бай мемлекеттердің энергетиктері газ турбиналы
қондырғыларды қолдануды кең ауқымда зерттеуде.
Газ турбинаралары ерте кезден бері барімізге белгілі, бірақ тек жақын
уақытта ғана энергетика саласында белсенді қолданылып жатыр. Дәл осы газ
турбинаралары жазық және пайдалы қазбаларға, атап айтсак мұнай мен газ,
бай территориялардың энергетикалық комплексінің негізі болуы әбден
мүмкін. Олар бу турбиналарына қарағанада бірнеше есе жеңіл болып келеді
және салыстырмалы түрде аз орын алады, себебі оларда ірі габаритті, ауыр бу
жабдықтары жоқ (қазандық, сорғыш және т.б.). Сонымен бірге оларды
басқару әлдеқайда жеңіл автоматтандырылады, яғни мұндай станциялар
жұмыс қолдарын көп қажет етпейді.
Газ турбиналарының экономикалық тиімділігі қазіргі уақытта аса
жоғары болуы мүмкін. Егер, газ турбинасының шығысындағы
жылуалмастырғышта шыққан газбен суды қыздырып және ауамен емес бумен
турбинаның ыстық жолын салқындатсақ, 1500°С температурада газ
турбиналық циклдың мүмкін болатын 60-62% деңгейіне жететін ПӘК-ті
туралы айтуға болады. Ал бұл өз кезегінде бу турбиналы циклдың шектік
мәнінен бір жарым есе жоғары болып келеді.[1.123].
Сонымен қатар, негізгі отын ретінде ілеспе мұнай газын колданатын газ
турбиналарын енгізудің маңыздылығын қоршаған ортаны қорғау және ілеспе
шикізатын эффективті қолдану тарапынан қарастыруға болады.
Газ турбиналарының артықшылығы- олардың ұзақ мерзімділігі (толық
200 000 сағат, күрделі жөндеуге дейін 30000-60000 сағат). Газ турбиналы
қондырғыларында жұмыс циклінде мотор майы қолданылмайды. Аз
мөлшерде редуктрлі май, оның ауыстыру жиілігі сирек болып келеді.
Қуатты ЖЭС пен кіші ЖЭО - да күштік қондырғылар ретінде газ
турбиналы қондырғыларды қолдану экономикалық ақталған, себебі қазіргі
уақытта газ отынында жұмыс істейтін электрстанциялары тұтынушыға
көзтартарлық құрылыс меншікті құнына және алдағы эксплутацияның аз
шығындарына ие. [1.135].
Отын (газ, дизельді отын) жану камерасына, сонымен қатар ауа
сығымдағышпен сиретілген ауа жіберіледі. Ыстық өнімдер барлық
энергиясын газ турбинасына береді, ал газ турбинасы өз алдына ауа
сығымдағыш пен синхронды генераторды айналдырады. Қондырғыны қосу
желісті қозғалтқыш арқылы жүзеге асады және 1-2 минутқа созылады, соған
байланысты газ турбиналы қозғалтқышты қондырғылар жоғары
жылдамдығымен ерекшеленеді және энергожүйедегі жүктеменің шектік
шыңын жабуға жарамды болып таблады. Газ турбиналы қондырғының ауа
сығылғышында алынатын жылудың негізгі бөлігі атмосфераға шығарылады,
бірақ та болашақта бұл жылу басқа мақсаттарда қолданысқа ие болады. Сол
себепті, мұндай электр станцияларының ПӘК - ті 60% құрайды.[1.236].
7
Газ турбиналы электр станциялары қуатына байланысты кешенді түрде
электрэнрегиясын және жылу энергиясын өндіріп шығаруға тағайындалған,
соған сәйкес шағын елдімекендерді жарықтандыруда, сондай ақ өндіріс
кәсіпорындарын энергиямен қамтамысыз етеді.[1.237].
8
2 Газ турбиналы электрстанциялары
2.1 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. [2.36].
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 комперссор,
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. [2.36].
2.2 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
9
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 катты 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.[2.144].
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 тәлігіне бір литр).
Қуаттың кезкелген 0-100% диапазонында апатсыз жұмыс жасауы, сумен
салқындату жүйесінің болмауы, күкүрт қосапалы 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 кондырғыларды 28-42% болады.
- жоғарыда айтып кеткендей газ турбиналы қондырғылар шағын көлемді
болып келеді, сәйкесінше құрылыс уақытын қысқартады. Қарапайым циклді
газ
турбиналы қондырғылары индустрияда узкен 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 үнемдіоігін көрсетеді. Тағы да негізгі артықшылығына
бірнеше минуттың ішінде іске қосады мен 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
10
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.[2.176].
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, таымал
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.[2.35].
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 автономлы 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.[2.195].
"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.[2.199].
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.
11
Кесте 2.1 - 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 пайдаоануға берілген. Қондырғының қуаты еспетік
мәнінен артық болып шықты (480 орнына 520МВт) есептік ПӘК 60%
жүзеге асырлымады. 2008 жылдың ортасында ГТҚ 25 мың сағат жұмыс
жасады. Қазіргі уақытта 50 және 60 Гц жилікті энергожүйелеріне есептелген
ұқсас бірнеше ГТҚ іске қосылған. Ьу салқындатқыш жүйелі турбиналардың
құрылысы қиын және қымбат болып шықты, сондықтан да "General Electric"
фирмасы қазіргі таңға дейін бірнеше ауа салқындатқыш жүйелі ГТҚ шығарды.
[2.203].
Жапонияда бірнеше ондаған жоғары қуатты (260 - 335 МВт)
тұйықталған жану камерасының оттық мұнараларының бу салқындатқыш
12 Көрсеткіш
Өндіруші фирма, ГТҚ тпі, шығарылу
жылы
Көрсеткіш
"Mitsubishi",
M701G2,
1997
Siemens,
8000H, 2007
"General
Electric", 9H,
1997
Электр қуаты, МВт
334
340
350
ПӘК, %
39,5
39,5
40
Сығу дәрежесі
21
19,2
23
Ауа шығыны, кгс
738
820
686
Турбинаға дейінгі және
кейінгі газ температура
1500
1600
1430
Турбинаға дейінгі және
кейінгі газ температура
587
625
595
ГТУ массасы, т
420
444
368
Өлшемі, м: ұзындығы,
ені, биіктігі
18,3
13,2
11,9
Өлшемі, м: ұзындығы,
ені, биіктігі
6,1
5
4,9
Өлшемі, м: ұзындығы,
ені, биіктігі
6,1
5,5
4,9
NOx қалдығы , мгм3,
есептік және
жетілдірілген
50
50
50
NOx қалдығы , мгм3,
есептік және
жетілдірілген
-
20
18
Бір ГТҚ-лы БТҚ қуаты,
МВТ
498
530
520
БТҚ ПӘК, %
59,3
60
60
Компрессор сатысы
14
13
18
Басқарылатын
бағыттағыш агрегаттар
саны
1
4
5
Турбина сатысы
4
4
4
Оттық саны
20
16
14
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 2011 жылы іске асырылғын. 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 қалақшаларлың 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%.[2.234].
- 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.
Кесте 2.2- SGT-700 газ турбинлы қондыоғысының
техникалық
көрсеткіштері.
SGT-700 екібілікті, он бір баспалдақты компрессорлы турбина болып
табылады. Алғашқы екі баспалдағы басқарылатын кіріс бағыттағыш
аппаратына ие.
13 Атауы
Өлшем бірлігі
Мөлшері
Қуаты
МВт
29
ПӘК
%
36
Жылудың меншікті шығыны
кДжкВт-сағ
9999
Қысымды көтеру деңгейі
18:1
Жанған газдың массалық шығыны
кгсек
91
Жанған газдың температурасы
°C
518
Күштік турбинаның айналу жылдамдығы
айнмин
6500
Газдың талап етілгне қысымы
бар
27+-0,5
Сурет 2.1- SGT-700 газ турбиналы қондырғысының қимасы
Сурет 2.2 - SGT-700 газ турбиналы қондырғысы.
14
2.3 ГТҚ жұмыс істеу принципі. Жылулық схемасы
Газ турбиналы қондырғыларда көп сатылы компрессор (К)
атмосфералық ауаны сығады, жоғары қысымда жану камерасына (ЖК)
жібереді. Газ урбианлы қондырғының жану камерасы жылудың юелгілі
мөлшері де 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. [2.256]
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 2.3 суретте көрсетілген.
Сурет 2.3- Дара күштік агрегат
1- форсунка; 2- жану камерасы; 3- ауа құбыры;
4- қалақша; 5- жұмыс қалақшалары;
6- потурбка; 7- редуктор; 8- ескіш 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 сода жүретін процесстер
туралы айтып кеткен жөн болады.газ турбиналары Брайтон айналу цикілімен
сипатталады. Ол циклде бірінші, адиабаталық ауа сығылу, содан соң тұрақты
15
қысымда жану, ары қарай алғашқы қысымға дейінгі адиабаталық ұлғаю
жүреді.[2.274]
Сурет 2.4- Брайтон цикілі
(1 -- 2 Изоэнтропиялықсығылу, 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; беріоген қысым коэффициенті үшін
компрессорды айдау температурасы идеалды мәнінен жоғары.
- адибаталық 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.[2.279].
ГТҚ-ның меншікті пайдалы жұмысы келесі айырым арқылы табылады:
(2.1.1)
Мұндағы, Нт - 1 кг газдың турбинадағы ұлғаю жұмысы;
Нк - компрессорда ауаны сығыға кеткен жұмыс.
Барлық жылулық циклді қозғалтқыштардағыдай жану температурасы
жоғарылаған сайын ПӘК-де көтеріледі. Шектеуші фактор- двигатель
құрастырылатын материалдар болат, никель, керамика мүмкіндіктері, себебі
олар температу 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 же құрамдастырылан циклде жылу және электр энергиясын
өндіруде өңделген жылуды ыстық су өндіруге пайдаланады.регенераторлы
ГТҚ 1.4 суретте көрсетілген.[2.288].
Аралықты жылу жеткізгіш және аралықты ауамен салқындату жүйелі
ГТҚ бар, олар қарапайым ГТҚ-дан экономикалық салыстыру жағынан асып
16
түседі. Сұлбаны қиындату арқылы
ГТҚ-ның негізгі сипаттамаоарын
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 турбианлы
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 компресосрда сығылады, содан соң
салқындатқышқа жетеді, ол жерде температура Tb1-ден Ta2-ге дейін
төмендетіледі, ары қарай жоғары қысымды компресосрда сығылады. Ауаны с
алқындату әдетте насостан берілетін сумен жүзеге асырылады. Жоғары
қысымды компрессордан ауа регенраторға өтеді, ары қарай жоғыры қысымды
жану камерасына жетеді, онда ауа температурасы Тс1 көтеріледі. Содан соң газ
жоғары қысымды турбинада ұлғаяды, содан соң төмен қысымыды 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[2.291].
2.4 Қазақстанда ГТЭС құрылысының даму перспективасы
Георгий Акопьянцаның докладына сәйкес, 2030 жылға қарай Батыс
Қазақстан өңіріндегі қуат тапшылығы 1050 МВт шамасына жетеді деген
болжам жасалып отыр. Негізінен бұл аумақтағы мұнай өнеркәсібін электрмен
жабдықтайтын ГТЭС болады, олар сонымен қатар ілеспе газдың утилизация
мәселесінің шешуші факторы болып табылады. [3.13].
Осы ауданың тапшылығын қанағаттандыру үшін 900 МВт қуатты
базалық электр станцияларының құрылысы қажет.
Базалық электрстанцияларының (атомды немесе
газ) технико-
экономикалық салыстыру нәтижесінде ЖЭС-3 ТОО МАЭК Казатомпром
орналасқан ауданға жақын ауданда атом электрстанциясын салу ұсынылды.
Онда қуаты 300 МВт энергоблогы іске қосу көзделеді, және 2015 жылға дейін
500 кВ кернеуде қуат өндіру жоспарланды. Батыс аумақтын Ақтау АЭС және
Солтүстік аумақтан тартылатын 150 МВт қуаттын есептегенде энергия
балансы тапшылықсыз деп есептеледі. Актөбе, Шығыс және Орталық
аумақтарында 2030 жылға дейін энергия тапшылығы мынандай көлемде 515
МВт, 310 МВт и 350 МВт орын алады деп күтілуде және ол да Солтүстіктен
тартылатын энергия көзімен жабылады деп жоспарлануда. Мұның бәрі
Жапонияда орын алған апаттық жағдайға дейін шешілген еді, бірақта одан
кейін көзқарастар бөліне бастады, және де сол кезде министрлікте ешкім АЭС
қсалудан бас тартпады. Республика тұрғындары және депутаттар осы жоспар
17
бойынша өздерінің дүдәмалдылығын білдіріп отыр.
Ақтау қалалық мәслихатының депутаты Ыклас Кушербаев- АЭС
құрылысының қарсыласы. Оның айтуынша, қазіргі уақытта МаЭК энегоқуаты
тодып талап етіомеген. Осы ауданда жыл сайын шырағданда ілеспелі газ
жануда. Мұнайшылар бірнеше газ турбиналы электр станцияларында ілеспелі
мұнай газын утилизациялауға кіріскен. Алдағы уақытта Қаламқас ауданында
50МВт екі ГТЭС салу көзделген еді, және де ол жопар орындалды. Форт-
Шевченко жерінде жел электр станцияларының құрылысы жүруде (бірнеше
ондаған жел қозғалтқыштары), оның толық қуаты 40 МВт. Бұл сол ауданның
энергиядан тапшылығын АЭС құрылысын салмай- ақ қанағаттандырып
отырғанын көрсетеді.
Қазақстанның Даму Банкінің жобаларының ішінде Оралда 54 МВт және
Ақшабұлақта (Қызылорда облысы) 87,03 МВт қуатты ГТЭС құрылысы
бар.[3.33].
Қазақстанда
Магистралды құбыр желілері технологиялық
байланыспаған, ол арзан газы солтүстік және оңтүстік аудандараға тартуды
қиындатады. Бұл жағдай нақтырақ оңтүстік аудан мен Алматы қаласының
тұрғындарына үлкен қиындықтар туғызады. Өзбек газына тәуелділік, құны
екі, үш есе қымбат, ауданның газ нарығын тарылтуда.[3.65].
Газ электр станцияларының электрлік ПӘК 55 - 60%, ал көмір 32 - 34%.
Сонымен қатар, газды ЖЭО орнатылған қуаттағы 1 МВтсағат кететін
капиталы шығындары көмір 50%, атом 20%, жел электрстанцияларында 15%
құрайды. Газ басқа отын түрлері мен альтернативті отын көздеріне қарағанда
эффективті және үнемд болып келеді. Газ турбиналы электрстанциясының
құрылысына не бәрі 14-18 ай уақыт кетеді. Ал қазіргі заманға сай Көмір
электрстанциясының құрылысына 54-58 ай кетеді. АЭС-на шамамен 60 ай
уақыт кетеді.[3.67].
Газ электр станцияларны салудың артықшылықтары: салыстрымалы
түрде тез салынады, іске қосылады және шектік режимде өте жақсы жұмыс
жасайды.
Бітіру жұмысында келесі кезекте сипатталатын станция Қызылорда
облысында салынуға жоспарларған, Құмкөль ауданында және де жүзеге
асқан. ГТЭС салу кезінде бұрынан орналасқан Құмкөль- Атасу құбыр
желісімен (1.7 суретте) қолдануға болады. Осы құбыр желісінің жанынан жаңа
отынды трасса салу жоспарланып отыр. (қуаты 15 млн. т, инвестиция - 230
млн. долл.).
Қызылорда облысында шектік басқару жүктемелерінің тапшылығы
жобаның стратегиялық артықшылығын көрсетеді. 2030 жылға дейін 500 кВ
ЭБЖ іске қосу көзделіп отыр, бірақ та қазіргі уақытта тек 220 кВ ЭБЖ қосылу
мүмкін.
Статикалық мәліметтерге жүгінсек Құмкөль ауданында орташа есеппен
3,4 млн. т. Мұнай мен и 119 млн. м3 газ (99,13 тонна 0,833 кгм3 тығыздықта).
ГТҚ-да 0,11 м3кВт көлемде отынды тұтынғанда толық осындай көлемдегі
отыннан жылына 1,083 млн. МВт қуат алуға болады. Бұл көрсеткіш осы
18
аймақтағы электрэнергиясының тапшылығын жоюға үлкен көмегін тигізер
еді. [3.123].
Көмірсутекті отын түрлеріне қарағанда газ анағұрлым таза отын түрі.
Газдың жануы кезінде көмірқышқыл газы аз бөлінеді. Сәйкесінше, ол
қоршаған ортаға зияны әсер етеді. Көптеген адамдардың қате ойы, толықтай
таза альтернативті энергия көздері, бірақ та ол олай емес. Жел, геотермальды
және су электрстанциялары да қоршаған ортаға зиян келтіреді, кейде аз емес.
Сурет 2.5 - Аймақтың картасы
Сурет 2.6 - Мұнай мұнарасының орналасы
Мүмкін, альтернативті энергия көздері қазынды отын түрлерінің
19
орындарын басады, бірақ та ол жақында болмас. Мысалы, жел энергиясына
дүние жүзіндегі электрэнергиясының 10% тиесілі болуы үшін 1 млн.- 1,5 млн-
ға дейін жел турбиналары қажет. Осынша жер турбиналарын орналастыру
үшін 550 000 кв. км аудандағы жер көлемі қажет. Ол Европадағы ең ірі
мемлекеттің (Франция) жер ауданына тең келеді. Қиындықтар тек аудан
жағынан ғана емес, альтернативті энергия көздері бизнес, қаржы жағынан да
ең дұрыс шешім болып табылмайды. Альтернативті энергия көздері
экономикалық жағынан әлі толық қалыптаспаған. Қазіргі уақытта тынның ең
тиімдігі түрі - газ. Газ арзан электр энергиясының көзі болып табылады.
[3.132].
Көмірсутекті отын түрлеріне қарағанда газ анағұрлым таза отын түрі.
Газдың жануы кезінде көмірқышқыл газы аз бөлінеді. Сәйкесінше, ол
қоршаған ортаға зияны әсер етеді. Көптеген адамдардың қате ойы, толықтай
таза альтернативті энергия көздері, бірақ та ол олай емес. Жел, геотермальды
және су электрстанциялары да қоршаған ортаға зиян келтіреді, кейде аз емес.
ЖЭО-ның көмірден газға өтуі көмірқышқыл газыдң атмосфераға
шығаруын күрт төмендетті. Газ көмірге қарағанда үлкен жану энергиясына ие.
Тең көлемде энергия алу үшін көмірді тек артық жандыру керек.
Қорытындылай келе, ЖЭО көмірден газды отын түріне көшу СО2
атмосфераға шығарылуын 50 - 70% төмендетті, бұл планетада оырн алған
экологиялық жағдайда ең тиімді шешім болып табылады.[3.138].
2.5 Мұнайлы елдімекендерде газ қорының проблемалары
Мұнай ұңғымаларынан шығатын табиғи газ әдетте- ілеспелі мұнай газы
деп аталады. Ол мұнайға қатысты емес таулы жерлерде болуы мүмкін немесе
шикі мұнайда кездеседі.
Бірнеше жылдың көлемінде мұнай өндіру кәсіпорындары қажеті жоқ
қосалқы өнімді жандырып отырған.
Техникалық көзқарас бойынша ілеспелі мұнайгащымен жұмыс істеудің
бірнеше мүмкіншіліктері бар:
- әртүрлі формадағы отын ретінде және құбыр желісімен экспорттау;
- келесі қазбалық үшін қайта қабатқа үйлестіру;
- меншікті эксплуиациялық қажеттіліктер үшін элекрэнергиясын өндіру
үшін;
- танкерлерді тасымаладу үшін қайта өңдеу;
- мұнай химиялық өнеркәсіптік отын ретінде қайта өңдеу;
- сұйық немесе қатты затқа айналдыру;
- басқа жнергия түріне айналдыру, мысалы жыл энергиясы.[3.155].
20
3 Газ турбиналы қондырғылардың қолдану ерекшеліктері мен қолдану
аймағы
3.1 Газ турбиналы қондырғылардың классификациясы
Газ турбиналы қондырғының жалпы қуаты шаруашылықтың
транспорттан басқа (авиация және флот) әртүрлі бағыттарында қолданылады,
қазіргі уақытта мөлшері 250-300млн. кВт-тан асады. Осы қуаттың 23 бөлігі
энергетикаға тиісті болып келеді. Газ турбиналарында өндірілетін қуаттың
мөлшері дүниежүзінің кейбір бөліктерінде: Орталық Шығыста - 25-30, Латын
Америкасында- 15, Африкада- 10, АҚШ-та - 8-ге жуық, Батыс Еуропада- 4%.
[4.57].
Өнеркәсіпті дамыған елдерде газ турбиналы қондырғыларды қысқа
мерзімді жұмыстарға қолданады: электрлік жүктеменің шектік мәнін жабу
және сақтық қорда сақтау. Пайдаланудың экономикалық негізі- газ турбиналы
қондырғының төмен бағасы, отынның айтарлықтай бағасы, техникалық-
икемділігі: оның ішінде тез іске қосу мүмкінділігі және айналмалы цилкдік
режимдерде эксплуатациялық жұмыстарды жүргізуде сенімділігі, қарапайым
автоматтандырылған, тұтас жинақтылығы, сақындатқыш судың аз мөлшерде
қажеттілігі.
Мұндай газ турбиналы қондырғылар АҚШ елдерінде кең сұранысқа ие
болды, жалпы қуатының мәні 50 млн.кВт. тең. Айтарлықтай жоғары қуатты
газ
турбиналы қондырғылар Ұлыбритания,
Федеративті Гермения
Республикасында және де басқа да жоғары дамыған елдерде орналасқан.
Газ турбиналы электрстанцияларының қуаты жалпы алғанда 1млн.кВт-
қа жетеді. Газ турбиналы қондырғылар толық автоматтандырылған, өздері
орналасқан орталықтандырылған басқару қалқанымен немесе энергетикалық
жүйенің пультімен басқарылады. Отын ретінде табиғи газ немесе жеңіл
сүзушілер қолданылады. [4.153].
Қарапайым
газ турбиналы қондырғылармен қатар авиациялық
қозғалтқыштар негізінде құрылған қондырғылар да кең қолданылады.
Олардың жалпы қуаты 40 млн.кВт. құрайды. Соңғы жылдары жалпы газ
турбиналы қондырғылардың жалпы энергетикадығы үлесі өсіп келуде,
сондықтан да жоғары бірлікті қуаттар, отынның сапасына қойылатын
талаптар қатаң емес, қызмет көрсетуге аз шығындалады.
Қазіргі заманға сай агрегаттармен жабдықталған газ турбиналы электр
станциялары орташа 30-40% ПӘК-мен пайдаланылады. Пайдаланудың ең
маңызды мәселелеріне жаңа газтурбиналы қондырғыларды игерудегі жұмыс
жасауындағы қанағаттандырылмаған сенімділік, уақыттың пен жөндеу
жұмыстарына жұмсалатын қаражаттың айтарлықтай үлкен шығындарын
жатқызуға болады.[4.162].
21
Кесте 3.1- Шектік газ
турбиналы электр станцияларың негізгі
техникалық көрсеткіштері
3.2 Жаңа газ турбиналы қондырғылар
Әлеуметтік нарықтық қатынастарға көшу барысында, яғни жаңа
экономикалық шарттарда , оның ішінде инфляцияның жоғары деңгейі,
орталықтандырылған жабдықтарды қолданудағы туындайтын қиындықтар ға
тірелеміз. Қазіргі уақытта орталықсыздандырылған құрамдастырылған электр
және жылу жабдықтау жүйелері көшу көзделіп отыр. Оларды жылыту
қазандықтарында немесе жағадан салынып жатқан энегргия көздерінде
орналастырады.
Мұндай энергетикалық қондырғыларын орнатудың өз алдына көп
артықшылықтары бар. Олардың ішінде атап өтетін болсақ, құрылыстың қысқа
мерзімі, тұтынушылардың электр және жылу жабдықтау жүйелерінің жоғары
деңгейдегі сенімдігі, жылулық басқару инерттілігінің төмендігі.
Жылу және электр энергиясын өндіруде жергілікті жүйелерді, сонымен
қатар табиғи газ бен пропанмен жұмыс істейтін энергетикалық газ турбиналы
қондырғыларлы қолдану алға қойылған мақсатқа жетудің шешімі болып
табылады. [4.232].
Газ турбиналы қондырғылар қазіргі уақытта энергетикада толық
игерілген сенімді қондырғы ретінде танылуда.
Газ турбиналы қондырғыларды эксплуатациялық көрсеткіштері басқа
дәстүрлі энергетикалық қондырғыларының деңгейінде деп есептеледі. Оларға
күнтізбелік кестенің барлық күнінде жұмысқа дайындылығы, 2-3 жылдық
жөндеу жұмысының айналымы, қосу кезіндегі мүлтіксіздігі (95-97%) тән
болып келеді.[4.235].
3.3 Газ турбиналы технологияның сипаттамасы
Энергетикалық блок газ турбиналы электр станциясының (ГТЭС)
маңызды бөлігі болып табылады. Ол энергетикалық газ турбиналы
қондырғысынан (ГТҚ) тұрады. Оның құрамына газ турбиналы жетек (ГТЖ,
қажет болса бәсеңдеткішімен), электр генераторы қоздыру жүйесімен кіреді.
22 Көрсеткіш
ГТ-45
ГТ100М
ГТ-125
ГТ-150
ГТ-200
Жылу өндіру мүмкіндігі, МВт
95
155
220
255
280
Шартты
отынның
меншікті
шығыны,
г(кВт*сағ)
ГТҚ
ЖЭО-ғы ГТҚ
Құрамдастырылған
қондырғы
475
230
___
470
260
390-300
450
215
380
430
200
370-
290
390
180
350-
270
Газ турбиналы жетектің негізі, сығылған жану өнімінің көзі болып
табылатын газ генераторы болып табылады.[5.75].
Газ генераторы компрессор, жану камерасынан және де турбиналы
жетектен тұрады. Компрессорде атмосфералы ауа сығылады, әрі қарай жану
камерасына жеткізіледі, содан соң сығылған газға бүріккі арқылы отын
қосылады(негізгі отын ретінде газ, резерв ретінде - керосин немесе реактивті
отын), процесс отынның ауа ағынында жануымен жалғасады. Жану өнімдері
компрессор турбинасы (жоғары қысымды турбина) және ГТЖ- нің білігін
айналдыратын бос турбиналарына жеткізіледі. Турбинаның қалақшарында
жану өнімдерінен пайда болған жылу энергиясы турбина роторындағы
механикалық энергияға айналу процессі жүре бастайды. Турбинада пайда
болған энергияның мәні компрессордағы энергиядан анағұрлым жоғары
болады. Осы екі көрсеткіш арасындағы айырым газ турбиналы жетегінің
пайдалы қуатын береді.
Турбинаның білігінде турбогенератор (электрлік генератор) орналасқан.
Газ турбинасында өңделген газ пайдаланылған жабдық пен
шуылбасқыш арқылы түтін мұржасына шығарылады. Өңделген газдың
жылуының қайта пайдаланылуы қарастырылған болса, пайдаланылған
жабдықтан кейін қайта өңдейтін жылу алмастырғышқа жеткізіледі.
Технологиялық тізбекте оның орнына қайта өңдейтін қазандық орналасуы
мүмкін. Онда әртүрлі көрсеткішті бу түріндегі жылу энергиясы өндіріледі. Бу
немесе Ыстық су қайта өңдейтін қазандықтан тікелей жылу тұтынушыға
жеткізілуі мүмкін. Сондай ақ өңдеген буды ары қарай бу турбиналы
айналымда электр энергиясын өңдіруге пайдаоануға болады.[5.102].
3.4 Қазіргі
заманғы энергетикалық
газ
турбиналы
қондырғыларының негізгі түрлері
Қазіргі таңда қолданылатын газ турбиналы қондырғылары негізіг үш
түрге бөлінеді:
а) авиациялық реактивті газ турбиналы қондырғыларының негізінде
пайда болған;
б) теңіз флотына арналған газ турбиналы қондырғылар негізінде пайда
болған;
с) арнайы энергетика саласына арналған газ турбиналы қондырғылар
heavy-duty ГТҚ;
Бірінші және екінші типті турбиналарын жалпы - aeroderivative ГТҚ деп
атауға болады.
Бірінші және екінші классқа жататын ГТҚ (aeroderivative ГТҚ)
жылдамдатылған және жеңіл қондырғы болып табылады, қарапайым қызмет
көрсетумен ерекшелінеді, ішкі құрылымына қойылатын талаптар аз, бірақ та
қоры аз болып келеді. [6.22].
23
Үшінші категорияға жататын газ турбиналы қондырғылар- айтарлықтай
ауыр, бір білекті, генератордың айналу жиілігіне тең тұрақты айналу жиілікті
болып келеді.Сенімділігін, жылулық өнімділігін қамтамасыз ету үшін, құны
мен пайдалану кезіндегі шығындарын азайту үшін ГТҚ- ды ең қарапайым
цикл бойынша жобаланады. Мұндай қондырғылардың техникалық шешімі
ертеден энергетикалық машина жасау саласына сәйкес келеді: ауыр қатты
білекті, сырғанау мойынтірегі, жұмыс қалақшалары және т.б. Қалақшаларлың
негізгі салқындатқышы- ауа болып табылады.
Heavy-duty ГТҚ-лары құрылыс жұмыстары мен ішкі құрылымға үлкен
талаптар қояды. Мұндай қондырғылардың қызмет көрсету мерзімі ұзақ және
көрсеткіштері бу турбиналы қондырғыларына ұқсас болып келеді.
Егер де қуаттын мәні бірнеше МВт-пен 15-20 МВт диапазонына
орнатылған қондырғылра мен aeroderivative ГТҚ- ры сәйкес болса, 100МВт
қуат мәніне үлкен өндіруші фирмаларының энергетикалық газ турбиналары ие
болады. [6.64].
Энергетикалық газ турбиналы қондырғыларын дайындауда алдағы
орындарды энергетика саласында қолданылатын авиациялық газ турбиналы
қондырғыларды өндіретін және дайындайтын фирмалар алады.[6.75].
24
4 Отынға қойылатын талаптар
Энергетикалық газ турбиналарына қондырғыларда қолданылатын отын
ретінде табиғи газ қолданылады. ГОСТ 23194-83 талаптарына жауап беретін
және ГОСТ 21190-82 стандарты бойынша дайындалуы керек.
Газ турбиналы қондырғаларды пайдалану кезінде қалақшаларындағы
жоғары температуралы коррозияға жол бермейтін отынның сапсына талаптар
қойылады. Коррозия механизмі сілтілі металлда эвтетиктердің жиналуынан
пайда болғандықтан күкірт пен сілтілі металлдың жалпы мөлшеріне шектеу
қойылады. Келесі кестеде General Electric фирмасы шығаратын ГТҚ-нында
қолданылатын отындық газдың тазарту нормалары көрсетілген:[6.97]
Кесте 4.1- Отынның құрамы.
Газдық отынды алдын ала жағу кезіде аз қуатты ГТЭС үшін энергия
өндірісі айтарлықтай қымбаттайды және ГТҚ-ды энергетикаға енгізуге қарама
қайшылықтарды тудыруы мүмкін. Тіпті дүниежүзілік энергетика өндірісінде
ГТҚ отынды алдын ала жағусыз жұмыс жасайды. Газдық отынды алдын ала
жандыру отынды қиындықсыз жандыру камерасына жеткізуде қамтамасыз
етеді.
Қазіргі
заманғы жоғары деңгейлі ауа сығатын
газ турбиналы
қондырғыларда газдық отынға қажет қысымның мәні 25-30 кгсм2асуы
мүмкін, шетелдік ГТҚ өндірушілердің есептеуі бойынша отындық газдың
артық қысымы 5-10 кгсм2 төмен болмауы керек.[6.105].
Бірінші кестеде көрсетілген зерттеу жұмыстарының қорытындыларын
қарайтын болсақ, 10МВт ГТҚ-ын дайындауда сыртқа тебуші ғана емес,
бұрандалы және поршеньді ауа сығымдағыштар жарамды болып келеді,
сонымен бірге атап өтілген жарамды ауа сығымдағыштар 15-20%-ға қымбат
болып келеді. Газды магистральдегі бастапқы жоғары қысымы аладын ала ауа
сығымдағыштың капиталды шығындарын 30%-ға азайтады. Алдын ала ауа
25 Компонент
ГТҚ-да рұқсат етілген нормалар
Күкірт
0,05% (мольді)
Қатты бөлшектер
3
0,0027 гм
Металл:
- ванадий
0,03 ррm
- Na + K
Күкірттің нормасын қарайыз.
- Са
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz