Газ турбиналы қондырғылардың классификациясы

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 71 бет
Таңдаулыға:

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 3-6 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

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 айн/мин 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 мг/нм3-ға дейін

төмендетуге негізделген.

Кесте 2. 2- SGT-700 газ турбинлы қондыоғысының

техникалық

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.