Газтурбиналық қондырғының сипаттамасы
8
9
10
11
Аңдатпа
Бітіру жұмысында Қазақстанда Қызылорда облысының ГТЭС салудың
тұралы мәселелер қаралған. Мәселенің өзектілігі бірнеше факторларға - іліспе
газды пайдалану қажеттілігіне және осы аудандағы электр энергиясының
тапшылығына байланысты. ГТЭС ерекшеліктері қаралған, экономиқалық
және стратегиялық қисындылығы дәлелденген. Мұнай кен орындарында
іліспе газды жинақтау және пайдаға асыру мәселесіне ерекше көңіл бөлінген.
Аннотация
В выпускной работе рассмотрены вопросы строительства ГТЭС в
Казахстане, в регионе Кызылординской области. Актуальность вопроса
обусловлена несколькими факторами: необходимостью использования
попутного газа и дефицитом электроэнергии в данном районе. Рассмотрены
особенности ГТЭС, доказаны экономическая и стратегическая
целесообразность, особое внимание было уделено вопросу о сборе и
утилизации попутного газа на нефтяных месторождениях.
Annotation
In the graduating work there are considered the issues of construction of a
power plant in Kazakhstan, in the Kyzylorda region. This issue is due to several
factors: the necessity of use of associated gas and the shortage of electric energy in
the area. Peculiarities of GTES are considered, economic and strategic expediency
are proved and special attention was paid to the collection and utilization of
associated gas at oil fields.
12
Мазмұны
Кіріспе
1 Газтурбиналық электрстанциялары
1.1 Газтурбиналық қондырғының сипаттамасы
1.2 ГТҚ жұмыс істеу принципі. Жылулық сұлбасы
1.3 Қазақстанда газтурбиналық электр станцияларын салудың
маңыздылығы
1.4 Мұнайлы елді мекендердегі газды жинақтаудың қиыншылықтары
2 Электрлік бөлігі
2.1 Шығыс деректер
2.2 Турбогенераторларды таңдау және жүктеме кестесін құру
2.3 Құрылымдық сызбаның нұсқаларын таңдау
2.3.1 Байланыс трансформаторларын таңдау
2.3.2 Өзіндік мұқтаждық қажеттілігінің трансформаторларын таңдау
2.3.3 Трансформаторлардағы электр қуатының жылдық шығынын
есептеу
2.4 Нұсқаларды техника-экономикалық салыстыру
2.4.1 Толық шығындар
2.4.2 Өндірістің жылдық алымдары
2.4.3 Есептік шығындар мен нұсқаларды таңдау
2.5 Қысқа тұйықталу тоғын есептеу
2.5.1 Салыстырмалы бірліктердегі қысқа тұйықталу токтарын есептеу
2.5.2 GUFAULTS бағдарламасында қысқа тұйықталу тоқтарын
есептеу
2.6 Коммутационных аппараттар мен генератор тізбегіндегі тоқ
жүргізуші бөліктерді таңдау
2.7 ТҚ 110 кВ үшін коммутаиялық аппаратураны таңдау
2.8 Өлшеу құралдарын таңдау
2.8.1 Тоқ трансформаторларын таңдау
2.8.2 Кернеу трансформаторларын таңдау
3 ГТЭС қызметінің техника-экономикалық талдауы
3.1 Жобаның экономикалық тиімділігінің негіздемесі
3.2 ГТЭС-ке толық салымдар
3.3 Капиталдық салымдардың тиімділігінің көрсеткіштерін еептеу
4 Өмірлік тіршілігінің қауіпсіздігі
4.1 ЭС да электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету.
4.2 Адам арқылы өтетін ток
4.3 Табиғи және жасанды жарықтандыру
4.4 ЖЭО өрт қауіпсіздік ережелеріне, қорғану шараларына талдау
жүргізу
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі
13
7
8
9
12
18
22
26
26
27
28
30
31
33
34
34
35
36
36
36
40
42
43
44
44
45
46
46
49
52
54
54
55
57
63
67
68
Кіріспе
Бұл жұмыста қуаты 4х32 Мвт Қызылорда ГТЭС мысалында ГТЭС
сипаттамалық ерекшеліктері қарастырылған. Аймақтағы отын-энергетикалық
жағдай дәл осы станция түрлерін қолданудың пайдасын арттырады және
оларды анағұрлым өзекті етеді, себебі бұл төңіректе электр қуатының жоғары
тапшылығы байқалады және оған қоса ілеспе газдың үлкен мөлшері бар.
Ілеспе газды пайдаланумен байланысты мәселе ілеспе мұнай газын
қайта өңдеу бойынша ірі зауыдты салу жолымен айтарлықтай жақын арада
шешілді, яғни енді аймақтың инфрақұрылымы мүнай алу объектілерін электр
қуатымен қамтамасыз ететін және тұрғын аймақтарда электр қуатының
тапшылығымен күресетін осыған ұқсас бірнеше жаңа станциялардың
құрылысы үшін жақсы дайындалған.
Экономикалық көзқарас жағынан ондай станциялар айтарлықтай тиімді,
себебі бұрын мұнай алатын орындарда факелдарда жанған ілеспе мұнай газы
енді қолданылып, минералды ресурстарды жоғалту азаяды.
Отын ретінде газ жақында орналасқан тұрғын аймақтарындағы
экология мен онда тұратын және жұмыс істетін адамдардың денсаулығына
кері әсер ететін ластаушы заттарды айтарлықтай аз көлемде шығарады.
14
1 Газтурбиналық электрстанциялары
Қуатына
байланысты газтурбиналық электр станциялар, электр
энергиясын кешенді өндіретін және жылу энергиясын өндіретін болып
бөлінеді. Сәйкесінше бұл станциялар қала, ауыл және шағын елдімекендердегі
жарықтандыру және жылумен қамтамассыз ету жүйелерінде, сонымен қоса
өндіріс орындарын электр энергиясымен қамту үшін қолданылады.
Қазіргі кезде қуаты 10-нан 100 МВт дейінгі газтурбиналық электр
станциялар (ГТЭС) жұмыс істейді. Электр станцияның жұмысы
орталықтандырылған, автономды немесе басқа қорек көзіне қосымша энергия
өндіруші есебінде жүзеге асады.
Газтурбиналық құрылым кез келген ауа райында негізгі және қосымша
қорек көзі ретінде қолданылады. Өндірілген электр энергия және жылу
өндірістік нысандарды немесе тұрмыстық қажеттілікті қамтамассыз ету
мақсатында пайдаланылады. Газтурбиналық электр станцияларды жекеленген
аудандарда салу, үлкен қашықтықтағы электр беріліс желілеріндегі шығынды
және құрылысқа кеткен қаражатты үнемдеуге мүмкіндік береді. Осының
есебінен орталықтандырылған аудандарда электр энергиясының сапасы
жоғарылап, жалпылама аймақты және жекеленген кәсіп орындарды жылумен
қамту ыңғайылана түседі.
Өз ретінде аз қуатты газтурбиналық электр станциялар, блокты
контейнер принципіне негізделіп салынған, шағын көлемдегі станциялық
құрылым. Басқаша айтқанда, ГТЭС тің құрама бөліктері біріккен қалыпта
жұмыс істеу арқылы, тек электр энергиясын өндіріп қана қоймай,
қолданылған газдың есебінен жылумен қамту мүмкіндігіне ие.
Газтурбиналық электр станциясының негізгі блогы ол әрине басты
энергоблог, бірақ ол компрессор, сонымен қоса екіншілік энергияны
қолдануға және жылу өндіруге мүмкіндік беретін, жылуалмастырғыш және
отын газын дайындайтын құрылымдармен және т.б. бірігіп жұмыс істейді.
Газтурбиналық электр станциялар жиі дизельді қозғалтқыштармен
толықтырылады. Дизельді қозғалтқыштар станцияның істе қосылуына қажет
құрылым.
ГТЭС тің энергоблогы жекеленген газтурбинасынан және электр
энергиясын өндіретін генератордан тұрады. Станцияның энергоблогы бақылау
жүйелерімен, барлық блогтарды автоматты басқару жүйелерімен,
фильтрлармен, блогтарды қажетті маймен қамтамассыздандыратын және
басқа да құраушылармен тығыз байланыста қамдалып жасалған.
15
1.1 Газтурбиналық қондырғының сипаттамасы
Газтурбиналық электр станциясының негізігі ұтымды жақтары:
- ГТЭС айтарлықтай сенімді құрылым. Орта есеппен алғанда,
жалпылама жөндеу жұмыстарынсыз, негізгі түйіндердің жұмыс істеу
ұзақтығы 100-130 мың. сағат шамасында. Газ турбинасын жеткізетін көп
тасымалдаушылар, айтылған құрылымның орналасқан жерінде, жеке
түйіндердегі толық жөндеу жұмыстарын жүргізе берді. Бұл әрине жөндеу
жұмыстарына кететін шығынды айтарлықтай азайтады. Қазіргі кездегі
газтурбиналық құрылымның ұтымды жері, оның мотор ресурстарының
қанағаттандырарлықтай жұмысы және жағылым майларының шығының
аздығы (шамамен тәулігіне бір литр). Сонымен қоса 0 ден 100% қуат
диапазонында ешбір оқыс оқиғасыз жұмыс істеу қабілеті, сумен салқындату
жүйесінің жоқтығы, құрамында күкірті бар газды қолдану, аз қуатты және
қуаты 30 МВт тан жоғары газтурбиналық қондырғылардын тиімділігін
арттырады;
- Газтурбиналық құрылымның жеке пайдалы әсер коэффициенті
шамамен 40% құрайды. Ал өтпелі газдардың қайта өңделуін ескерсек, ПӘК
айтарлықтай жоғары болатыны анық. Осы жерде бугаздық құрылымдардың
электрлік ПӘК і шамамен 50% дан асатының ескеру керек. Салыстырып
қарасақ, қарапайым бу айдағыш құрылымның ПӘК і 33-40% аралығында деп
есептейік, ал газтурбиналық құрылымда 28-42% аралығында;
-
Жоғарыда айтылғандай, газтурбиналық электр станциялардың
аумақтық көлемі қарапайым. Сол себепті станцияны салу уақыты мен оның
өзіндік құнының өтелуі көңіл толтыратын көрсеткіштерді береді. Қарапайым
циклде жұмыс істейтін газ турбиналарының электр энергиясымен қоректенуі,
көмір мен атомдық электр қондырғыларына қарағанда, аз болғандықтан,
оларды аз және үлкен қуатты қондырғыларға арнап та жасай береді.
Монтаждық жұмысына шамамен бір жыл кететін, базалық қуат өндіретін бу
электр станцияларына қарағанда, газтурбиналық станцияларда монтаждау
жұмысы шамамен бірнеше аптаны немесе бірнеше айды құрайды.
Станцияның басқа ұтымды жағы, оның бірнеше минутта қосып, ажырай алуы
және асқын жүктеме кезіндегі қосымша энергияның қамтамассыз етілуі;
- Дәл осы құрылым, яғни газтурбиналық электр станциялары басқа
электр станцияларымен салыстырғанда айтарлықтай экологиялық таза энергия
көзі. Осы мәселеге соңғы кездері көп көңіл бөлінгені жөнінде де айта кету
керек. Тағы бір көңіл толтыратын жайт, газтурбиналық қондырғының қолдану
нәтижесінде қоршаған ортаға зияндылық көрсеткіші 9 - 25 ppm (англ. Parts per
million) аспағанында. Яғни салыстырмалы түрде, станция қоршаған адамзатқа
зиянсыз. Бұндай тамаша көрсеткіштер станцияны кез келген қолайлы жерге
орналастыруға болатының көрсетеді.
- ГТЭС толықтай дерлік автоматты режимде жұмыс істей алады. Бұл
дегеніміз станцияны басқару жүйесінің жеңілдігі, айтарлықтай аз
16
жұмысшыларды қажет ететіндігінде. Ал бұл көрсеткіш станцияның жағымды
жақтарын толықтырады.
Негізінде газтурбиналық қондырғылар бу қондырғыларына қарағанда,
кейініректе пайда болған. Ең алғашқы қуаты 4 МВт болатын газтурбиналық
қондырғы 1939ж.
қолданысқа
берілген болатын. Газтурбиналық
қозғалтқыштардың кейінгі жылдардағы дамуы тікелей авиациямен тығыз
байланысты. Ал 1980 жылы жекеленген қуаты 100 МВт тан асатын
қондырғылардың пайда болуымен және газдардың бастапқа
температурасының көтерілуінен, біріккен бугаздық қондырғылардың ПӘК і
айтарлықтай жоғарылауымен, газтурбиналық қондырғылар электр
энергетикасында тең өріс ала бастады.
Қазіргі кезде газтурбиналық қондырғылардың өзектілігі артып келеді.
1.1 кестеде қарапайым термодинамикалық циклде жұмыс істейтін
газтурбиналық қондырғының көрсеткіштері көрсетілген.[9] Қондырғы бір
валға орналасқан екі тіректі турбиналар тобының роторларынан тұрады. Ал
оларды айнала блокты сақиналы жану камерасы орналасқан. Жану
камерасында отынның таза түрі, яғни көп жағдайда табиғи газ және сұйық
дизельді отындар қолнанылады.
Дәстүрлі энергетиканың осы типті қондырғылары өзінің сенімділігі мен
ұзақ мерзімді жұмысымен ерекшелінеді. Рационды конструкциялау және
технологиялық дайындау арқасында, газдар белгіленген жоғары
температураға дейін өңделеді. Ал технологиялық дайындау эффективті
салқындану жүйесі бар турбинадан және отқа төзімді құймалар мен
жабындардан тұратын, циклді ауа жүйесі бар жану камерасынан тұрады.
ПӘК тің жоғары технико экономикалық және экологиялық
көрсеткіштеріне қол жеткізу үшін, меншікті өзіндік құнды азайту үшін,
жөндеу шығындары мен атмосфераға таралатын азот оксидінің мөлшенрін
азайту үшін газдың бастапқы температурасын оңтайландырады. Сонымен
қатар, автономды және гибритті жұмыс істейтін, энектр энергиясы мен
жылуды өндірушілердің жұмысын жақсарту мақсатында аэродинамиканың ең
дамыған бағыттарын қолданады.
Өткен
ғасырдың
90-ы жылдары қаржыландыру бағдарламасына
қатысты, дәлірек айтқанда, АҚШ пен Жапония үкіметтері арасында,
турбинаның бірінші және екінші ауысымының арасындағы жұмыстық бөлікке
құйықталған булы салқындату жүйесі еңгізілген қуатты газтурбиналық
қондырғының жобасы жасалып, салынған болатын. Ауамен салыстырғанда,
бу ұтымды жылу тасығыш. Будың жылу сыйымдылығы және жылу беру
коэффициенті салыстырмалы түрде жоғыры екенін майындау керек. Сонымен
қоса булы термодинамикалық жүйе, ауалы жүйеге қарағанда тиімдірек. Себебі
екеуінде де қолданылатын жылу тікелей бу циклде бар. Көптеген техникалық
қиындықтарға қарамастан, бу арқылы салқындатылатын газтурбиналық
қондырғылардың негізгі түрлерінің жұмыстық көрсеткіштері жоғары.
"Mitsubishi" фирмасы жиілігі 60 Гц болатын энергожүйе үшін, газ
жинақтағын жану камерасы және бумен салқындатылатын бөлігі бар
17
газтурбиналық қондырғыны тұрғызды. Бұл элект станция тәжірбиелік екі жыл
жұмысында үнемі жүктеме қажеттілігін өтеп, тікелей осы фирманың басқада
қондырғыларымен қоса тиімді жұмыс істеді.
1.1 кесте - Салыстырмалы түрде қуатты газтурбиналық қондырғының
параметрлері мен көрсеткіштері
"General Electric" фирмасы Ұлыбританиядағы Уэльстегі электр
станцияда бір валды бугазотурбиналық қондырғыға (қалақшалары автономды
жұмыс істей алмайтын, бу салқындатқыш жүйесіне негізделген
газтурбиналық қондырғы) басты агрегат ретінде 9Н орнатты. Айтылған
газтурбиналық қондырғы 1997 жылы құрастырылған болатын, бірақ тек 12
жыл өткеннен кейін ғана, 2003 жылдың қыркүйегінде станция жоспарлы
түрде салынды. Ал станцияның жалпы қуаты жоспарланған қуаттан әлде
қайда жоғары көрсеткішті көрсетті (480 МВт тың орнына 520 МВт), бірақ
есептік пайдалы әсер коэффициенті ойлағандай нәтиже берген жоқ (ПӘК
18 Параметрлер мен көрсеткіштер
Құрастырған фирма, газтурбиналық қондырғының типі,
жұмысқа берілген жыл
Параметрлер мен көрсеткіштер
"Mitsubishi",
701G2, 1997
Siemens, 8000H,
2007
"General
Electric", 9H,
1997
Электрлік қуаты, МВт
334
340
350
ПӘК, %
39,5
39,5
40
Сығылу көрсеткіші
21
19,2
23
Ауа шығыны, кгс
738
820
686
Турбинаға дейінгі газ
температурасытурбинадан
кейінгі температура
1500
1600
1430
Турбинаға дейінгі газ
температурасытурбинадан
кейінгі температура
587
625
595
Газтурбиналық қондырғының
массасы, т
420
444
368
Көлемі, м: ұзындығы, ені,
биіктігі.
18,3
13,2
11,9
Көлемі, м: ұзындығы, ені,
биіктігі.
6,1
5
4,9
Көлемі, м: ұзындығы, ені,
биіктігі.
6,1
5,5
4,9
NOx шығыны , мгм3, есептік
және өндеуден кейінгі
50
50
50
NOx шығыны , мгм3, есептік
және өндеуден кейінгі
-
20
18
Бір газтурбиналық
қондырғысы бар
бугазотурбинаның қуаты, МВТ
498
530
520
Бугазотурбина ПӘК, %
59,3
60
60
Компрессордың аралығының
саны
14
13
18
Реттелетін бағытталған
аппараттардың саны
1
4
5
Турбина аралықтарының саны
4
4
4
Отты құбыр саны
20
16
14
60%). 2008 жылдың ортасына қарай аталмыш газтурбмналық қондырғы
шамамен 25 мың. сағ. жұмыс істеген болатын.
Қазіргі кезде жиілігі 50 және 60 Гц болатын энергожүйелеріне, жұмыс
істеу жүйесі бір біріне ұқсайтын бірнеше газтурбиналық қондырғылар
жосылған.
Бумен салқындатуға негізделген салқындатқыш жүйесі өте күрделі және
қымбат болып шықты. Осы себептен "General Electric" фирмасы осы жылдар
аралығында, салқындату жүйесі қарапайым, ауалық салқындатқышы бар
газтурбиналық қондырғыларды көптеп шығарған болатын.
Ал осы кезде, Жапония ондаған өте қуатты газтурбиналық
қондырғыларды жасаған болатын. Қондырғы қуаты 260 - 335 МВт
аралығында. Бұл газтурбиналық қондырғылар, турбина кірісіне ыстық газды
жеткізетін, бу құбырларынан және жану камерасындағы жалынды
құбырларды салқындататын, тұйықталған бу салқындату жүйесінен тұрады.
Мұндай күрделі жүйелерді біріктіру, өндірістік жетілген және
қалыптасқан жүйе ретінде жоғары бағаланған болатын. Бірақ бұл
қондырғылар, ауалық салқындату жүйесі бар газтурбиналық қондырғылардан
айырмашылығына қарамастан, тек жатылай жүктелген, үзілісті жұмыс
істейтін трубиналарда қолданылып келеді. Ал дәл осындай қалыпсыз жұмыс
істейтін жүйелер жылдан жылға артып келеді.
Сонғы жылдарда "Mitsubishi" фирмасы заманауи J кезеңіне негізделген
газтурбиналық қондырғыны дайындап жатыр. Бұл қондырғы 2004 жылдан
бері зерттеліп келе жатқан, 1700°С температурада жұмыс істейтін газ
турбинасын жасауға негізделген, жапониялық программаның нәтижелеріне
сүйене отырып жасалатын болады.
Жиілігі 60 Гц болатын энергожүйе үшін алғашқы газтурбиналық
қондырғыны 2011 жылы жасалған. Қондырығының бастапқы температурасы
1600°С, ал қысымның көтерілу деңгейі -23. Газтурбиналық қондырғының
жалпы қуаты 320 МВт, ал бугазотурбинаның жалпы қуаты 460 МВт, пайдалы
әсер коэффциенті 62 - 65% аралығында.
Егер айналу жиілігі 3000 айнмин болатын, турбомашинаны қайта
құрамдастырса, газтурбиналық қондырғының жалпы қуаты 385 МВт дейін, ал
бугазтурбиналық қондырғының қуаты 550 МВт дейін жоғарлайтын еді.
1.2 Газтурбиналық қондырғының жұмыс істеу принципі. Жылулық
сұлбасы
Газтурбиналық қондырғыда көп құрамды компрессор (К) белгілі
деңгейге дейін атмосфералық ауаны сығып, оны өте жоғары қысымда жану
камерасына (КС) жібереді. Ал газтурбиналық қондырғының жану камерасына
келген, нақты салмақты отын түрі, жоғары температуралы ортаға келгеннен
кейін, үлкен мөлшердегі энергияны бөліп, жана бастайды. Газ типтес отын
түрінің жану нәтижесінде алынған энергия, трубинаның (Т) үлкен айналым
19
қабақшаларының механикалық жұмысына түрленеді. Сәйкесінше, жасалынып
отырған механикалық энергия генераторда электр энергиясына түрленеді[11].
Өндірілген энергияның кей бөлігі компрессордағы ауаны сығу
үшін жұмсалады. Жұмыстың қалған бөлігі электрлік генераторға жүктеледі.
Электрлік генератордың жұмысы, газтурбиналық қондырғы үшін пайдалы
жұмыс саналады. Қолданылып болған газ, жылу энергиясын алу үшін
утилизаторға жіберіледі.
1.1 сурет - Газтурбиналық қондырғының біріккен күштік агрегаты.
Газтурбиналық қозғалтқыштар, қуатты қозғалтқыштардың ішінде, ең
үлкен меншікті қуатқа ие, шамамен 6 кВткг.
Отын түрі ретінде ыстық керосин, дизельді отын түрі немесе газ
қолданылады.
Қуатты газтурбиналарының түрлері және олардың жұмыс реттілініне
тоқталайық.
Газ турбиналары термодинамикалық Брайтонның циклімен
сипатталады. Бұл циклде ең алдымен ауаның адиабаталық сығылу процессі
байқалады, содан кейін тұрақты қысымда жану процесі, ал соңында бастапқы
қысымға қайта келу үшін адиабаталық кеңею орын алады[2].
1 -- 2 Изоэнтропикалық сығылу, 2 -- 3 Изобаралық жылу келтіру,
3 -- 4 Изоэнтропикалық кеңею, 4 -- 1 Изобаралық қорыту.
1.2 сурет - Брайтон Циклі
20
Іс жүзінде қажалу және турболенттік құбылыс төмендегі салдарларды
туғызады:
- адиабаталық емес сығылу: берілген жалпы қысым коэффициентінің
компрессордың температуралық келтірілімі идеальдыдан жоғарылауына алып
келеді;
- адиабаталық емес кеңею: турбинаның температурасы жұмысқа қажетті
деңгейге дейін төмендесе де, ол компрессорға ешқандай әсер етпейді,
нәтижесінде қысым кэффициенті жоғарылап, кеңею пайдалы жұмысты
қанағаттандыратын мәнге жетпейді;
- ауақалғанындағы, жану камерасындағы және шығыстағы қысым
шығыны: нәтижесінде кеңею пайдалы жұмысты қанағаттандыратын мәнге
жетпейді;
Газтурбиналық қондырғының меншікті пайдалы жұмысы деп кеңею мен
сығылу жұмысының айырмашылығын айтады.
(
1.1)
мұндағы Нт - турбинадағы 1 кг газдың кеңею жұмысы;
Нк - компрессордағы 1 кг ауаны сығуға қажетті жұмыс.
Барлық циклдік жылу қозғалтқыштарындағы реттілікке сай, жану
температурасы жоғарылаған сайын, пайдалы әсер коэффициенті көп болады.
Нақты фактор ретінде қозғалтқыш жасалған болаттың, керамиканың,
никельдің несеме басқа материалдардың жоғары температура мен қысымға
төзу факторы саналады. Инженерлік зерттеулердің көп бөлігі, турбинаның
бөліктерінен жылу бөліп алу процесіне негізделген. Сонымен қоса көптеген
турбиналар, қолданыссыз босқа кететін, шығыстағы газдың жылуын қайта
түрлендіруге ұмтылуда. Қайта түрлендіргіштер (регенераторлар) -- шығыс
газының жылуын, жануға берілетін сұйытылған ауаға беретін,
жылуалмастырғыш.
Гибритті немессе біріккен циклді жұмыстың нәтижесінде жылу, бу
турбинасының жүйесіне беріледі. Бұл беріліс процесі 1.3 суреттегі сұлбада
көрсетілген. Нәтижесінде жылу мен электр энергиясы өндірілетін гибритті
жұмыс циклінің соңында, өнделіп болған жылу, ары қарай ыстық су өндіруге
қолданылады.
21
1.3 сурет - Қайтарым тогы бар регенератор сұлбасы.
1.4 сурет - Регенераторы бар газтурбиналық қондырғының сұлбасы.
Сонымен қатар аралықты жылу жеткізе жүйесі мен аралық ауа
салқындату жүесі бар, қарапайым газтурбиналық қондырғыдан салыстырмалы
экономикалық тұрғыда тиімді газтурбиналық қондырғы түрі бар.
Газтурбиналық қондырғының жалпы сұлбасын айтарлықтай
күрделілендірсек, оның басқа маңызды сипаттамаларын жақсартуға болады.
Мысалы: пайдалы әсер коэффициенті мен пайдалы жұмыс коэффициентін
жоғарлату, газдың меншікті шығынын азайту, қондырғының бірлікті
қуаттылығын арттыру. Осыған орай қарапайым газтурбиналық қондырғылар,
жоғары айтылған, жылу регенерациясы бар газтурбиналық қондырғылармен
қатар өте күрделі сұлбалы қондырғыларда жасалады. Олардың күрделілігі
аралық салқындату жүйесі мен аралық газ қыздыру жүйесінің болғанында.
Сонымен қоса мұндай газтурбиналық қондырғыларда қосымша элементтерде
кездеседі: ауа салқындатушы және аралық жылу қыздырушы жану камерасы.
Қондырғы қосымша бірнеше компрессормен қатар әр түрлі валда орналасқан
турбинадан тұрады.
Ауа төменгі қысымды компрессорда (КНД) сығылып, салқындатушыға
беріледі (О). Салқындатушыда температура Tb1 ден Ta2 ге дейін төмендетіліп,
22
жоғарғы қысымды компрессорға (КВД) жеткізіледі. Ауаны салқындату, әдетте
салқындатушының жоғарғы бөлігіне нассотармен жеткізілген, су арқылы
жүзеге асырылады. Регенераторға (Р) жоғарғы қысымды компрессордан
(КВД) келген ауа ары қарай жоғарғы қысымды жану камерасыда (КСВД)
бағытталады. Бұл камерада газ температурасы Тс1 ге дейін жоғарылайды.
Содан кейін газ жоғары қысымды камерада (ТВД) кеңейіп, жану
камерасының төменгі қысымды бөлігіне (КСНД) бағыт алады. Бұл бөлікке
газбен қатар отын түріде жеткізіледі. Жану камерасының төменгі қысымды
бөлігіне қосымшы отын түрінің жеткізілуі, турбинаның жоғарғы қысымды
бөлігіндегі газдың ауалы шығынының артуына еш әсерін тигізбейді. Енді
температурсы Тс2 болатын газ турбинаның төменгі қысымды бөлігіне сосын
регенераторға жеткізіледі[11].
1.5 сурет - Аралық жылу жеткізгішті және ауа қыздырғышы бар,бір
валда орналасқан регенерациясы бар газтурбиналақ қондырғының сұлбасы.
Өндірістік
газ турбиналарының массагабаритті сипаттамалары
айтарлықтай жоғары. Олар каркас, бұрандалы және жабық жүйелі үлкен
конструкциядан тұрады. Көлеміне байланысты өндірістік турбиналар
қарапайым тасымалдағыш мобильді қондырғыдан үлкен комплекстік
жүйелерде қолданылады.
Бугазды турбиналарда пайдалы әсер коэффициенті 60 % ке дейін
жоғарылап, сонымен қоса турбинаның шығыс газдарының жылуы, бу
генераторының жұмысы үшін рекуперативті генераторда қолданылады.
Шығыс газдарының жылуы қосымша, когенераторлық құрылым негізінде
жұмыс істеп, абсорбционды мұздатқыштағы суды жылыту немесе қыздыру
үшін қолданылуы мүмкін. Отын түрін когенераторлық режимде жұмсалынуы,
қолдану коэффициентін 90 % ға дейін көтереді.
Үлкен өндірістік газ турбиналары, айналу жиілігі 3000 айн.мин немесе
3600 айн.мин болатын энергожелімен синхронды режимде жұмыс істейді.
23
Мұндай синхронды жұмысқа аралық вал арқылы қол жеткізуге болады. Ал
біздің жағдайымызда ралық вал ретінде редуктор алынған.
1.6 Сурет - Бірвалды газтурбиналық қондырғының сұлбасы
Электр энергиясымен қамту жүйесінің дамуында, қарапайым циклде
жұмыс істейтін газ турбиналары, көмір немесе ядролық элект
қондырғыларына қарағанда салыстырмалы түрде аз қаржыны керек етеді және
аз қуатты қондырғылармен қатар, қуатты электр қондырғылары үшін де
жасала береді.
Олардың тағы бір басты тиімділігі бірнеше минут арлығында, басты
жүктемені қанағаттандыратындай қосылып, ажырай алуы. Біріккен немесе
гибритті электр станцияларына қарағанда олар аз тиімді болғандықтан, асқын
жүктемелі электр станцияларында, бірнеше сағаттан бастап жылына мыңдаған
сағатқа дейін жұмыс істей алады. Жұмыс уақыты, әдетте электр энергия
тұтынушыларының жүктелу аймағына тікелей байланысты.
Базалық жүктелуі жектіліксіз аймақтардағы электр станцияларында,
жалпы электр қуаты жүктеменің қажеттілігіне қарай өндіріледі. Осыған орай
газтурбиналық қондырғылар тоқтаусыз бірнеше күндер және түндер бойы
жұмыс істей алады. Қарапайым циклде жұмыс істейтін типтік турбина,
пайдалы әсер коэффициенті 35-40 % ке тең, 100 ден 300 мегаватт (МВт) қа
дейін электр энергиясын өндіре алады. Жетілдірілген циклде жұмыс істейтін
қондырғының ПӘКі 64 % ке дейін жетеді.
Қазіргі таңда газтурбиналық қондырғыларды дамыту жолында қойылған
басты мәселе, ол қарапайым сұлбаға негізделген қондырғының бастапқы
температурасы мен жұмыстық газдың қысымын арттыру болып отыр.
Осы саладағы дамудың келесі сатысы салқындату жүйесін жетілдіру
және ең бастысы газ турбинасының жұмыстық қалақшасын салқындату
жүйесі мен отқа төзімді жаңа материалдар түрін ойлап табумен жалғаспақ.
Қорыта
келгенде, газтурбиналық қондырғылардың негізгі
сипаттамаларына: электрлік қуатты, жылулық қуатты, отын шығынын,
пайдалы әсер коэффициентін, шығыс газдарының ағынын, шығыс газының
температурасын, отын түрін, қосылу жүйесін, генератордың кернеуін және
жану жүйесінің артықшылығын жатқызуға болады.
24
1.3 Қазақстанда газтурбиналық электр станцияларын салудың
маңыздылығы.
АО КазНИПИИТЭС президенті Георгия Акопьянцаның Энергия
Развитие электроэнергетики Республики Казахстан на перспективу до 2030
года атты баяндамасына сәйкес, жұмыс істеп тұрған және салуға
жоспарланған станциялар есебін қосып есептеген күннің өзінде, Батыс
аймақтағы энергия жетіспеушілігі 2030 жылға дейін 1050 МВтқа жететіні
айтылды. Негізінде ол мұнай өндіру саласындағы обьектілерді электр
энергиясымен қамтамассыз ететін газтурбиналық электр станцияларды салу
мәселесі. Айтылған мәселені шешу арқылы, қосымша, бағыттас газдарды
утилизациялау проблеммасы да өз шешімін таппақ.
Осы аймақтағы жетіспейтін жүктемені электр энергиясымен қамту үшін,
базалық қуаты 900 МВт болатын электр станциялық құрылым қажет.
Берілген бірнеше типтік базалық электр станцияларды (атомдық немесе
газдық) технико экономикалық салыстыру барысында, сол сәтте атом электр
станциясын салу тиімділігі басым болды. ТОО МАЭК Казатомпромға
қатысты ТЭС-3 аймағына салынатын атом электр станциясының біріншілік
энергоблогы 2015 жылға дейін кернеуі 500 кВ ты жүйеге 300 МВт электр
энергиясын өндіру арқылы, барлық қиындықтар шешіледі деген сенімде
болды.
Ақтаулық АЭСтің және Қазақстанның Біріккен Энергожүйесінің
Солтүстік аймағынан алытатын 150 МВт энергия біріктіріп, электр энергиясы
мен қуат балансын ескергенде, қол жеткен көрсеткіштер қанағаттандырарлық
болған. Бірақ 2030 жылға дейін Ақтөбе, Шығыс және Орталық аймаққа
қажетті жетіспейтін 515 МВт, 310 МВт және 350 МВт электр энергиясы
Солтүстік аймақ арқылы қамтамассыз етіледі. Айтылған мәселе Жапониядағы
оқыс оқиғаға дейін жоспарланған болатын, әрине оқыс оқиғадан кейін
республика тұрғындағы және депутаттардың басым көпшілігі бұл жоспардың
дұрыстығына күмән келтіре бастады.
Қоршаған ортаны қорғау прокуратурасының нұсқауымен, батыс өңірдің
мұнайшылары бағыттас газдарды утилизациялайтын бірнеше газтурбиналық
электр станцияларды салуды қолға алды. Жақын арада, осы жоспарға сәйкес,
Қаламқас елді мекенінде қуаты 50 МВт болатын екі газтурбиналық электр
станциясы салынбақ. Ал Форт-Шевченко қалашығында жалпы қуаты 40 МВт
болатын жел электр станциясын салу қолға алынған. Депутаттардың ойынша,
айтылған жоспарлы электр станцияларды салу нәтижесінде, өндірілген
энергия асқын жүктемені жауып, атом электр станциясын салу мәселесі қайта
көтерілмейді.
Мемлекеттік инвестициялау саясатын жүзеге асыратын бірден бір банк,
Қазақстанды Дамыу банкінің проектері арасында, Орал қаласында қуаты 54
МВт болатын, Қызылорда облысында қуаттары 54 МВт және 87,03 МВт
болатын газтурбиналық электр станцияларын салу арқылы, жоғарыда
айтылған аудандардағы электр энергиясының жетіспеушілігін алдын алуға
25
болатын, жобалар да кездесті.
Өкінішке орай, еліміздің Батыс аймағында өндірілген қымбат емес
газды, оңтүстік және солтүстік аймақтарға жеңіл жеткізуді қамтамассыз
ететін, Қазақстанның газ тасымалдайтын, магистральды турбоқұбыры қажетті
деңгейде біріктірілмеген. Бұл әсіресе Алматы қаласының оңтүстік аймағына
жетіспейтін, газбен қамту жүйесінде, үлкен қиындық тудырады.
Қазақстанның Батыс аймағында өндірілетін газбен салыстырғанда, екі немесе
үш есе қымбат өзбекстандық газды қолдану, еліміздің газ саласындағы
салыстырмалы әр түрлі көрсеткіштерге алып келіп отыр.
Бүгінгі таңда заманауи газтурбиналық электр станцияларының
электрлік пайдалы әсер коэффициенті 55 - 60% аралығында, ал жылу электр
станцияларында, яғни көмір қолданылатын электр станцияларда бар болғаны
32 - 34%. Мұнымен қоса, газ қолданылатын жылу электр ортылықтарымен
өндірілген 1 МВтсағ электр энергиясын өндіруге кеткен шығын, көмір
қолданылатын станциялардың 50% на, атом электр станциясының 20% және
жел электр станциясының 15% на тең болып отыр. Осыған қарап, газ, дәстүрлі
емес энергия көздеріне және басқа отын түріне қарағанда, тиімді және арзан
отын түрі екенін мойындауымыз керек. Құрылыс көрсеткіштеріне келетін
болсақ, газтурбиналық электр станциясын салу үшін шамамен 14 - 18 ай уақыт
керек, ал заманауи көмір қолданатын электр станция салу үшін 54 - 58 ай,
қамдандырылған атом электр станциясын салу үшін 56 - 60 ай уақыт кетеді.
Жоғарыда айтылған көрсеткіштерге назар аудара отырып,
газтурбиналық электр станциясының тиімділігі тек ыңғайлы салынуында ғана
емес, сомен қатар тез іске қосылып, асқын жүктемелі режимдер кезінде
тоқтаусыз, тұтынушыны қанағаттандырарлықтай жұмыс істеуінде. Көмір,
уран немесе сутегімен жұмыс істейтін электр станцияларымен салыстырғанда,
табиғи газбен жұмыс істейтін электр станциялар аз инвестицияланатынын
айта кету керек. Бұл көрсеткіште газ турбиналық электр станцияның
тиімділігін арттыра күсетіні анық.
Мен дипломдық жұмысымда жобаланатын газтурбиналық электр
станция, Қызылорда облысы мекеніне салынады деп жобалаймын.
Дәл осы елдіменгенге жақын аймақта газтурбиналық электр станцияны
жобалау өте тиімді. Себебі осы аймақтан өтетін Құмкөл - Атасу
турбоқұбырын электр станцияны жобалауға өте тиімді (Сурет 1.7). сомен қоса
айтылған турбоқұбырдың жанынан үлкен көлемде жылулық трасса салынады
деп, бұл жоба инвестицияланған болатын (қуаты 15 млн. т, инвестициясы -
230 млн. долл.)[9].
Жобаланатын электр станция, дәл осы аймақта салнатынының тағы бір
себебі, ол астық жүктемелі режимдер кезінде оңтүстік аймақтағы энергияның
жетіспеуі. 2030 жылға дейін 500кВты электр беріліс желісін іске қосу
жобаланып отыр. Ал осы электр станцияны салу ақылы, бірден ГПП-1,2
қосатын 220 кВты электр беріліс желісіне қосылуға болады. 15МВт электр
энергиясы айтылған аймақтағы мұнай өндірушілердің жүктемесін
қанағаттандыруға жұмсалады.
26
Жергілікті аймаққа негізделген энергияны, сол аймақта жұмыс істейтін
мұнай өндіруші обьектерге немесе бағыттас газдарды өңдеуге арналған
құрылғылар мен аппаратураларға жұмсауға болады. Айтылған мәселе 1.4
пункте қаралған.
Статистикалық мәліметтерге жүгінетін болсақ, Қызылорда обылының
маңайында орта есеппен жылына 3,4 млн. т. мұнай және 119 млн. м 3 газ (егер
тығыздығы 0,833 кгм3 деп есптесек, онда 99,13 тонна) өндіріледі.
Газтурбиналық қондырғы отын түрін орта есеппен 0,11 м3кВт
тұтынады деп есептесек, жоғарыда айтылған көлемнен шамамен жылына
1,083 млн. МВт электр энергиясын өндіруге болаты. Бұл электр энергиясы
аймақтын жылдық жүктемесін жабуға мүмкіндігі толық жетеді.
1.7 сурет - Аумақ картасы
1.8 сурет - Аумақтың құбырлық картасы
27
1.9 сурет - Мұнай шыңдарының орналасуы
Болашақта дәстүрлі емес энергия көздері, пайдалы қазбаларды
қолданатын электр станциялардың орнына келетін де болар, бірақ мұндай
көрініс жақын арада болмайтыны анық.
Мысалы жел электр станциялары әлемдік энергия тұтынуының 10% ын
алуы үшін, шамамен 1 млн. тан 1,5 млн. жел турбиналары керек. Жай ғана сол
айтылған жел генераторларын орналастыру үшін орта есеппен 550 000 кв. км.
Жер көлемі қажет. Ал мұндай жер көлемі Еуропадағы Франция мемелекетінің
жер көлемімен тең. Бар қиыншылық тек жер көлемінде ғана емес, сонымен
қатар бизнес және инвестиция тұрғысынан қарағанда, дәстүрлі емес энергия
көздері ең тиімді шешім деп айтуға келмейді.
Дәстүрлі емес энергия көздері экономикалық жағынан ауыз толтырып
айтатындай жетістікке жете алмай отыр. Бүгінгі таңда ең тиімді және ең арзан
отынтүрі , ол газ. Газ басқа энергия көздерімен салыстырғанда, анғұрлым
арзан және тиімді энергия бере алады.
Газ басқа, қандайда болмасын көмірсутекті энергия тасымалдағыштарға
қарағанда экологиялық таза энергия көзі. Газды жағу барысында бөлінетін
көмірқышқыл газының мөлшері, көмірді жаққанмен салыстырғанда ,әлде
қайда аз көрсеткіштерді көрсетеді. Бұл, әрине, газтурбиналық
электрстанциясының жұмысы қоршаған ортаза аз өиян тигізетінін көрсетеді.
Заманауи газтурбиналық электр станциясы атмосфераға ешқандай зиян
келтірмейді деп айтуға болады. Себебі оның зияндылық көрсеткіші,
қарапайым газ пештерімен бірдей. Қарапайым халықтың ойынша, дәстүрлі
емес энергия көздері ешқандай зиян келтірмейді. Бірақ бұл көзқарас қате.
28
Себебі жел, геотермалды және гидроэлектр станциялар өз алдына қоршаған
ортаға зиянын тигізеді.
Жылу электр орталықтары үшін көмірден газға тез арада өту,
атмосфераға келтірген зиянды бірден азайтады. Газ көмірмен салымтырғанда,
жану жылуы өте жоғары. Бірдей жылулық көрсеткішдегі көмір мен газдың
жануын есерсек, газтурбиналық электр станцияларының пайдалы әсер
коэффициенті, айтарлықтай биік.
Жылу орталықтарында газды қолдану атмосфераға түсетін СО2 ні 50 -
70%ға төмендетеді. Бұл жалпы әлемдік экологиялық жағдайға оң әсерін
беретіні анық.
1.4 Мұнайлы
елді
мекендердегі
газды
жинақтаудың
қиыншылықтары
Мұнай бассейндерінен келетін табиғи газ, әдетте ІМГ - ілеспе мұнай
газы деп аталады. Бұл газ түрі таулы қыраттармен қоса шикі мұнайдың беткі
бөлігінде де кездеседі. Табиғи газ табылған жеріне қарамастан, оны шикі
мұнайдың беткі жағынан бөліп ажыратып алған жағдайда да, ол этан, бутан,
пропан және пентан деген көмірсітектердің құрамында кездесетін болады.
Бұған қоса шикі табиғи газдың құрамында: сулы бу, кукірт сутегі, қышқыл
газдар, азот және басқа да компоненттер кездеседі. Ал мұнайдың ілеспе
газының құрамында күрделі, қиын өңделетін қоспалар болады. Мұндай
газдарды тек қайта тазалап, өңдегеннен кейін ғана қолдануға болады.
Көп уақыттан бері мұнай өндірушілер, мұнай бетіндегі табиғи газдарды
өртеп жиберетін болған, бірақ соңғы жылдардағы энергия жетіспеушілігі және
экологиялық қиыншылықтар, айтылған газдарды басқа да мақсатта қолдануға
болатынын аңғартты. Көптеген зерттеулерден кейін табиғи газ өте ыңғайлы
отын түрі екені анықталды.
Техникалық көрсеткіштерге жүгіне отырып, мұнайдың ілеспе газымен
бірнеше бағытта жұмыс істеуге болатыны анықталды:
- әр күйдегі (мысалы, арнайы құбырлар арқылы тасымалданатын құрғақ
газ ретінде, сұйытылған мұнай газы ретінде) отын түріне айландырып, отын
ретінде қолдануға немесе арнайы құбырлар арқылы басқа аймақтарға
тасымалдауға болады;
- қайта өңдеу үшін жер қыртысына қайта жіберу;
- электр беріліс желісіне немесе өзіндік мұқтаждықдықты қамтамассыз
ету үшін, электр энергиясын өндіруге пайдалану;
- танкерлерге тасымалдауға ыңғайлы болу үшін, сұйытылған табиғи
газды немесе сұйытылған мұнай газын қайта өңдеу;
- мұнай өңдеуге қажетті химиялық қоспалар жасау үшін шикізат түріне
түрлендіру;
- газды сұйық немесе қатты күйге түрлендіріп, басқа мақсаттарда
пайдалану;
- басқа энергия түріне түрлендіру, мысалы, орталықтандырылған
29
жылумен қамту жүйесіне қажетті, жылу энергиясына түрлендіруге болады.
Ілеспе газдарды пайдаланудың өзгешелігі: ол мұнай өндіру саласының
жанама өңдеуге қолайды құрамасы болып табылады. Мұнай өндіру
саласында, көп жағдайда, ілеспе табиғи газдар өңделмей қалады. Оның себебі:
қажетті техникалық құралымның болмауы, тасымалдайтын және қайта
өңдейтін құрылғылардың және қажетті тұтынушылардың болмауында. Осы
жағдайда ілеспе газдар жай алаулы от ретінде жанып кетеді.
Геологиялық сипаттамаларға сәйкес ілеспе табиғи газдар келесі түрге
бөлінеді: жинақталған газдар немесе мұнай құрамындағы газдар. Яғни ілеспе
табиғи газдар көмірсутекті немесе көмірсутекті емес бу типтес газдардың
жиынтығынан тұрады. Негізінде ілеспе газдар мұнай қоймаларындағы
қыртыстар арасындағы бөлімдерде болады. Мұнайды сапасы бойынша
өңдегенде, аталмыш газдарды арнайы қолдырғылармен жинап алып, көптеген
мақсаттарда қолдануға болады.
Ілеспе мұнай газының негізгі компонеттеріне, C4 - C6 изомерлерін
қосқанда, метаннан гексанға дейінгі барлық көмірсітектер жатады. Ал ілеспе
мұнай газының көмірсутектік емес компоненттеріне: азот, көмір қышқыл газ,
гелий, аргон, күкірт сутегі және кей жағдайда сутегі жатады.
Мұнай өндірілген аймаққа байланысты 1 т мұнайдан 25 до 800 м³ ілеспе
мұнай газын алуға болады. Аталмыш газдың газ қозғалтқышында қолданудың
ең маңызды сиапттамасына, оның үлкен жарылысқа деген төзімділігі. Бұл
көрсеткіш метандық санмен анықталады. Метан үлкен жарылысқа төзімді
қасиетке ие және оның метандық саны 100 ге тең. Ал бутанның метандық
саны 10 және сутектігі 0 ге тең. Ілеспе мұнай газының метандық саны оның
өндірілген аймағына байланысты 25 тен 95 аралығында болады.
Дәл осы ілеспе мұнай газын электр энергетикасында қолдану
экологиялық қиындықтарды шешіп қана қоймай, сонымен бірге мұнай
өндіруші компаниялардың жылумен қамту жүйесін де айтарлықтай жоғары
дәрежеге көтереді. Жылдан жылға көтеріліп отырған энергия тарифіне
байланысты және қорек көзінің өзіндік құнының жоғарлауын ескерсек, ілеспе
мұнай газының қаржылық көрсеткіштері салыстырмалы түрде көңіл
толтырарлық көрсеткішке ие.
Мұнай өндіру саласының жоғары энергия шығынды сал екенін ескерсек,
ілеспе мұнай газын аталмыш өндіріс орнын энергиямен қамту үшін қолдану,
өте тиімді шешім екенін мойындау керек. Сол себептен әлемнің мұнай
өңдейтін ірі алпауыт елдерде газпоршенді электр станциясын салу алға
қойылған.
Ілеспе мұнай газының кемшілігіне, оның құрамының тұрақты
еместігінде. Газдың құрамының ерекшеліне байланысты әр түрлі
турбоқұбырлар салу керек. Ілеспе мұнай газы газ қозғалтқышына ыңғайлы
отын түрі екені белгілі. Бірақ газды қолданбас бұрын оны кептіріп,
концентрациялық көмір сутекті (НС) бөліп алу керек.
Ілеспе мұнай газының құрамындағы көмірсутектік қоспалардың
шамадан тыс көп болуы, оның үлкен жарылысқа деген тұрақтылығын бұзуы
30
мүмкін. Ал бұл жағдайда қозғалтқыштың номиналды қуатын төмендету керек
болады. Бұл әрекет ілеспе мұнай газының табиғи газдан артықтылығын
төмендетеді. Кей жағдайда газ құрамындағы көп мөлшердегі көмірсутектің
болуы, арнайы құрылғылар көмегімен газды десульфуризациялауға алып
келеді.
1.10 сурет - Ілеспе мұнай газының құраушыларының диаграммалық
көрінісі
Қазіргі кезде ілеспе мұнай газын толық зерттеу алға қойылған
мәселелердің бірі. Жөндеу жұмыстарының шығыны, ілеспе мұнай газын
қажетті құрамға дейін өңдеп, тазартатын құрылғылардың құны, өңделінген
электр энергиясы мен жылу энергиясның қаншалықты тұрақтылығы және
пайдаланылған газды қайта утилизациялау құрылғыларының құны, барлығын
есептегенде газтурбиналық электр станциясын салудың тиімділік көрсеткішін
білу алға қойылған.
Сонымен қатар, біздің елімізде де ілеспе мұнай газдарын ұтымды
пайдаланудың бірнеше алғы шарттары бар. Мысалы, Қазақстанның Биілік
органдарымен себепсіз немесе бостан бос ілеспе мұнай газдарын жағуға
тыйым салынған. Ал айтылған заң орындалмаған жағдайда, белгілі есептік
мөлшерде айыппұл салынады. Айыппұл мөлшері жанып кеткен газдың электр
энергиясына айналғандары тарифтік құнымен анықталады.
Әрине
мұндай шешімнің бекітілуі көптеген мұнай өндіріуші
компанияларға экономикалық соққы болғаны анық. Осы себептен 2010
жылдан бері еліміздегі мұнай өндіруші компаниялардың басып көпшілігі
газды қайта утилизациялау құрылғыларын тиімді пайдалатып келеді.
Бұл жағдайда қондырғылардың айтылған сапаға негңіздеу үлкен
қаржылық салмаққа алып келетіні анық. Мысал ретінде, ТОО Қара құдық
мұнай компаниясының директоры Степанов
31
Гуржи Леонидовичем
айтуынша, жоғарыда айтылған құрылғының өзіндік құнын өтеу мерзімі 30
жыл. Бұл уақыт көрсеткіші экономикалық тұрғыда көңіл толтырмайды және
өндірілген электр энергия құнына тікелей әсер ететіні анық.
Бұл проектке мұнайшылар 72 миллиона доллар ақша салған болатын.
барлық стандарттарға жапау беретін және экологиялық тұрақтылықты
қамтамассыз ететін бұл құрылғы Канададан алынған.
1.11 сурет - Ілеспе мұнай газын жинауға және дайындауға арналған
құрылымының сұлбасы
Жоғарыдағы құрылым ілеспе мұнай газын жинап, оны мемлекеттік
стандарттарға дейін өңдейді. Құрылымды комплексті дайындау қуаты
жылына 150 млн. кубометрді құрайды. Айтылған құрылымды жақын жердегі
ілеспе мұнай газын өңдеуге де немесе жеткізілген газды өңдеуге де қолдануға
болады.
Жекеленген мұнай өндіруші компаниялар айтылған сұраққа қатысты
айлалы құрылымды 2009 жылдың күзінде ойлап тауып, Қызылорда
облысында ілеспе газдарды қайта өңдейтін завод салып, оны іске қосқан
болатын.
32
2 Электрлік бөлім
2.1 Шығыс деректер
Қызылорда обл. ГТЭС 4х32Мвт
Генераторлардың саны мен түрлері - 4хТВС-32ТЗ
Отын - газ, ө.м. қуаттың шығыны - 6% Рорн
Жүйенің қ.т. қуаты Sқт = 3000 МВт
Жергілікті жүктеме - 15 МВт
Жүйемен байланыс - ұзындығы 50 - 110 кВ 2 бір қатарлы ӘЖ
2.1 сурет - Генератор ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
9
10
11
Аңдатпа
Бітіру жұмысында Қазақстанда Қызылорда облысының ГТЭС салудың
тұралы мәселелер қаралған. Мәселенің өзектілігі бірнеше факторларға - іліспе
газды пайдалану қажеттілігіне және осы аудандағы электр энергиясының
тапшылығына байланысты. ГТЭС ерекшеліктері қаралған, экономиқалық
және стратегиялық қисындылығы дәлелденген. Мұнай кен орындарында
іліспе газды жинақтау және пайдаға асыру мәселесіне ерекше көңіл бөлінген.
Аннотация
В выпускной работе рассмотрены вопросы строительства ГТЭС в
Казахстане, в регионе Кызылординской области. Актуальность вопроса
обусловлена несколькими факторами: необходимостью использования
попутного газа и дефицитом электроэнергии в данном районе. Рассмотрены
особенности ГТЭС, доказаны экономическая и стратегическая
целесообразность, особое внимание было уделено вопросу о сборе и
утилизации попутного газа на нефтяных месторождениях.
Annotation
In the graduating work there are considered the issues of construction of a
power plant in Kazakhstan, in the Kyzylorda region. This issue is due to several
factors: the necessity of use of associated gas and the shortage of electric energy in
the area. Peculiarities of GTES are considered, economic and strategic expediency
are proved and special attention was paid to the collection and utilization of
associated gas at oil fields.
12
Мазмұны
Кіріспе
1 Газтурбиналық электрстанциялары
1.1 Газтурбиналық қондырғының сипаттамасы
1.2 ГТҚ жұмыс істеу принципі. Жылулық сұлбасы
1.3 Қазақстанда газтурбиналық электр станцияларын салудың
маңыздылығы
1.4 Мұнайлы елді мекендердегі газды жинақтаудың қиыншылықтары
2 Электрлік бөлігі
2.1 Шығыс деректер
2.2 Турбогенераторларды таңдау және жүктеме кестесін құру
2.3 Құрылымдық сызбаның нұсқаларын таңдау
2.3.1 Байланыс трансформаторларын таңдау
2.3.2 Өзіндік мұқтаждық қажеттілігінің трансформаторларын таңдау
2.3.3 Трансформаторлардағы электр қуатының жылдық шығынын
есептеу
2.4 Нұсқаларды техника-экономикалық салыстыру
2.4.1 Толық шығындар
2.4.2 Өндірістің жылдық алымдары
2.4.3 Есептік шығындар мен нұсқаларды таңдау
2.5 Қысқа тұйықталу тоғын есептеу
2.5.1 Салыстырмалы бірліктердегі қысқа тұйықталу токтарын есептеу
2.5.2 GUFAULTS бағдарламасында қысқа тұйықталу тоқтарын
есептеу
2.6 Коммутационных аппараттар мен генератор тізбегіндегі тоқ
жүргізуші бөліктерді таңдау
2.7 ТҚ 110 кВ үшін коммутаиялық аппаратураны таңдау
2.8 Өлшеу құралдарын таңдау
2.8.1 Тоқ трансформаторларын таңдау
2.8.2 Кернеу трансформаторларын таңдау
3 ГТЭС қызметінің техника-экономикалық талдауы
3.1 Жобаның экономикалық тиімділігінің негіздемесі
3.2 ГТЭС-ке толық салымдар
3.3 Капиталдық салымдардың тиімділігінің көрсеткіштерін еептеу
4 Өмірлік тіршілігінің қауіпсіздігі
4.1 ЭС да электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету.
4.2 Адам арқылы өтетін ток
4.3 Табиғи және жасанды жарықтандыру
4.4 ЖЭО өрт қауіпсіздік ережелеріне, қорғану шараларына талдау
жүргізу
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі
13
7
8
9
12
18
22
26
26
27
28
30
31
33
34
34
35
36
36
36
40
42
43
44
44
45
46
46
49
52
54
54
55
57
63
67
68
Кіріспе
Бұл жұмыста қуаты 4х32 Мвт Қызылорда ГТЭС мысалында ГТЭС
сипаттамалық ерекшеліктері қарастырылған. Аймақтағы отын-энергетикалық
жағдай дәл осы станция түрлерін қолданудың пайдасын арттырады және
оларды анағұрлым өзекті етеді, себебі бұл төңіректе электр қуатының жоғары
тапшылығы байқалады және оған қоса ілеспе газдың үлкен мөлшері бар.
Ілеспе газды пайдаланумен байланысты мәселе ілеспе мұнай газын
қайта өңдеу бойынша ірі зауыдты салу жолымен айтарлықтай жақын арада
шешілді, яғни енді аймақтың инфрақұрылымы мүнай алу объектілерін электр
қуатымен қамтамасыз ететін және тұрғын аймақтарда электр қуатының
тапшылығымен күресетін осыған ұқсас бірнеше жаңа станциялардың
құрылысы үшін жақсы дайындалған.
Экономикалық көзқарас жағынан ондай станциялар айтарлықтай тиімді,
себебі бұрын мұнай алатын орындарда факелдарда жанған ілеспе мұнай газы
енді қолданылып, минералды ресурстарды жоғалту азаяды.
Отын ретінде газ жақында орналасқан тұрғын аймақтарындағы
экология мен онда тұратын және жұмыс істетін адамдардың денсаулығына
кері әсер ететін ластаушы заттарды айтарлықтай аз көлемде шығарады.
14
1 Газтурбиналық электрстанциялары
Қуатына
байланысты газтурбиналық электр станциялар, электр
энергиясын кешенді өндіретін және жылу энергиясын өндіретін болып
бөлінеді. Сәйкесінше бұл станциялар қала, ауыл және шағын елдімекендердегі
жарықтандыру және жылумен қамтамассыз ету жүйелерінде, сонымен қоса
өндіріс орындарын электр энергиясымен қамту үшін қолданылады.
Қазіргі кезде қуаты 10-нан 100 МВт дейінгі газтурбиналық электр
станциялар (ГТЭС) жұмыс істейді. Электр станцияның жұмысы
орталықтандырылған, автономды немесе басқа қорек көзіне қосымша энергия
өндіруші есебінде жүзеге асады.
Газтурбиналық құрылым кез келген ауа райында негізгі және қосымша
қорек көзі ретінде қолданылады. Өндірілген электр энергия және жылу
өндірістік нысандарды немесе тұрмыстық қажеттілікті қамтамассыз ету
мақсатында пайдаланылады. Газтурбиналық электр станцияларды жекеленген
аудандарда салу, үлкен қашықтықтағы электр беріліс желілеріндегі шығынды
және құрылысқа кеткен қаражатты үнемдеуге мүмкіндік береді. Осының
есебінен орталықтандырылған аудандарда электр энергиясының сапасы
жоғарылап, жалпылама аймақты және жекеленген кәсіп орындарды жылумен
қамту ыңғайылана түседі.
Өз ретінде аз қуатты газтурбиналық электр станциялар, блокты
контейнер принципіне негізделіп салынған, шағын көлемдегі станциялық
құрылым. Басқаша айтқанда, ГТЭС тің құрама бөліктері біріккен қалыпта
жұмыс істеу арқылы, тек электр энергиясын өндіріп қана қоймай,
қолданылған газдың есебінен жылумен қамту мүмкіндігіне ие.
Газтурбиналық электр станциясының негізгі блогы ол әрине басты
энергоблог, бірақ ол компрессор, сонымен қоса екіншілік энергияны
қолдануға және жылу өндіруге мүмкіндік беретін, жылуалмастырғыш және
отын газын дайындайтын құрылымдармен және т.б. бірігіп жұмыс істейді.
Газтурбиналық электр станциялар жиі дизельді қозғалтқыштармен
толықтырылады. Дизельді қозғалтқыштар станцияның істе қосылуына қажет
құрылым.
ГТЭС тің энергоблогы жекеленген газтурбинасынан және электр
энергиясын өндіретін генератордан тұрады. Станцияның энергоблогы бақылау
жүйелерімен, барлық блогтарды автоматты басқару жүйелерімен,
фильтрлармен, блогтарды қажетті маймен қамтамассыздандыратын және
басқа да құраушылармен тығыз байланыста қамдалып жасалған.
15
1.1 Газтурбиналық қондырғының сипаттамасы
Газтурбиналық электр станциясының негізігі ұтымды жақтары:
- ГТЭС айтарлықтай сенімді құрылым. Орта есеппен алғанда,
жалпылама жөндеу жұмыстарынсыз, негізгі түйіндердің жұмыс істеу
ұзақтығы 100-130 мың. сағат шамасында. Газ турбинасын жеткізетін көп
тасымалдаушылар, айтылған құрылымның орналасқан жерінде, жеке
түйіндердегі толық жөндеу жұмыстарын жүргізе берді. Бұл әрине жөндеу
жұмыстарына кететін шығынды айтарлықтай азайтады. Қазіргі кездегі
газтурбиналық құрылымның ұтымды жері, оның мотор ресурстарының
қанағаттандырарлықтай жұмысы және жағылым майларының шығының
аздығы (шамамен тәулігіне бір литр). Сонымен қоса 0 ден 100% қуат
диапазонында ешбір оқыс оқиғасыз жұмыс істеу қабілеті, сумен салқындату
жүйесінің жоқтығы, құрамында күкірті бар газды қолдану, аз қуатты және
қуаты 30 МВт тан жоғары газтурбиналық қондырғылардын тиімділігін
арттырады;
- Газтурбиналық құрылымның жеке пайдалы әсер коэффициенті
шамамен 40% құрайды. Ал өтпелі газдардың қайта өңделуін ескерсек, ПӘК
айтарлықтай жоғары болатыны анық. Осы жерде бугаздық құрылымдардың
электрлік ПӘК і шамамен 50% дан асатының ескеру керек. Салыстырып
қарасақ, қарапайым бу айдағыш құрылымның ПӘК і 33-40% аралығында деп
есептейік, ал газтурбиналық құрылымда 28-42% аралығында;
-
Жоғарыда айтылғандай, газтурбиналық электр станциялардың
аумақтық көлемі қарапайым. Сол себепті станцияны салу уақыты мен оның
өзіндік құнының өтелуі көңіл толтыратын көрсеткіштерді береді. Қарапайым
циклде жұмыс істейтін газ турбиналарының электр энергиясымен қоректенуі,
көмір мен атомдық электр қондырғыларына қарағанда, аз болғандықтан,
оларды аз және үлкен қуатты қондырғыларға арнап та жасай береді.
Монтаждық жұмысына шамамен бір жыл кететін, базалық қуат өндіретін бу
электр станцияларына қарағанда, газтурбиналық станцияларда монтаждау
жұмысы шамамен бірнеше аптаны немесе бірнеше айды құрайды.
Станцияның басқа ұтымды жағы, оның бірнеше минутта қосып, ажырай алуы
және асқын жүктеме кезіндегі қосымша энергияның қамтамассыз етілуі;
- Дәл осы құрылым, яғни газтурбиналық электр станциялары басқа
электр станцияларымен салыстырғанда айтарлықтай экологиялық таза энергия
көзі. Осы мәселеге соңғы кездері көп көңіл бөлінгені жөнінде де айта кету
керек. Тағы бір көңіл толтыратын жайт, газтурбиналық қондырғының қолдану
нәтижесінде қоршаған ортаға зияндылық көрсеткіші 9 - 25 ppm (англ. Parts per
million) аспағанында. Яғни салыстырмалы түрде, станция қоршаған адамзатқа
зиянсыз. Бұндай тамаша көрсеткіштер станцияны кез келген қолайлы жерге
орналастыруға болатының көрсетеді.
- ГТЭС толықтай дерлік автоматты режимде жұмыс істей алады. Бұл
дегеніміз станцияны басқару жүйесінің жеңілдігі, айтарлықтай аз
16
жұмысшыларды қажет ететіндігінде. Ал бұл көрсеткіш станцияның жағымды
жақтарын толықтырады.
Негізінде газтурбиналық қондырғылар бу қондырғыларына қарағанда,
кейініректе пайда болған. Ең алғашқы қуаты 4 МВт болатын газтурбиналық
қондырғы 1939ж.
қолданысқа
берілген болатын. Газтурбиналық
қозғалтқыштардың кейінгі жылдардағы дамуы тікелей авиациямен тығыз
байланысты. Ал 1980 жылы жекеленген қуаты 100 МВт тан асатын
қондырғылардың пайда болуымен және газдардың бастапқа
температурасының көтерілуінен, біріккен бугаздық қондырғылардың ПӘК і
айтарлықтай жоғарылауымен, газтурбиналық қондырғылар электр
энергетикасында тең өріс ала бастады.
Қазіргі кезде газтурбиналық қондырғылардың өзектілігі артып келеді.
1.1 кестеде қарапайым термодинамикалық циклде жұмыс істейтін
газтурбиналық қондырғының көрсеткіштері көрсетілген.[9] Қондырғы бір
валға орналасқан екі тіректі турбиналар тобының роторларынан тұрады. Ал
оларды айнала блокты сақиналы жану камерасы орналасқан. Жану
камерасында отынның таза түрі, яғни көп жағдайда табиғи газ және сұйық
дизельді отындар қолнанылады.
Дәстүрлі энергетиканың осы типті қондырғылары өзінің сенімділігі мен
ұзақ мерзімді жұмысымен ерекшелінеді. Рационды конструкциялау және
технологиялық дайындау арқасында, газдар белгіленген жоғары
температураға дейін өңделеді. Ал технологиялық дайындау эффективті
салқындану жүйесі бар турбинадан және отқа төзімді құймалар мен
жабындардан тұратын, циклді ауа жүйесі бар жану камерасынан тұрады.
ПӘК тің жоғары технико экономикалық және экологиялық
көрсеткіштеріне қол жеткізу үшін, меншікті өзіндік құнды азайту үшін,
жөндеу шығындары мен атмосфераға таралатын азот оксидінің мөлшенрін
азайту үшін газдың бастапқы температурасын оңтайландырады. Сонымен
қатар, автономды және гибритті жұмыс істейтін, энектр энергиясы мен
жылуды өндірушілердің жұмысын жақсарту мақсатында аэродинамиканың ең
дамыған бағыттарын қолданады.
Өткен
ғасырдың
90-ы жылдары қаржыландыру бағдарламасына
қатысты, дәлірек айтқанда, АҚШ пен Жапония үкіметтері арасында,
турбинаның бірінші және екінші ауысымының арасындағы жұмыстық бөлікке
құйықталған булы салқындату жүйесі еңгізілген қуатты газтурбиналық
қондырғының жобасы жасалып, салынған болатын. Ауамен салыстырғанда,
бу ұтымды жылу тасығыш. Будың жылу сыйымдылығы және жылу беру
коэффициенті салыстырмалы түрде жоғыры екенін майындау керек. Сонымен
қоса булы термодинамикалық жүйе, ауалы жүйеге қарағанда тиімдірек. Себебі
екеуінде де қолданылатын жылу тікелей бу циклде бар. Көптеген техникалық
қиындықтарға қарамастан, бу арқылы салқындатылатын газтурбиналық
қондырғылардың негізгі түрлерінің жұмыстық көрсеткіштері жоғары.
"Mitsubishi" фирмасы жиілігі 60 Гц болатын энергожүйе үшін, газ
жинақтағын жану камерасы және бумен салқындатылатын бөлігі бар
17
газтурбиналық қондырғыны тұрғызды. Бұл элект станция тәжірбиелік екі жыл
жұмысында үнемі жүктеме қажеттілігін өтеп, тікелей осы фирманың басқада
қондырғыларымен қоса тиімді жұмыс істеді.
1.1 кесте - Салыстырмалы түрде қуатты газтурбиналық қондырғының
параметрлері мен көрсеткіштері
"General Electric" фирмасы Ұлыбританиядағы Уэльстегі электр
станцияда бір валды бугазотурбиналық қондырғыға (қалақшалары автономды
жұмыс істей алмайтын, бу салқындатқыш жүйесіне негізделген
газтурбиналық қондырғы) басты агрегат ретінде 9Н орнатты. Айтылған
газтурбиналық қондырғы 1997 жылы құрастырылған болатын, бірақ тек 12
жыл өткеннен кейін ғана, 2003 жылдың қыркүйегінде станция жоспарлы
түрде салынды. Ал станцияның жалпы қуаты жоспарланған қуаттан әлде
қайда жоғары көрсеткішті көрсетті (480 МВт тың орнына 520 МВт), бірақ
есептік пайдалы әсер коэффициенті ойлағандай нәтиже берген жоқ (ПӘК
18 Параметрлер мен көрсеткіштер
Құрастырған фирма, газтурбиналық қондырғының типі,
жұмысқа берілген жыл
Параметрлер мен көрсеткіштер
"Mitsubishi",
701G2, 1997
Siemens, 8000H,
2007
"General
Electric", 9H,
1997
Электрлік қуаты, МВт
334
340
350
ПӘК, %
39,5
39,5
40
Сығылу көрсеткіші
21
19,2
23
Ауа шығыны, кгс
738
820
686
Турбинаға дейінгі газ
температурасытурбинадан
кейінгі температура
1500
1600
1430
Турбинаға дейінгі газ
температурасытурбинадан
кейінгі температура
587
625
595
Газтурбиналық қондырғының
массасы, т
420
444
368
Көлемі, м: ұзындығы, ені,
биіктігі.
18,3
13,2
11,9
Көлемі, м: ұзындығы, ені,
биіктігі.
6,1
5
4,9
Көлемі, м: ұзындығы, ені,
биіктігі.
6,1
5,5
4,9
NOx шығыны , мгм3, есептік
және өндеуден кейінгі
50
50
50
NOx шығыны , мгм3, есептік
және өндеуден кейінгі
-
20
18
Бір газтурбиналық
қондырғысы бар
бугазотурбинаның қуаты, МВТ
498
530
520
Бугазотурбина ПӘК, %
59,3
60
60
Компрессордың аралығының
саны
14
13
18
Реттелетін бағытталған
аппараттардың саны
1
4
5
Турбина аралықтарының саны
4
4
4
Отты құбыр саны
20
16
14
60%). 2008 жылдың ортасына қарай аталмыш газтурбмналық қондырғы
шамамен 25 мың. сағ. жұмыс істеген болатын.
Қазіргі кезде жиілігі 50 және 60 Гц болатын энергожүйелеріне, жұмыс
істеу жүйесі бір біріне ұқсайтын бірнеше газтурбиналық қондырғылар
жосылған.
Бумен салқындатуға негізделген салқындатқыш жүйесі өте күрделі және
қымбат болып шықты. Осы себептен "General Electric" фирмасы осы жылдар
аралығында, салқындату жүйесі қарапайым, ауалық салқындатқышы бар
газтурбиналық қондырғыларды көптеп шығарған болатын.
Ал осы кезде, Жапония ондаған өте қуатты газтурбиналық
қондырғыларды жасаған болатын. Қондырғы қуаты 260 - 335 МВт
аралығында. Бұл газтурбиналық қондырғылар, турбина кірісіне ыстық газды
жеткізетін, бу құбырларынан және жану камерасындағы жалынды
құбырларды салқындататын, тұйықталған бу салқындату жүйесінен тұрады.
Мұндай күрделі жүйелерді біріктіру, өндірістік жетілген және
қалыптасқан жүйе ретінде жоғары бағаланған болатын. Бірақ бұл
қондырғылар, ауалық салқындату жүйесі бар газтурбиналық қондырғылардан
айырмашылығына қарамастан, тек жатылай жүктелген, үзілісті жұмыс
істейтін трубиналарда қолданылып келеді. Ал дәл осындай қалыпсыз жұмыс
істейтін жүйелер жылдан жылға артып келеді.
Сонғы жылдарда "Mitsubishi" фирмасы заманауи J кезеңіне негізделген
газтурбиналық қондырғыны дайындап жатыр. Бұл қондырғы 2004 жылдан
бері зерттеліп келе жатқан, 1700°С температурада жұмыс істейтін газ
турбинасын жасауға негізделген, жапониялық программаның нәтижелеріне
сүйене отырып жасалатын болады.
Жиілігі 60 Гц болатын энергожүйе үшін алғашқы газтурбиналық
қондырғыны 2011 жылы жасалған. Қондырығының бастапқы температурасы
1600°С, ал қысымның көтерілу деңгейі -23. Газтурбиналық қондырғының
жалпы қуаты 320 МВт, ал бугазотурбинаның жалпы қуаты 460 МВт, пайдалы
әсер коэффциенті 62 - 65% аралығында.
Егер айналу жиілігі 3000 айнмин болатын, турбомашинаны қайта
құрамдастырса, газтурбиналық қондырғының жалпы қуаты 385 МВт дейін, ал
бугазтурбиналық қондырғының қуаты 550 МВт дейін жоғарлайтын еді.
1.2 Газтурбиналық қондырғының жұмыс істеу принципі. Жылулық
сұлбасы
Газтурбиналық қондырғыда көп құрамды компрессор (К) белгілі
деңгейге дейін атмосфералық ауаны сығып, оны өте жоғары қысымда жану
камерасына (КС) жібереді. Ал газтурбиналық қондырғының жану камерасына
келген, нақты салмақты отын түрі, жоғары температуралы ортаға келгеннен
кейін, үлкен мөлшердегі энергияны бөліп, жана бастайды. Газ типтес отын
түрінің жану нәтижесінде алынған энергия, трубинаның (Т) үлкен айналым
19
қабақшаларының механикалық жұмысына түрленеді. Сәйкесінше, жасалынып
отырған механикалық энергия генераторда электр энергиясына түрленеді[11].
Өндірілген энергияның кей бөлігі компрессордағы ауаны сығу
үшін жұмсалады. Жұмыстың қалған бөлігі электрлік генераторға жүктеледі.
Электрлік генератордың жұмысы, газтурбиналық қондырғы үшін пайдалы
жұмыс саналады. Қолданылып болған газ, жылу энергиясын алу үшін
утилизаторға жіберіледі.
1.1 сурет - Газтурбиналық қондырғының біріккен күштік агрегаты.
Газтурбиналық қозғалтқыштар, қуатты қозғалтқыштардың ішінде, ең
үлкен меншікті қуатқа ие, шамамен 6 кВткг.
Отын түрі ретінде ыстық керосин, дизельді отын түрі немесе газ
қолданылады.
Қуатты газтурбиналарының түрлері және олардың жұмыс реттілініне
тоқталайық.
Газ турбиналары термодинамикалық Брайтонның циклімен
сипатталады. Бұл циклде ең алдымен ауаның адиабаталық сығылу процессі
байқалады, содан кейін тұрақты қысымда жану процесі, ал соңында бастапқы
қысымға қайта келу үшін адиабаталық кеңею орын алады[2].
1 -- 2 Изоэнтропикалық сығылу, 2 -- 3 Изобаралық жылу келтіру,
3 -- 4 Изоэнтропикалық кеңею, 4 -- 1 Изобаралық қорыту.
1.2 сурет - Брайтон Циклі
20
Іс жүзінде қажалу және турболенттік құбылыс төмендегі салдарларды
туғызады:
- адиабаталық емес сығылу: берілген жалпы қысым коэффициентінің
компрессордың температуралық келтірілімі идеальдыдан жоғарылауына алып
келеді;
- адиабаталық емес кеңею: турбинаның температурасы жұмысқа қажетті
деңгейге дейін төмендесе де, ол компрессорға ешқандай әсер етпейді,
нәтижесінде қысым кэффициенті жоғарылап, кеңею пайдалы жұмысты
қанағаттандыратын мәнге жетпейді;
- ауақалғанындағы, жану камерасындағы және шығыстағы қысым
шығыны: нәтижесінде кеңею пайдалы жұмысты қанағаттандыратын мәнге
жетпейді;
Газтурбиналық қондырғының меншікті пайдалы жұмысы деп кеңею мен
сығылу жұмысының айырмашылығын айтады.
(
1.1)
мұндағы Нт - турбинадағы 1 кг газдың кеңею жұмысы;
Нк - компрессордағы 1 кг ауаны сығуға қажетті жұмыс.
Барлық циклдік жылу қозғалтқыштарындағы реттілікке сай, жану
температурасы жоғарылаған сайын, пайдалы әсер коэффициенті көп болады.
Нақты фактор ретінде қозғалтқыш жасалған болаттың, керамиканың,
никельдің несеме басқа материалдардың жоғары температура мен қысымға
төзу факторы саналады. Инженерлік зерттеулердің көп бөлігі, турбинаның
бөліктерінен жылу бөліп алу процесіне негізделген. Сонымен қоса көптеген
турбиналар, қолданыссыз босқа кететін, шығыстағы газдың жылуын қайта
түрлендіруге ұмтылуда. Қайта түрлендіргіштер (регенераторлар) -- шығыс
газының жылуын, жануға берілетін сұйытылған ауаға беретін,
жылуалмастырғыш.
Гибритті немессе біріккен циклді жұмыстың нәтижесінде жылу, бу
турбинасының жүйесіне беріледі. Бұл беріліс процесі 1.3 суреттегі сұлбада
көрсетілген. Нәтижесінде жылу мен электр энергиясы өндірілетін гибритті
жұмыс циклінің соңында, өнделіп болған жылу, ары қарай ыстық су өндіруге
қолданылады.
21
1.3 сурет - Қайтарым тогы бар регенератор сұлбасы.
1.4 сурет - Регенераторы бар газтурбиналық қондырғының сұлбасы.
Сонымен қатар аралықты жылу жеткізе жүйесі мен аралық ауа
салқындату жүесі бар, қарапайым газтурбиналық қондырғыдан салыстырмалы
экономикалық тұрғыда тиімді газтурбиналық қондырғы түрі бар.
Газтурбиналық қондырғының жалпы сұлбасын айтарлықтай
күрделілендірсек, оның басқа маңызды сипаттамаларын жақсартуға болады.
Мысалы: пайдалы әсер коэффициенті мен пайдалы жұмыс коэффициентін
жоғарлату, газдың меншікті шығынын азайту, қондырғының бірлікті
қуаттылығын арттыру. Осыған орай қарапайым газтурбиналық қондырғылар,
жоғары айтылған, жылу регенерациясы бар газтурбиналық қондырғылармен
қатар өте күрделі сұлбалы қондырғыларда жасалады. Олардың күрделілігі
аралық салқындату жүйесі мен аралық газ қыздыру жүйесінің болғанында.
Сонымен қоса мұндай газтурбиналық қондырғыларда қосымша элементтерде
кездеседі: ауа салқындатушы және аралық жылу қыздырушы жану камерасы.
Қондырғы қосымша бірнеше компрессормен қатар әр түрлі валда орналасқан
турбинадан тұрады.
Ауа төменгі қысымды компрессорда (КНД) сығылып, салқындатушыға
беріледі (О). Салқындатушыда температура Tb1 ден Ta2 ге дейін төмендетіліп,
22
жоғарғы қысымды компрессорға (КВД) жеткізіледі. Ауаны салқындату, әдетте
салқындатушының жоғарғы бөлігіне нассотармен жеткізілген, су арқылы
жүзеге асырылады. Регенераторға (Р) жоғарғы қысымды компрессордан
(КВД) келген ауа ары қарай жоғарғы қысымды жану камерасыда (КСВД)
бағытталады. Бұл камерада газ температурасы Тс1 ге дейін жоғарылайды.
Содан кейін газ жоғары қысымды камерада (ТВД) кеңейіп, жану
камерасының төменгі қысымды бөлігіне (КСНД) бағыт алады. Бұл бөлікке
газбен қатар отын түріде жеткізіледі. Жану камерасының төменгі қысымды
бөлігіне қосымшы отын түрінің жеткізілуі, турбинаның жоғарғы қысымды
бөлігіндегі газдың ауалы шығынының артуына еш әсерін тигізбейді. Енді
температурсы Тс2 болатын газ турбинаның төменгі қысымды бөлігіне сосын
регенераторға жеткізіледі[11].
1.5 сурет - Аралық жылу жеткізгішті және ауа қыздырғышы бар,бір
валда орналасқан регенерациясы бар газтурбиналақ қондырғының сұлбасы.
Өндірістік
газ турбиналарының массагабаритті сипаттамалары
айтарлықтай жоғары. Олар каркас, бұрандалы және жабық жүйелі үлкен
конструкциядан тұрады. Көлеміне байланысты өндірістік турбиналар
қарапайым тасымалдағыш мобильді қондырғыдан үлкен комплекстік
жүйелерде қолданылады.
Бугазды турбиналарда пайдалы әсер коэффициенті 60 % ке дейін
жоғарылап, сонымен қоса турбинаның шығыс газдарының жылуы, бу
генераторының жұмысы үшін рекуперативті генераторда қолданылады.
Шығыс газдарының жылуы қосымша, когенераторлық құрылым негізінде
жұмыс істеп, абсорбционды мұздатқыштағы суды жылыту немесе қыздыру
үшін қолданылуы мүмкін. Отын түрін когенераторлық режимде жұмсалынуы,
қолдану коэффициентін 90 % ға дейін көтереді.
Үлкен өндірістік газ турбиналары, айналу жиілігі 3000 айн.мин немесе
3600 айн.мин болатын энергожелімен синхронды режимде жұмыс істейді.
23
Мұндай синхронды жұмысқа аралық вал арқылы қол жеткізуге болады. Ал
біздің жағдайымызда ралық вал ретінде редуктор алынған.
1.6 Сурет - Бірвалды газтурбиналық қондырғының сұлбасы
Электр энергиясымен қамту жүйесінің дамуында, қарапайым циклде
жұмыс істейтін газ турбиналары, көмір немесе ядролық элект
қондырғыларына қарағанда салыстырмалы түрде аз қаржыны керек етеді және
аз қуатты қондырғылармен қатар, қуатты электр қондырғылары үшін де
жасала береді.
Олардың тағы бір басты тиімділігі бірнеше минут арлығында, басты
жүктемені қанағаттандыратындай қосылып, ажырай алуы. Біріккен немесе
гибритті электр станцияларына қарағанда олар аз тиімді болғандықтан, асқын
жүктемелі электр станцияларында, бірнеше сағаттан бастап жылына мыңдаған
сағатқа дейін жұмыс істей алады. Жұмыс уақыты, әдетте электр энергия
тұтынушыларының жүктелу аймағына тікелей байланысты.
Базалық жүктелуі жектіліксіз аймақтардағы электр станцияларында,
жалпы электр қуаты жүктеменің қажеттілігіне қарай өндіріледі. Осыған орай
газтурбиналық қондырғылар тоқтаусыз бірнеше күндер және түндер бойы
жұмыс істей алады. Қарапайым циклде жұмыс істейтін типтік турбина,
пайдалы әсер коэффициенті 35-40 % ке тең, 100 ден 300 мегаватт (МВт) қа
дейін электр энергиясын өндіре алады. Жетілдірілген циклде жұмыс істейтін
қондырғының ПӘКі 64 % ке дейін жетеді.
Қазіргі таңда газтурбиналық қондырғыларды дамыту жолында қойылған
басты мәселе, ол қарапайым сұлбаға негізделген қондырғының бастапқы
температурасы мен жұмыстық газдың қысымын арттыру болып отыр.
Осы саладағы дамудың келесі сатысы салқындату жүйесін жетілдіру
және ең бастысы газ турбинасының жұмыстық қалақшасын салқындату
жүйесі мен отқа төзімді жаңа материалдар түрін ойлап табумен жалғаспақ.
Қорыта
келгенде, газтурбиналық қондырғылардың негізгі
сипаттамаларына: электрлік қуатты, жылулық қуатты, отын шығынын,
пайдалы әсер коэффициентін, шығыс газдарының ағынын, шығыс газының
температурасын, отын түрін, қосылу жүйесін, генератордың кернеуін және
жану жүйесінің артықшылығын жатқызуға болады.
24
1.3 Қазақстанда газтурбиналық электр станцияларын салудың
маңыздылығы.
АО КазНИПИИТЭС президенті Георгия Акопьянцаның Энергия
Развитие электроэнергетики Республики Казахстан на перспективу до 2030
года атты баяндамасына сәйкес, жұмыс істеп тұрған және салуға
жоспарланған станциялар есебін қосып есептеген күннің өзінде, Батыс
аймақтағы энергия жетіспеушілігі 2030 жылға дейін 1050 МВтқа жететіні
айтылды. Негізінде ол мұнай өндіру саласындағы обьектілерді электр
энергиясымен қамтамассыз ететін газтурбиналық электр станцияларды салу
мәселесі. Айтылған мәселені шешу арқылы, қосымша, бағыттас газдарды
утилизациялау проблеммасы да өз шешімін таппақ.
Осы аймақтағы жетіспейтін жүктемені электр энергиясымен қамту үшін,
базалық қуаты 900 МВт болатын электр станциялық құрылым қажет.
Берілген бірнеше типтік базалық электр станцияларды (атомдық немесе
газдық) технико экономикалық салыстыру барысында, сол сәтте атом электр
станциясын салу тиімділігі басым болды. ТОО МАЭК Казатомпромға
қатысты ТЭС-3 аймағына салынатын атом электр станциясының біріншілік
энергоблогы 2015 жылға дейін кернеуі 500 кВ ты жүйеге 300 МВт электр
энергиясын өндіру арқылы, барлық қиындықтар шешіледі деген сенімде
болды.
Ақтаулық АЭСтің және Қазақстанның Біріккен Энергожүйесінің
Солтүстік аймағынан алытатын 150 МВт энергия біріктіріп, электр энергиясы
мен қуат балансын ескергенде, қол жеткен көрсеткіштер қанағаттандырарлық
болған. Бірақ 2030 жылға дейін Ақтөбе, Шығыс және Орталық аймаққа
қажетті жетіспейтін 515 МВт, 310 МВт және 350 МВт электр энергиясы
Солтүстік аймақ арқылы қамтамассыз етіледі. Айтылған мәселе Жапониядағы
оқыс оқиғаға дейін жоспарланған болатын, әрине оқыс оқиғадан кейін
республика тұрғындағы және депутаттардың басым көпшілігі бұл жоспардың
дұрыстығына күмән келтіре бастады.
Қоршаған ортаны қорғау прокуратурасының нұсқауымен, батыс өңірдің
мұнайшылары бағыттас газдарды утилизациялайтын бірнеше газтурбиналық
электр станцияларды салуды қолға алды. Жақын арада, осы жоспарға сәйкес,
Қаламқас елді мекенінде қуаты 50 МВт болатын екі газтурбиналық электр
станциясы салынбақ. Ал Форт-Шевченко қалашығында жалпы қуаты 40 МВт
болатын жел электр станциясын салу қолға алынған. Депутаттардың ойынша,
айтылған жоспарлы электр станцияларды салу нәтижесінде, өндірілген
энергия асқын жүктемені жауып, атом электр станциясын салу мәселесі қайта
көтерілмейді.
Мемлекеттік инвестициялау саясатын жүзеге асыратын бірден бір банк,
Қазақстанды Дамыу банкінің проектері арасында, Орал қаласында қуаты 54
МВт болатын, Қызылорда облысында қуаттары 54 МВт және 87,03 МВт
болатын газтурбиналық электр станцияларын салу арқылы, жоғарыда
айтылған аудандардағы электр энергиясының жетіспеушілігін алдын алуға
25
болатын, жобалар да кездесті.
Өкінішке орай, еліміздің Батыс аймағында өндірілген қымбат емес
газды, оңтүстік және солтүстік аймақтарға жеңіл жеткізуді қамтамассыз
ететін, Қазақстанның газ тасымалдайтын, магистральды турбоқұбыры қажетті
деңгейде біріктірілмеген. Бұл әсіресе Алматы қаласының оңтүстік аймағына
жетіспейтін, газбен қамту жүйесінде, үлкен қиындық тудырады.
Қазақстанның Батыс аймағында өндірілетін газбен салыстырғанда, екі немесе
үш есе қымбат өзбекстандық газды қолдану, еліміздің газ саласындағы
салыстырмалы әр түрлі көрсеткіштерге алып келіп отыр.
Бүгінгі таңда заманауи газтурбиналық электр станцияларының
электрлік пайдалы әсер коэффициенті 55 - 60% аралығында, ал жылу электр
станцияларында, яғни көмір қолданылатын электр станцияларда бар болғаны
32 - 34%. Мұнымен қоса, газ қолданылатын жылу электр ортылықтарымен
өндірілген 1 МВтсағ электр энергиясын өндіруге кеткен шығын, көмір
қолданылатын станциялардың 50% на, атом электр станциясының 20% және
жел электр станциясының 15% на тең болып отыр. Осыған қарап, газ, дәстүрлі
емес энергия көздеріне және басқа отын түріне қарағанда, тиімді және арзан
отын түрі екенін мойындауымыз керек. Құрылыс көрсеткіштеріне келетін
болсақ, газтурбиналық электр станциясын салу үшін шамамен 14 - 18 ай уақыт
керек, ал заманауи көмір қолданатын электр станция салу үшін 54 - 58 ай,
қамдандырылған атом электр станциясын салу үшін 56 - 60 ай уақыт кетеді.
Жоғарыда айтылған көрсеткіштерге назар аудара отырып,
газтурбиналық электр станциясының тиімділігі тек ыңғайлы салынуында ғана
емес, сомен қатар тез іске қосылып, асқын жүктемелі режимдер кезінде
тоқтаусыз, тұтынушыны қанағаттандырарлықтай жұмыс істеуінде. Көмір,
уран немесе сутегімен жұмыс істейтін электр станцияларымен салыстырғанда,
табиғи газбен жұмыс істейтін электр станциялар аз инвестицияланатынын
айта кету керек. Бұл көрсеткіште газ турбиналық электр станцияның
тиімділігін арттыра күсетіні анық.
Мен дипломдық жұмысымда жобаланатын газтурбиналық электр
станция, Қызылорда облысы мекеніне салынады деп жобалаймын.
Дәл осы елдіменгенге жақын аймақта газтурбиналық электр станцияны
жобалау өте тиімді. Себебі осы аймақтан өтетін Құмкөл - Атасу
турбоқұбырын электр станцияны жобалауға өте тиімді (Сурет 1.7). сомен қоса
айтылған турбоқұбырдың жанынан үлкен көлемде жылулық трасса салынады
деп, бұл жоба инвестицияланған болатын (қуаты 15 млн. т, инвестициясы -
230 млн. долл.)[9].
Жобаланатын электр станция, дәл осы аймақта салнатынының тағы бір
себебі, ол астық жүктемелі режимдер кезінде оңтүстік аймақтағы энергияның
жетіспеуі. 2030 жылға дейін 500кВты электр беріліс желісін іске қосу
жобаланып отыр. Ал осы электр станцияны салу ақылы, бірден ГПП-1,2
қосатын 220 кВты электр беріліс желісіне қосылуға болады. 15МВт электр
энергиясы айтылған аймақтағы мұнай өндірушілердің жүктемесін
қанағаттандыруға жұмсалады.
26
Жергілікті аймаққа негізделген энергияны, сол аймақта жұмыс істейтін
мұнай өндіруші обьектерге немесе бағыттас газдарды өңдеуге арналған
құрылғылар мен аппаратураларға жұмсауға болады. Айтылған мәселе 1.4
пункте қаралған.
Статистикалық мәліметтерге жүгінетін болсақ, Қызылорда обылының
маңайында орта есеппен жылына 3,4 млн. т. мұнай және 119 млн. м 3 газ (егер
тығыздығы 0,833 кгм3 деп есптесек, онда 99,13 тонна) өндіріледі.
Газтурбиналық қондырғы отын түрін орта есеппен 0,11 м3кВт
тұтынады деп есептесек, жоғарыда айтылған көлемнен шамамен жылына
1,083 млн. МВт электр энергиясын өндіруге болаты. Бұл электр энергиясы
аймақтын жылдық жүктемесін жабуға мүмкіндігі толық жетеді.
1.7 сурет - Аумақ картасы
1.8 сурет - Аумақтың құбырлық картасы
27
1.9 сурет - Мұнай шыңдарының орналасуы
Болашақта дәстүрлі емес энергия көздері, пайдалы қазбаларды
қолданатын электр станциялардың орнына келетін де болар, бірақ мұндай
көрініс жақын арада болмайтыны анық.
Мысалы жел электр станциялары әлемдік энергия тұтынуының 10% ын
алуы үшін, шамамен 1 млн. тан 1,5 млн. жел турбиналары керек. Жай ғана сол
айтылған жел генераторларын орналастыру үшін орта есеппен 550 000 кв. км.
Жер көлемі қажет. Ал мұндай жер көлемі Еуропадағы Франция мемелекетінің
жер көлемімен тең. Бар қиыншылық тек жер көлемінде ғана емес, сонымен
қатар бизнес және инвестиция тұрғысынан қарағанда, дәстүрлі емес энергия
көздері ең тиімді шешім деп айтуға келмейді.
Дәстүрлі емес энергия көздері экономикалық жағынан ауыз толтырып
айтатындай жетістікке жете алмай отыр. Бүгінгі таңда ең тиімді және ең арзан
отынтүрі , ол газ. Газ басқа энергия көздерімен салыстырғанда, анғұрлым
арзан және тиімді энергия бере алады.
Газ басқа, қандайда болмасын көмірсутекті энергия тасымалдағыштарға
қарағанда экологиялық таза энергия көзі. Газды жағу барысында бөлінетін
көмірқышқыл газының мөлшері, көмірді жаққанмен салыстырғанда ,әлде
қайда аз көрсеткіштерді көрсетеді. Бұл, әрине, газтурбиналық
электрстанциясының жұмысы қоршаған ортаза аз өиян тигізетінін көрсетеді.
Заманауи газтурбиналық электр станциясы атмосфераға ешқандай зиян
келтірмейді деп айтуға болады. Себебі оның зияндылық көрсеткіші,
қарапайым газ пештерімен бірдей. Қарапайым халықтың ойынша, дәстүрлі
емес энергия көздері ешқандай зиян келтірмейді. Бірақ бұл көзқарас қате.
28
Себебі жел, геотермалды және гидроэлектр станциялар өз алдына қоршаған
ортаға зиянын тигізеді.
Жылу электр орталықтары үшін көмірден газға тез арада өту,
атмосфераға келтірген зиянды бірден азайтады. Газ көмірмен салымтырғанда,
жану жылуы өте жоғары. Бірдей жылулық көрсеткішдегі көмір мен газдың
жануын есерсек, газтурбиналық электр станцияларының пайдалы әсер
коэффициенті, айтарлықтай биік.
Жылу орталықтарында газды қолдану атмосфераға түсетін СО2 ні 50 -
70%ға төмендетеді. Бұл жалпы әлемдік экологиялық жағдайға оң әсерін
беретіні анық.
1.4 Мұнайлы
елді
мекендердегі
газды
жинақтаудың
қиыншылықтары
Мұнай бассейндерінен келетін табиғи газ, әдетте ІМГ - ілеспе мұнай
газы деп аталады. Бұл газ түрі таулы қыраттармен қоса шикі мұнайдың беткі
бөлігінде де кездеседі. Табиғи газ табылған жеріне қарамастан, оны шикі
мұнайдың беткі жағынан бөліп ажыратып алған жағдайда да, ол этан, бутан,
пропан және пентан деген көмірсітектердің құрамында кездесетін болады.
Бұған қоса шикі табиғи газдың құрамында: сулы бу, кукірт сутегі, қышқыл
газдар, азот және басқа да компоненттер кездеседі. Ал мұнайдың ілеспе
газының құрамында күрделі, қиын өңделетін қоспалар болады. Мұндай
газдарды тек қайта тазалап, өңдегеннен кейін ғана қолдануға болады.
Көп уақыттан бері мұнай өндірушілер, мұнай бетіндегі табиғи газдарды
өртеп жиберетін болған, бірақ соңғы жылдардағы энергия жетіспеушілігі және
экологиялық қиыншылықтар, айтылған газдарды басқа да мақсатта қолдануға
болатынын аңғартты. Көптеген зерттеулерден кейін табиғи газ өте ыңғайлы
отын түрі екені анықталды.
Техникалық көрсеткіштерге жүгіне отырып, мұнайдың ілеспе газымен
бірнеше бағытта жұмыс істеуге болатыны анықталды:
- әр күйдегі (мысалы, арнайы құбырлар арқылы тасымалданатын құрғақ
газ ретінде, сұйытылған мұнай газы ретінде) отын түріне айландырып, отын
ретінде қолдануға немесе арнайы құбырлар арқылы басқа аймақтарға
тасымалдауға болады;
- қайта өңдеу үшін жер қыртысына қайта жіберу;
- электр беріліс желісіне немесе өзіндік мұқтаждықдықты қамтамассыз
ету үшін, электр энергиясын өндіруге пайдалану;
- танкерлерге тасымалдауға ыңғайлы болу үшін, сұйытылған табиғи
газды немесе сұйытылған мұнай газын қайта өңдеу;
- мұнай өңдеуге қажетті химиялық қоспалар жасау үшін шикізат түріне
түрлендіру;
- газды сұйық немесе қатты күйге түрлендіріп, басқа мақсаттарда
пайдалану;
- басқа энергия түріне түрлендіру, мысалы, орталықтандырылған
29
жылумен қамту жүйесіне қажетті, жылу энергиясына түрлендіруге болады.
Ілеспе газдарды пайдаланудың өзгешелігі: ол мұнай өндіру саласының
жанама өңдеуге қолайды құрамасы болып табылады. Мұнай өндіру
саласында, көп жағдайда, ілеспе табиғи газдар өңделмей қалады. Оның себебі:
қажетті техникалық құралымның болмауы, тасымалдайтын және қайта
өңдейтін құрылғылардың және қажетті тұтынушылардың болмауында. Осы
жағдайда ілеспе газдар жай алаулы от ретінде жанып кетеді.
Геологиялық сипаттамаларға сәйкес ілеспе табиғи газдар келесі түрге
бөлінеді: жинақталған газдар немесе мұнай құрамындағы газдар. Яғни ілеспе
табиғи газдар көмірсутекті немесе көмірсутекті емес бу типтес газдардың
жиынтығынан тұрады. Негізінде ілеспе газдар мұнай қоймаларындағы
қыртыстар арасындағы бөлімдерде болады. Мұнайды сапасы бойынша
өңдегенде, аталмыш газдарды арнайы қолдырғылармен жинап алып, көптеген
мақсаттарда қолдануға болады.
Ілеспе мұнай газының негізгі компонеттеріне, C4 - C6 изомерлерін
қосқанда, метаннан гексанға дейінгі барлық көмірсітектер жатады. Ал ілеспе
мұнай газының көмірсутектік емес компоненттеріне: азот, көмір қышқыл газ,
гелий, аргон, күкірт сутегі және кей жағдайда сутегі жатады.
Мұнай өндірілген аймаққа байланысты 1 т мұнайдан 25 до 800 м³ ілеспе
мұнай газын алуға болады. Аталмыш газдың газ қозғалтқышында қолданудың
ең маңызды сиапттамасына, оның үлкен жарылысқа деген төзімділігі. Бұл
көрсеткіш метандық санмен анықталады. Метан үлкен жарылысқа төзімді
қасиетке ие және оның метандық саны 100 ге тең. Ал бутанның метандық
саны 10 және сутектігі 0 ге тең. Ілеспе мұнай газының метандық саны оның
өндірілген аймағына байланысты 25 тен 95 аралығында болады.
Дәл осы ілеспе мұнай газын электр энергетикасында қолдану
экологиялық қиындықтарды шешіп қана қоймай, сонымен бірге мұнай
өндіруші компаниялардың жылумен қамту жүйесін де айтарлықтай жоғары
дәрежеге көтереді. Жылдан жылға көтеріліп отырған энергия тарифіне
байланысты және қорек көзінің өзіндік құнының жоғарлауын ескерсек, ілеспе
мұнай газының қаржылық көрсеткіштері салыстырмалы түрде көңіл
толтырарлық көрсеткішке ие.
Мұнай өндіру саласының жоғары энергия шығынды сал екенін ескерсек,
ілеспе мұнай газын аталмыш өндіріс орнын энергиямен қамту үшін қолдану,
өте тиімді шешім екенін мойындау керек. Сол себептен әлемнің мұнай
өңдейтін ірі алпауыт елдерде газпоршенді электр станциясын салу алға
қойылған.
Ілеспе мұнай газының кемшілігіне, оның құрамының тұрақты
еместігінде. Газдың құрамының ерекшеліне байланысты әр түрлі
турбоқұбырлар салу керек. Ілеспе мұнай газы газ қозғалтқышына ыңғайлы
отын түрі екені белгілі. Бірақ газды қолданбас бұрын оны кептіріп,
концентрациялық көмір сутекті (НС) бөліп алу керек.
Ілеспе мұнай газының құрамындағы көмірсутектік қоспалардың
шамадан тыс көп болуы, оның үлкен жарылысқа деген тұрақтылығын бұзуы
30
мүмкін. Ал бұл жағдайда қозғалтқыштың номиналды қуатын төмендету керек
болады. Бұл әрекет ілеспе мұнай газының табиғи газдан артықтылығын
төмендетеді. Кей жағдайда газ құрамындағы көп мөлшердегі көмірсутектің
болуы, арнайы құрылғылар көмегімен газды десульфуризациялауға алып
келеді.
1.10 сурет - Ілеспе мұнай газының құраушыларының диаграммалық
көрінісі
Қазіргі кезде ілеспе мұнай газын толық зерттеу алға қойылған
мәселелердің бірі. Жөндеу жұмыстарының шығыны, ілеспе мұнай газын
қажетті құрамға дейін өңдеп, тазартатын құрылғылардың құны, өңделінген
электр энергиясы мен жылу энергиясның қаншалықты тұрақтылығы және
пайдаланылған газды қайта утилизациялау құрылғыларының құны, барлығын
есептегенде газтурбиналық электр станциясын салудың тиімділік көрсеткішін
білу алға қойылған.
Сонымен қатар, біздің елімізде де ілеспе мұнай газдарын ұтымды
пайдаланудың бірнеше алғы шарттары бар. Мысалы, Қазақстанның Биілік
органдарымен себепсіз немесе бостан бос ілеспе мұнай газдарын жағуға
тыйым салынған. Ал айтылған заң орындалмаған жағдайда, белгілі есептік
мөлшерде айыппұл салынады. Айыппұл мөлшері жанып кеткен газдың электр
энергиясына айналғандары тарифтік құнымен анықталады.
Әрине
мұндай шешімнің бекітілуі көптеген мұнай өндіріуші
компанияларға экономикалық соққы болғаны анық. Осы себептен 2010
жылдан бері еліміздегі мұнай өндіруші компаниялардың басып көпшілігі
газды қайта утилизациялау құрылғыларын тиімді пайдалатып келеді.
Бұл жағдайда қондырғылардың айтылған сапаға негңіздеу үлкен
қаржылық салмаққа алып келетіні анық. Мысал ретінде, ТОО Қара құдық
мұнай компаниясының директоры Степанов
31
Гуржи Леонидовичем
айтуынша, жоғарыда айтылған құрылғының өзіндік құнын өтеу мерзімі 30
жыл. Бұл уақыт көрсеткіші экономикалық тұрғыда көңіл толтырмайды және
өндірілген электр энергия құнына тікелей әсер ететіні анық.
Бұл проектке мұнайшылар 72 миллиона доллар ақша салған болатын.
барлық стандарттарға жапау беретін және экологиялық тұрақтылықты
қамтамассыз ететін бұл құрылғы Канададан алынған.
1.11 сурет - Ілеспе мұнай газын жинауға және дайындауға арналған
құрылымының сұлбасы
Жоғарыдағы құрылым ілеспе мұнай газын жинап, оны мемлекеттік
стандарттарға дейін өңдейді. Құрылымды комплексті дайындау қуаты
жылына 150 млн. кубометрді құрайды. Айтылған құрылымды жақын жердегі
ілеспе мұнай газын өңдеуге де немесе жеткізілген газды өңдеуге де қолдануға
болады.
Жекеленген мұнай өндіруші компаниялар айтылған сұраққа қатысты
айлалы құрылымды 2009 жылдың күзінде ойлап тауып, Қызылорда
облысында ілеспе газдарды қайта өңдейтін завод салып, оны іске қосқан
болатын.
32
2 Электрлік бөлім
2.1 Шығыс деректер
Қызылорда обл. ГТЭС 4х32Мвт
Генераторлардың саны мен түрлері - 4хТВС-32ТЗ
Отын - газ, ө.м. қуаттың шығыны - 6% Рорн
Жүйенің қ.т. қуаты Sқт = 3000 МВт
Жергілікті жүктеме - 15 МВт
Жүйемен байланыс - ұзындығы 50 - 110 кВ 2 бір қатарлы ӘЖ
2.1 сурет - Генератор ... 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