تسمى محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة(CCGT) ، حيث يتم استخدام حرارة غازات عادم التوربينات الغازية بشكل مباشر أو غير مباشر لتوليد الكهرباء في دورة التوربينات البخارية.

على التين. يوضح الشكل 2.1 مخططًا تخطيطيًا لأبسط CCGT لما يسمى نوع إعادة التدوير.يتم إدخال الغازات الخارجة من التوربينات الغازية النفايات المرجل الحرارة

أرز. 2.1.

/ - فائق التسخين ؛ 2 - مبخر 3 - المقتصد 4 - طبل؛ 5 - مكثف التوربينات البخارية ؛ 6 - مضخة تغذية؛ 7 - أنبوب الصرف المبخر ؛ 8 - مواسير رفع المبخر

طارة- مبادل حراري من نوع التدفق المعاكس ، حيث يتم توليد بخار ذو معايير عالية ، بسبب حرارة الغازات الساخنة ، والذي يتم توجيهه إلى التوربينات البخارية.

غلاية الحرارة المهدرة عبارة عن عمود من مقطع عرضي مستطيل ، حيث توجد أسطح تسخين ، مكونة من أنابيب ذات زعانف ، يتم توفير وسيط العمل لمحطة التوربينات البخارية (الماء أو البخار) بداخلها. في أبسط الحالات ، تتكون أسطح تسخين غلاية الحرارة المهدرة من ثلاثة عناصر: الموفر 3, المبخر 2 ومسخن 1. العنصر المركزي هو المبخر ، ويتكون من اسطوانة 4 (أسطوانة طويلة نصف مملوءة بالماء) ، عدة قواطع سفلية 7 ومركبة بشكل خشن عمودي بكثافة مناسبة للمبخر المناسب 8. المبخر يعمل على مبدأ الحمل الطبيعي. تقع أنابيب التبخر في منطقة ذات درجات حرارة أعلى من تلك السفلية ، لذلك ترتفع درجة حرارة الماء فيها ، ويتبخر جزئيًا ، ويصبح أخف وزناً ويرتفع إلى داخل الأسطوانة. المساحة التي تم إخلاؤها مليئة بالمزيد ماء بارد downpipes من الأسطوانة. يتم جمع البخار المشبع في الجزء العلوي من الأسطوانة وتوجيهه إلى أنابيب التسخين الفائق. 1. استهلاك البخار من البرميل 4 يتم تعويضه بإمدادات المياه من المقتصد 3. في هذه الحالة ، فإن المياه الواردة ، قبل أن تتبخر تمامًا ، سوف تمر بشكل متكرر عبر أنابيب المبخر. لذلك ، فإن غلاية الحرارة المهدرة الموصوفة تسمى غلاية ذات دوران طبيعي.

في الموفر ، يتم تسخين مياه التغذية الواردة إلى درجة الغليان تقريبًا (10-20 درجة مئوية أقل من درجة حرارة البخار المشبع في الأسطوانة ، والتي يتم تحديدها تمامًا بواسطة الضغط الموجود فيه). من الأسطوانة ، يدخل البخار الجاف المشبع في السخان الفائق ، حيث يتم تسخينه فوق درجة حرارة التشبع. درجة حرارة البخار الناتج عن التسخين المفرط T 0 دائمًا ما تكون ، بالطبع ، أقل من درجة حرارة الغازات 0 p القادمة من التوربينات الغازية (عادة بنسبة 25-30 درجة مئوية).

تحت مخطط مستفيد الكولا في الشكل. يوضح الشكل 2.1 التغير في درجات حرارة الغازات والسائل العامل (البخار والماء) عندما تتحرك باتجاه بعضها البعض. تنخفض درجة حرارة الغازات تدريجياً من القيمة 0 عند المدخل إلى القيمة 0 ux لدرجة حرارة غازات المداخن. ماء التغذية الذي يتجه نحو زيادة درجة حرارته في الموفر إلى نقطة الغليان (نقطة أ). مععند درجة الحرارة هذه (على وشك الغليان) ، يدخل الماء إلى المبخر. يتبخر الماء. في الوقت نفسه ، لا تتغير درجة حرارته (العملية أ- / ؛). في هذه النقطة بيكون سائل العمل على شكل بخار جاف مشبع. علاوة على ذلك ، في السخان الفائق ، يسخن إلى القيمة / 0.

يتم إرسال البخار المتكون عند مخرج السخان الفائق إلى التوربينات البخارية ، حيث يتم توسيعها. من التوربين ، يدخل السرير المستهلك المكثف 5 ، ويتكثف بمساعدة مضخة تغذية 6, مما يزيد من ضغط مياه التغذية ، يتم إعادته إلى غلاية حرارة النفايات.

وبالتالي ، فإن الاختلاف الأساسي بين محطة توليد الطاقة البخارية (SPU) لمحطة CCGT و CSP التقليديةيتكون TPP فقط من حقيقة أن الوقود الموجود في غلاية الحرارة المهدرة لا يتم حرقه ، وأن الحرارة اللازمة لتشغيل PSU CCGT مأخوذة من غازات العادم في GTU. ومع ذلك ، من الضروري على الفور ملاحظة عدد من الاختلافات الفنية المهمة بين PSU CCGT و PSU TPP:

1. يتم تحديد درجة حرارة غازات عادم التوربينات الغازية 0 G بشكل لا لبس فيه تقريبًا بواسطة درجة حرارة الغازات أمام التوربينات الغازية [انظر. العلاقة (1.2)] واتقان نظام تبريد التوربينات الغازية. في معظم توربينات الغاز الحديثة ، كما يتضح من الجدول. 1.2 ، درجة حرارة غاز العادم هي 530-580 درجة مئوية (على الرغم من وجود توربينات غازية منفصلة مع درجات حرارة تصل إلى 640 درجة مئوية). وفقًا لشروط موثوقية تشغيل نظام الأنابيب الموفر عند التشغيل بالغاز الطبيعي ، درجة حرارة مياه التغذية 1 صعند مدخل غلاية حرارة النفايات يجب ألا تقل عن 60 درجة مئوية. تكون درجة حرارة غازات المداخن 0x التي تترك غلاية حرارة النفايات أعلى دائمًا من درجة الحرارة رالخامس. في الواقع ، إنه عند مستوى 0 «100 ° C ، وبالتالي ، فإن كفاءة غلاية الحرارة المهدرة (HRSG) ستكون

حيث يُفترض للتقييم أن درجة حرارة الغاز عند مدخل غلاية تسخين النفايات هي 555 درجة مئوية ، ودرجة حرارة الهواء الخارجي 15 درجة مئوية. عند التشغيل بالغاز ، تبلغ كفاءة غلاية الطاقة التقليدية لمحطة الطاقة الحرارية 94٪. وبالتالي ، فإن غلاية الحرارة المهدرة في CCGT لها كفاءة أقل بكثير من غلاية TPP.

2. علاوة على ذلك ، فإن كفاءة محطة التوربينات البخارية (STP) في CCGT المدروسة أقل بكثير من كفاءة محطة التوربينات البخارية التقليدية. هذا لا يرجع فقط إلى حقيقة أن معلمات البخار الناتج عن غلاية الحرارة المهدرة أقل ، ولكن أيضًا إلى حقيقة أن CCGT PTU لا تحتوي على نظام تجديد. وهي ، من حيث المبدأ ، لا يمكن أن تحصل عليه ، لأن درجة الحرارة تزداد رج سوف يؤدي إلى انخفاض أكبر في كفاءة غلاية الحرارة المهدرة.

يتم إعطاء فكرة عن هيكل محطة توليد الكهرباء باستخدام CCGT في الشكل. 2.2 ، مما يدل على TPP مع ثلاث وحدات طاقة. تتكون كل وحدة طاقة من توربينين غازيين متجاورين 4 نوع V94.2 من شركة سيمنز ، كل منها يوجه غازات المداخن ذات درجة الحرارة العالية إلى غلاية حرارة النفايات الخاصة بها 8. يتم إرسال البخار الناتج عن هذه الغلايات إلى توربين بخاري واحد 10 مع مولد كهربائي 9 ومكثف موجود في غرفة التكثيف تحت التوربين. تبلغ سعة كل وحدة طاقة إجمالية 450 ميجاوات (تبلغ سعة كل توربين غازي وتوربينات بخارية حوالي 150 ميجاوات). بين الناشر المخرج 5 ومراجل حرارة النفايات 8 تثبيت مدخنة جانبية 12 وبوابة مانعة لتسرب الغاز ب.يسمح لك المثبط بقطع غلاية الحرارة الضائعة 8 من غازات التوربينات الغازية وإرسالها عبر الأنابيب الالتفافية إلى الغلاف الجوي. قد تنشأ مثل هذه الحاجة في حالة حدوث أعطال في جزء التوربينات البخارية من وحدة الطاقة (في التوربينات ، ومراجل تسخين النفايات ، والمولد ، وما إلى ذلك) ، عندما

أرز. 2.2. جهاز محطة توليد الكهرباء مع CCGT (احتمال الشركةسيمنز):

1 - وحدة مناولة الهواء المشتركة (KVOU) ؛ 2 - محول كتلة 3 - مولد GTU. 4 - نوع GTU U94.2 ؛ 5 - الناشر الانتقالي من التوربينات الغازية إلى الأنبوب الجانبي ؛ 6 - صمام البوابة؛ 7 - نزع الهواء. 8 - غلاية حرارة النفايات من النوع الرأسي ؛ 9 - مولد التوربينات البخارية ؛ 10 - توربينات البخار؛ 11 - مثبط المطر لغلاية الفحم ؛ 12 - أنبوب الالتفافية 13 - غرفة لمعدات تنقية الوقود السائل ؛ 14 - خزانات وقود سائل

يجب تعطيله. في هذه الحالة ، سيتم توفير طاقة وحدة الطاقة فقط عن طريق التوربينات الغازية ، أي يمكن لوحدة الطاقة أن تحمل حمولة 300 ميجاوات (وإن كان ذلك بكفاءة منخفضة). كما أن الأنبوب الجانبي مفيد جدًا أثناء بدء تشغيل وحدة الطاقة: بمساعدة البوابة ، يتم فصل غلاية الحرارة المهدورة عن غازات التوربينات الغازية ، ويتم إحضار الأخير إلى طاقته الكاملة في غضون دقائق. ثم يمكنك ببطء ، وفقًا للتعليمات ، تشغيل غلاية الحرارة المهدرة والتوربينات البخارية.

أثناء التشغيل العادي ، لا تسمح البوابة ، على العكس من ذلك ، بإدخال الغازات الساخنة لتوربينات الغاز في الأنبوب الجانبي ، ولكنها توجهها إلى غلاية حرارة النفايات.

بوابة محكم للغاز مساحة كبيرة ، معقدة جهاز تقني، المطلب الرئيسي هو الكثافة العالية ، حيث أن كل 1٪ من الحرارة المفقودة من خلال التسريبات تعني انخفاض كفاءة وحدة الطاقة بحوالي 0.3٪. لذلك ، في بعض الأحيان يرفضون تركيب أنبوب جانبي ، على الرغم من أن هذا يعقد العملية بشكل كبير.

بين غلايات حرارة النفايات لوحدة الطاقة ، يتم تركيب جهاز نزع الهواء ، والذي يستقبل المكثف لنزع الهواء من مكثف التوربينات البخارية ويوزعه على غلايتين حراريتين.

كما هو الحال في أي سيارة أخرى تستخدم جهازًا مشابهًا ، فإن المهمة الرئيسية للقابض هي تسهيل الحياة للسائق ، وبشكل أكثر تحديدًا ، يقوم الداعم الهيدروليكي بالهواء المضغوط بجعله أقل مجهودًا عند الضغط على دواسة القابض. وبالنسبة للمركبات الثقيلة ، فإن مثل هذا الإغاثة مفيد للغاية.

ضع في اعتبارك ، على سبيل المثال ، جهاز القابض ونماذج MAZ الأخرى. مبدأ التشغيل كما يلي - يؤدي الضغط على الدواسة إلى زيادة الضغط على المكبس الهيدروليكي ، ويتعرض مكبس التابع لنفس الضغط. بمجرد حدوث ذلك ، يتم تشغيل أتمتة جهاز التتبع وتغيير مستوى الضغط في أسطوانة الطاقة الهوائية. الجهاز نفسه مثبت على شفة علبة المرافق.

هناك الكثير من الخيارات لمكبرات الصوت ، ولكن إذا تحدثنا على وجه التحديد عن شاحنات مينسك ، فمعظمها متحد بميزة واحدة ليست ممتعة للغاية - يحدث غالبًا أن السائل يبدأ في التسرب من CCGT أثناء التشغيل. بطبيعة الحال ، فإن الفكرة الأولى التي تتبادر إلى الذهن هي أن هذا قد يكون علامة على انهيار بسبب الأحمال الزائدة ، وخطير في ذلك.

إذا لم يكن هناك مثل هذه الأحمال الزائدة بعد تثبيت (استبدال) مكبر الصوت ، فسيظهر إصدار آخر على الفور - لقد انزلقوا معيب! وماذا ، اليوم الجميع يزورون ، حتى فرديًا أو 238 ، حتى برابوس SV12 تم تجميعهم في "مخصي" الستمائة. من المحتمل أن مكونات "كالينا" الروسية و "تافريا" الأوكرانية فقط ليست مزيفة - فقد تبين أن المواد أغلى ثمناً.

لكن بغض النظر عن النكات ، خاصة وأن تسرب السوائل من مكبر الصوت الهيدروليكي يعد من الأعراض الخطيرة. في الواقع ، كل شيء ليس مأساويًا ، والحقيقة هي أن هذا قد لا يكون دليلًا على الانهيار ، بل مجرد تعديل غير صحيح. "فقط" ، لأن إصلاح القابض CCGT MAZ ليس بالأمر الصعب ، وبمهارات معينة ، لن يستغرق الكثير من الوقت.

أهم شيء هو تحديد شوط العمل لقضيب التعزيز. للقيام بذلك ، سوف تحتاج إلى سحب القضيب نفسه بعيدًا عن الرافعة ، مع تحريكه إلى الجانب بحيث يكون خارج الجسم تمامًا. بعد أن يتم تشغيل ذراع القابض في الاتجاه من القضيب ، واختيار جميع الفجوات الممكنة. ثم يتم قياس المسافة بين سطح الرافعة ونهاية الجذع.

إذا كانت هذه المسافة أقل من 50 مم ، فهذا يعني أنه أثناء التشغيل ، سيخرج مكبس القضيب إلى نقطة التوقف ، وبالتالي فتح مخرج السائل. كل ما هو مطلوب هو تحريك الرافعة بفتحة واحدة أقرب إلى مكبر الصوت. إذا كانت المسافة أكبر ، فإن سبب التسرب مختلف ، ومن الأفضل إجراء فحص أكثر تفصيلاً في خدمة السيارات. ومع ذلك ، نكرر ذلك ، ولكن في أغلب الأحيان سيكون هناك الكثير من التعديل.

الجهاز ، مخطط CCGT MAZ

1 6430-1609205 جسم الاسطوانة
2 6430-1609324 الكفة
3 6430-1609310 خاتم
4 6430-1609306 غسالة
5 6430-1609321 الكفة
6 6430-1609304 كم
7 خاتم 033-036-19-2-2 خاتم 033-036-19-2-2
8 6430-1609325 الكفة
9 حلقة 018-022-25-2-2 حلقة 018-022-25-2-2
10 6430-1609214 مكبس التابع
11 حلقة 025-029-25-2-2 حلقة 025-029-25-2-2
12 6430-1609224 ربيع
13 حلقة 027-03 0-19-2-2 حلقة 027-03 0-19-2-2
14 6430-1609218 سرج
15500-3515230-10 صمام معزز القابض
16 842-8524120 ربيع
17 حلقة 030-033-19-2-2 حلقة 030-033-19-2-2
18 6430-1609233 الدعم
19 6430-1609202 اسطوانة
20 373165 مسمار M10x40
21 6430-1609203 كم
22 375458 غسالة 8 OT
23 201458 بولت М8-6gх25
24 6430-1609242 ربيع
25 6430-1609322 الكفة
26 6430-1609207 مكبس
27 6430-1609302 خاتم
28 حلقة 020-025-30-2-2 حلقة 020-025-30-2-2
29 6430-1609236 رمح
30 6430-1609517 الختم
31 6430-1609241 جذع
32 6430-1609237 غطاء
33 6430-1609216 صفيحة اسطوانة
34 220050 برغي М4-6gх8
34 220050 برغي М4-6gх8
35 64221-1602718 غطاء واقي
36 378941 قابس M14x1.5
37101-1609114 صمام جانبي
38 12-3501049 غطاء الصمام
39 378942 قابس M16x1.5
40 6430-1609225 جهاز تنفس
41 252002 غسالة 4
42 252132 غسالة 14
43 262541 قابس كجم 1/8 بوصة
43 262541 قابس كجم 1/8 بوصة
44 حلقة 008-012-25-2-2 حلقة 008-012-25-2-2
45 6430-1609320 أنبوب
46 6430-1609323 الختم
رابط لهذه الصفحة: http: //www..php؟ typeauto = 2 & mark = 11 & model = 293 & group = 54

محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة هي تلك التي يتم فيها استخدام حرارة غازات العادم لتوربينات الغاز بشكل مباشر أو غير مباشر لتوليد الكهرباء في دورة التوربينات البخارية. وهي تختلف عن محطات التوربينات التي تعمل بالبخار والغاز من خلال زيادة الكفاءة.

رسم تخطيطي لمحطة الدورة المركبة (من محاضرة فومينا).

جي تي اي جي ستيم

ضاغط غلاية حرارة النفايات K

الهواء EG

تغذية المياه

CS - غرفة الاحتراق

GT - توربينات الغاز

ك- تكثيف التوربينات البخارية

EG - مولد كهربائي

تتكون محطة الدورة المركبة من وحدتين منفصلتين: الطاقة البخارية والتوربينات الغازية.

في محطة التوربينات الغازية ، يتم تدوير التوربين بواسطة المنتجات الغازية لاحتراق الوقود. يمكن استخدام كل من الغاز الطبيعي ومنتجات صناعة النفط (زيت الوقود ووقود الديزل) كوقود. على نفس العمود مع التوربين ، يوجد أول مولد ينتج ، بسبب دوران الدوار كهرباء. بالمرور من خلال التوربينات الغازية ، تمنحها منتجات الاحتراق جزءًا فقط من طاقتها ولا تزال تتمتع بدرجة حرارة عالية عند مخرج التوربينات الغازية. من مخرج التوربينات الغازية ، تدخل منتجات الاحتراق إلى محطة توليد الطاقة البخارية ، إلى غلاية حرارة النفايات ، حيث تقوم بتسخين الماء والبخار الناتج. درجة حرارة منتجات الاحتراق كافية لإحضار البخار إلى الحالة المطلوبة للاستخدام في التوربينات البخارية (تسمح درجة حرارة غاز المداخن التي تبلغ حوالي 500 درجة مئوية بالحصول على بخار شديد السخونة عند ضغط حوالي 100 ضغط جوي). يعمل التوربينات البخارية على تشغيل مولد كهربائي ثانٍ.

آفاق تطوير CCGT (من كتاب Ametistov).

1. محطة الدورة المركبة هي المحرك الأكثر اقتصادا في توليد الكهرباء. يمكن أن يكون لدائرة CCGT أحادية الدائرة مع GTP بدرجة حرارة أولية تبلغ حوالي 1000 درجة مئوية كفاءة مطلقة تبلغ حوالي 42 ٪ ، والتي ستكون 63 ٪ من الكفاءة النظرية لـ CCGT. معامل في الرياضيات او درجة عمل مفيد CCGT ثلاثي الدوائر مع إعادة تسخين البخار ، حيث تكون درجة حرارة الغازات أمام التوربينات الغازية عند مستوى 1450 درجة مئوية ، تصل بالفعل اليوم إلى 60٪ ، وهو ما يمثل 82٪ من المستوى الممكن نظريًا. ليس هناك شك في أنه يمكن زيادة الكفاءة أكثر.

2. مصنع الدورة المركبة هو المحرك الأكثر صداقة للبيئة. بادئ ذي بدء ، يرجع ذلك إلى الكفاءة العالية - فبعد كل شيء ، يتم إطلاق كل الحرارة الموجودة في الوقود ، والتي لا يمكن تحويلها إلى كهرباء ، في البيئة ويحدث تلوثها الحراري. لذلك ، فإن الانخفاض في الانبعاثات الحرارية من CCGT مقارنة بمحطة توليد الطاقة البخارية سيكون بالضبط إلى الحد الذي يكون فيه استهلاك الوقود لتوليد الكهرباء أقل.

3. محطة الدورة المركبة هي محرك ذو قدرة عالية على المناورة ، ولا يمكن مقارنته إلا في القدرة على المناورة بواسطة توربين غازي مستقل.

4. مع نفس السعة من TPPs التي تعمل بالبخار والدورة المركبة ، يكون استهلاك مياه التبريد CCGT أقل بثلاث مرات تقريبًا.

5. CCGT لها تكلفة معتدلة لكل وحدة قدرة مركبة ، والتي ترتبط بحجم أصغر لجزء البناء ، مع عدم وجود غلاية طاقة معقدة ، باهظة الثمن مدخنة، أنظمة للتدفئة المتجددة لمياه التغذية ، باستخدام توربينات بخارية أبسط وأنظمة خدمة مياه.

6. وحدات CCGT لها دورة بناء أقصر بكثير. يمكن إدخال CCGTs ، وخاصة ذات العمود الواحد ، على مراحل. هذا يبسط مشكلة الاستثمار.

محطات الدورة المركبة ليس لها أي عيوب عمليًا ؛ بدلاً من ذلك ، يجب أن نتحدث عن قيود ومتطلبات معينة للمعدات والوقود. تتطلب المنشآت المعنية استخدام الغاز الطبيعي. بالنسبة لروسيا ، حيث تتجاوز حصة الغاز غير المكلف نسبيًا المستخدمة في الطاقة 60٪ ويستخدم نصفه لأسباب بيئية في محطات الطاقة الحرارية ، هناك كل الاحتمالات لبناء محرك توربيني توربيني توربيني.

كل هذا يشير إلى أن بناء وحدات CCGT هو الاتجاه السائد في هندسة الطاقة الحرارية الحديثة.

كفاءة استخدام نوع CCGT:

ηPGU = ηGTU + (1- ηGTU) * ηKU * ηPTU

PTU - محطة التوربينات البخارية

KU - غلاية حرارة النفايات

في الحالة العامة ، كفاءة CCGT:

هنا - Qgtu هي كمية الحرارة التي يتم توفيرها لسائل العمل في التوربينات الغازية ؛

Qpsu - كمية الحرارة التي يتم توفيرها لوسط البخار في الغلاية.

1. مخططات حرارية رئيسية لتزويد البخار والحرارة من CHP. معامل إمداد الحرارة α CHP. طرق لتغطية ذروة الحمل الحراري عند CHP ،

CHP (محطات تدفئة وتوليد مشتركة)- مصممة للتزويد المركزي للمستهلكين بالحرارة والكهرباء. اختلافهم عن IES هو أنهم يستخدمون حرارة البخار المستنفد في التوربينات لاحتياجات الإنتاج والتدفئة والتهوية وإمدادات الماء الساخن. بسبب هذا المزيج من توليد الكهرباء والحرارة ، يتم تحقيق وفورات كبيرة في الوقود مقارنة بإمدادات الطاقة المنفصلة (توليد الكهرباء في IES والتدفئة في بيوت الغلايات المحلية). بفضل طريقة الإنتاج المشترك هذه ، يتم تحقيق كفاءة عالية بدرجة كافية في CHPP ، تصل إلى 70 ٪. لذلك ، أصبحت محطات CHP منتشرة في المناطق والمدن ذات الاستهلاك العالي للحرارة. السعة القصوى لـ CHPP أقل من IES.

محطات CHP مرتبطة بالمستهلكين ، لأن يبلغ نصف قطر انتقال الحرارة (بخار ، ماء ساخن) حوالي 15 كم. يحيل البلد CHPPs ماء ساخنعند درجة حرارة أولية أعلى لمسافة تصل إلى 30 كم. يمكن نقل البخار لاحتياجات الإنتاج بضغط من 0.8-1.6 ميجا باسكال إلى مسافة لا تزيد عن 2-3 كم. بمتوسط ​​كثافة حمل حراري ، لا تتجاوز سعة CHP عادة 300-500 ميجاوات. فقط في مدن أساسيه، مثل موسكو أو سانت بطرسبرغ مع كثافة حمل حراري عالية ، فمن المنطقي بناء محطات بسعة تصل إلى 1000-1500 ميغاواط.

يتم اختيار سعة محطة CHP ونوع مولد التوربينات وفقًا لمتطلبات الحرارة ومعايير البخار المستخدم في عمليات الإنتاج والتدفئة. تلقت التوربينات ذات الاستخراج البخاري والمكثفات التي يتم التحكم فيها بواحد واثنين من أكبر التطبيقات (انظر الشكل). تسمح لك عمليات الاستخراج القابلة للتعديل بتنظيم إنتاج الحرارة والكهرباء.

يتم تحديد وضع CHP - اليومي والموسمي - بشكل أساسي من خلال استهلاك الحرارة. تعمل المحطة بشكل اقتصادي أكثر إذا كانت طاقتها الكهربائية تتوافق مع ناتج الحرارة. في الوقت نفسه ، يدخل الحد الأدنى من البخار المكثفات. في فصل الشتاء ، عندما يكون الطلب على الحرارة هو الحد الأقصى ، عند درجة حرارة الهواء المقدرة خلال ساعات تشغيل المؤسسات الصناعية ، يكون حمل مولدات CHP قريبًا من الاسمية. خلال الفترات التي يكون فيها استهلاك الحرارة منخفضًا ، على سبيل المثال ، في الصيف ، وكذلك في الشتاء عندما تكون درجة حرارة الهواء أعلى من تلك المحسوبة وفي الليل ، تنخفض الطاقة الكهربائية لـ CHPP ، المقابلة لاستهلاك الحرارة. إذا كان نظام الطاقة يحتاج إلى طاقة كهربائية ، فيجب أن يتحول CHP إلى الوضع المختلط ، مما يزيد من إمداد البخار جزئيًا ضغط منخفضالتوربينات والمكثفات. في الوقت نفسه ، يتم تقليل كفاءة محطة الطاقة.

الحد الأقصى لتوليد الكهرباء عن طريق محطات التوليد المشترك "على استهلاك الحرارة" ممكن فقط عند العمل مع CPPs و HPPs القوية ، والتي تأخذ جزءًا كبيرًا من الحمل خلال ساعات من انخفاض استهلاك الحرارة.

تحليل مقارن لطرق تنظيم الحمل الحراري.

تنظيم الجودة.

ميزة: الوضع الهيدروليكي المستقر لشبكات التدفئة.

عيوب:

■ انخفاض موثوقية مصادر الطاقة الحرارية القصوى ؛

■ ضرورة استخدام طرق باهظة الثمن لمعالجة الماكياج بشبكة المياه عند التسخين درجات حرارة عاليةالمبرد.

■ جدول درجات حرارة متزايدة للتعويض عن سحب المياه لإمداد الماء الساخن وما يرتبط بذلك من انخفاض في توليد الكهرباء لاستهلاك الحرارة ؛

■ تأخير كبير في النقل (القصور الذاتي الحراري) لتنظيم الحمل الحراري لنظام الإمداد الحراري ؛

■ كثافة عالية من التآكل في خطوط الأنابيب بسبب تشغيل نظام الإمداد الحراري لمعظم فترة التسخين مع درجات حرارة المبرد من 60-85 درجة مئوية ؛

■ التقلبات في درجة حرارة الهواء الداخلي بسبب تأثير حمولة المياه الساخنة على تشغيل أنظمة التدفئة والنسبة المختلفة لأحمال الماء الساخن وأحمال التدفئة للمشتركين ؛

■ انخفاض في جودة الإمداد الحراري عندما يتم تنظيم درجة حرارة حامل الحرارة وفقًا لمتوسط ​​درجة حرارة الهواء الخارجي على مدار عدة ساعات ، مما يؤدي إلى تقلبات في درجة حرارة الهواء الداخلي ؛

■ عند درجة حرارة متغيرة لمياه الشبكة ، يكون تشغيل المعوضات معقدًا بشكل كبير.

ما هي أسباب إدخال CCGT في روسيا ، لماذا هذا القرار صعب ولكنه ضروري؟

لماذا بدأوا في بناء CCGT

يفرض السوق اللامركزي لإنتاج الكهرباء والحرارة حاجة شركات الطاقة لزيادة القدرة التنافسية لمنتجاتها. الأهمية الرئيسية بالنسبة لهم هي تقليل مخاطر الاستثمار والنتائج الحقيقية التي يمكن الحصول عليها باستخدام هذه التكنولوجيا.

سيؤدي إلغاء تنظيم الدولة في سوق الكهرباء والتدفئة ، والذي سيصبح منتجًا تجاريًا ، إلى زيادة المنافسة بين المنتجين. لذلك ، في المستقبل ، فقط محطات الطاقة الموثوقة والمربحة للغاية ستكون قادرة على توفير استثمارات رأسمالية إضافية في تنفيذ المشاريع الجديدة.

معايير اختيار CCGT

يعتمد اختيار نوع أو نوع آخر من CCGT على العديد من العوامل. من أهم معايير تنفيذ المشروع جدواه الاقتصادية وسلامته.

يُظهر تحليل السوق الحالي لمحطات الطاقة وجود حاجة كبيرة لمحطات طاقة غير مكلفة وموثوقة في التشغيل وذات كفاءة عالية. إن التصميم المعياري الذي تم تكوينه مسبقًا لهذا المفهوم يجعل المصنع قابلاً للتكيف بشكل كبير مع أي ظروف محلية ومتطلبات محددة للعملاء.

هذه المنتجات ترضي أكثر من 70٪ من العملاء. يتم استيفاء هذه الشروط إلى حد كبير بواسطة GT و SG-TPPs من نوع الاستخدام (الثنائي).

طريق مسدود الطاقة

أظهر تحليل لقطاع الطاقة الروسي ، أجراه عدد من المؤسسات الأكاديمية ، أنه حتى اليوم ، تفقد صناعة الطاقة الكهربائية الروسية ما يقرب من 3-4 جيجاوات من قدراتها سنويًا. نتيجة لذلك ، بحلول عام 2005 ، وفقًا لـ RAO "UES of Russia" ، سيصل حجم المعدات التي عملت على مواردها المادية إلى 38 ٪ من إجمالي السعة ، وبحلول عام 2010 سيكون هذا الرقم بالفعل 108 مليون كيلوواط (46 ٪).

إذا تطورت الأحداث وفقًا لهذا السيناريو تمامًا ، فإن معظم وحدات الطاقة بسبب التقادم في السنوات القادمة ستدخل منطقة الخطر الجسيم للحوادث. تتفاقم مشكلة إعادة التجهيز التقني لجميع أنواع محطات الطاقة الحالية بسبب حقيقة أن بعض وحدات الطاقة "الصغيرة" نسبيًا التي تبلغ 500-800 ميجاوات قد استنفدت العمر التشغيلي للوحدات الرئيسية وتتطلب أعمال ترميم جادة.

اقرأ أيضا: كيف تختلف كفاءة GTU و CCGT لمحطات الطاقة المحلية والأجنبية

إعادة بناء محطات الطاقة أسهل وأرخص

إن إطالة عمر المحطات باستبدال المكونات الكبيرة للمعدات الرئيسية (دوارات التوربينات ، وأسطح تسخين الغلايات ، وخطوط أنابيب البخار) ، بالطبع ، أرخص بكثير من بناء محطات طاقة جديدة.

غالبًا ما يكون من المريح والمربح لمحطات الطاقة ومحطات التصنيع استبدال المعدات بأخرى مماثلة يتم تفكيكها. ومع ذلك ، فإن هذا لا يستفيد من الفرص لزيادة الاقتصاد في استهلاك الوقود بشكل كبير ، ولا يقلل من التلوث بيئة، لا يتم استخدام الوسائل الحديثة للأنظمة الآلية للمعدات الجديدة ، وزيادة تكاليف التشغيل والإصلاح.

انخفاض كفاءة محطات توليد الطاقة

تدخل روسيا تدريجياً سوق الطاقة الأوروبية ، وتنضم إلى منظمة التجارة العالمية ، ولكن في الوقت نفسه ، واجهنا وضعًا شديد الصعوبة لسنوات عديدة. مستوى منخفضالكفاءة الحرارية لصناعة الطاقة الكهربائية. متوسط ​​مستوى كفاءة محطات الطاقة عند التشغيل في وضع التكثيف هو 25٪. هذا يعني أنه إذا ارتفع سعر الوقود إلى المستوى العالمي ، فإن سعر الكهرباء في بلدنا سيصبح حتما أعلى بمقدار مرة ونصف إلى ضعف السعر العالمي ، مما سيؤثر على السلع الأخرى. لذلك ، يجب أن يتم إعادة بناء وحدات الطاقة والمحطات الحرارية بطريقة تجعل المعدات الجديدة التي يتم إدخالها والمكونات الفردية لمحطات الطاقة على مستوى العالم الحديث.

تختار الطاقة تقنيات الدورة المركبة

الآن ، على الرغم من صعوبة المركز الماليفي مكاتب تصميم هندسة الطاقة ومعاهد أبحاث محركات الطائرات ، تم استئناف تطوير أنظمة معدات جديدة لمحطات الطاقة الحرارية. على وجه الخصوص ، نحن نتحدث عن إنشاء محطات توليد طاقة بخارية وغازية مكثفة بكفاءة تصل إلى 54-60٪.

تشير التقييمات الاقتصادية التي أجرتها منظمات محلية مختلفة إلى فرصة حقيقية لتقليل تكاليف إنتاج الكهرباء في روسيا إذا تم بناء محطات الطاقة هذه.

حتى توربينات الغاز البسيطة ستكون أكثر كفاءة من حيث الكفاءة

في CHPPs ، ليس من الضروري استخدام CCGTs من هذا النوع عالميًا ، مثل CCGT-325 و CCGT-450. قد تختلف حلول الدارات باختلاف الظروف المحددة ، على وجه الخصوص ، على نسبة الأحمال الحرارية والكهربائية.

اقرأ أيضا: اختيار دورة محطة الدورة المركبة ومخطط الدائرة الكهروضوئية CCGT

في أبسط الحالات ، عند استخدام حرارة الغازات المستنفدة في التوربينات الغازية للتزويد بالحرارة أو إنتاج بخار العملية ، ستصل الكفاءة الكهربائية لمحطات توليد الطاقة الحرارية مع توربينات الغاز الحديثة إلى مستوى 35٪ ، وهو أيضًا أعلى بكثير من تلك الموجودة اليوم . حول الاختلافات في كفاءة GTU و PTU - اقرأ في المقال كيف تختلف كفاءة GTU و CCGT لمحطات الطاقة المحلية والأجنبية

يمكن أن يكون استخدام توربينات الغاز في محطات الطاقة الحرارية واسعًا جدًا. حاليًا ، يتم تغذية حوالي 300 وحدة توربينية بخارية من CHPP بسعة 50-120 ميجاوات بالبخار من الغلايات التي تحرق 90 بالمائة أو أكثر من الغاز الطبيعي. من حيث المبدأ ، كلهم ​​مرشحون لإعادة المعدات التقنية باستخدام توربينات الغاز بسعة وحدة 60-150 ميجاوات.

الصعوبات مع إدخال GTU و CCGT

ومع ذلك ، فإن عملية الإدخال الصناعي لـ GTU و CCGT في بلدنا بطيئة للغاية. سبب رئيسي- صعوبات الاستثمار المرتبطة بالحاجة الكبيرة بما فيه الكفاية استثمارات ماليةفي أقصر وقت ممكن.

هناك ظرف مقيد آخر يتعلق بالغياب الفعلي في نطاق الشركات المصنعة المحلية لتوربينات الغاز التي تعمل بالطاقة البحتة والتي تم إثباتها في عملية واسعة النطاق. يمكن أن تؤخذ وحدات GTU من الجيل الجديد كنماذج أولية لمثل هذه التوربينات الغازية.

ثنائي CCGT بدون تجديد

تتمتع CCGTs الثنائية بميزة معينة ، لأنها الأرخص والأكثر موثوقية في التشغيل. يعتبر جزء البخار من التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة الثنائية بسيطًا جدًا ، نظرًا لأن تجديد البخار غير مربح ولا يتم استخدامه. درجة حرارة البخار شديد السخونة 20-50 درجة مئوية أقل من درجة حرارة غازات العادم في التوربينات الغازية. في الوقت الحاضر ، وصلت إلى المستوى القياسي في قطاع الطاقة من 535-565 درجة مئوية. يتم اختيار ضغط البخار الحي لتوفير رطوبة مقبولة في المراحل الأخيرة ، وتكون ظروف التشغيل وأحجام الشفرات متماثلة تقريبًا كما في التوربينات البخارية القوية.

تأثير ضغط البخار على كفاءة CCGT

بالطبع ، يتم أخذ العوامل الاقتصادية والتكلفة في الاعتبار ، نظرًا لأن ضغط البخار له تأثير ضئيل على الكفاءة الحرارية لـ CCGT. لتقليل فرق درجة الحرارة بين الغازات ووسط بخار الماء و بأفضل طريقةلاستخدام حرارة الغازات المستنفدة في التوربينات الغازية مع خسائر ديناميكية حرارية أقل ، يتم تنظيم تبخر مياه التغذية عند مستويين أو ثلاثة مستويات ضغط. يتم خلط البخار المتولد عند ضغوط منخفضة في نقاط وسيطة من مسار تدفق التوربين. يتم أيضًا إعادة التسخين بالبخار.

اقرأ أيضا: موثوقية محطات الدورة المركبة CCGT

تأثير درجة حرارة غاز المداخن على كفاءة CCGT

مع زيادة درجة حرارة الغاز عند مدخل ومخرج التوربين ، تزداد معاملات البخار وكفاءة جزء البخار في دورة GTP ، مما يساهم في الزيادة الإجمالية في كفاءة التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة.

يجب تحديد اختيار الاتجاهات المحددة لإنشاء آلات الطاقة وتحسينها وإنتاجها على نطاق واسع مع الأخذ في الاعتبار ليس فقط الكمال الديناميكي الحراري ، ولكن أيضًا جاذبية الاستثمار للمشاريع. الجاذبية الاستثمارية للمشاريع الفنية والإنتاجية الروسية للمستثمرين المحتملين هي الأهم و المشكلة الأكثر إلحاحًا، الذي يعتمد على حله إلى حد كبير إنعاش الاقتصاد الروسي.

(وزار 3،460 مرات، 1 عدد زيارات اليوم)

أعلاه نظرنا في CCGT من النوع الأبسط والأكثر شيوعًا - إعادة التدوير. ومع ذلك ، فإن تنوع وحدات PGU كبيرة جدًا بحيث لا يمكن النظر فيها بالكامل. لذلك ، سننظر أدناه في الأنواع الرئيسية من CCGT ، والتي تهمنا إما من وجهة نظر أساسية أو عملية. في الوقت نفسه ، سنحاول تصنيفها ، والتي ، مثل أي تصنيف ، ستكون مشروطة.

وفقًا للغرض منها ، تنقسم التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة إلى محطات تكثيف وتدفئة. أولهما يولد الكهرباء فقط ، والثاني يعمل أيضًا على تسخين مياه الشبكة في سخانات متصلة بتوربينات بخارية.

وفقًا لعدد الهيئات العاملة المستخدمة في CCGT ، يتم تقسيمها إلى ثنائي وأحادي. في المحطات الثنائية ، يتم فصل الهيئات العاملة لدورة التوربينات الغازية (منتجات احتراق الهواء والوقود) ومحطة التوربينات البخارية (الماء وبخار الماء). في التركيبات الأحادية ، يكون سائل العمل في التوربين عبارة عن مزيج من منتجات الاحتراق وبخار الماء.

مخطط موناري CCGTهو مبين في الشكل. 9.4 يتم إرسال الغازات الناتجة من GTU إلى غلاية تسخين النفايات ، حيث يتم توفير المياه بواسطة مضخة تغذية 5 . يدخل البخار الناتج إلى غرفة الاحتراق 2 ، يمزج مع منتجات الاحتراق ويتم إرسال الخليط المتجانس الناتج إلى الغاز (بشكل صحيح ، إلى التوربينات الغازية البخارية 3 . معنى هذا واضح: جزء من الهواء يأتي من المكبس الهوائيوتعمل على تقليل درجة حرارة غازات العمل إلى ظروف القوة المسموح بها لأجزاء التوربينات الغازية ، يتم استبدالها بالبخار ، حيث تستهلك زيادة الضغط بواسطة مضخة التغذية في حالة الماء طاقة أقل من زيادة ضغط الهواء في الضاغط. في الوقت نفسه ، نظرًا لأن خليط الغاز والبخار يترك غلاية حرارة النفايات على شكل بخار ، فإن حرارة تكثيف بخار الماء التي يتلقاها في الغلاية والتي تدخل كمية كبيرة منها في المدخنة.

الصعوبة التقنية لتنظيم تكثيف البخار من خليط بخار الغاز والحاجة المصاحبة للتشغيل المستمر لمحطة معالجة مياه قوية هي العيب الرئيسي في CCGT أحادية النوع.

أرز. 9.4 رسم تخطيطي رئيسي لـ CCGT أحادي

في الخارج ، تم تسمية التركيب المونار الموصوف بـ STIG (من التوربينات الغازية المصابة بالبخار). تم بناؤها بشكل أساسي بواسطة شركة جنرال إلكتريك بالاشتراك مع توربينات الغاز ذات الطاقة المنخفضة نسبيًا. في الجدول. يوضح الشكل 9.1 بيانات من شركة جنرال إلكتريك ، مما يوضح زيادة قوة المحرك وكفاءته عند استخدام الحقن بالبخار.

الجدول 9.1

التغييرات في الطاقة والكفاءة عند إدخال البخار في غرفة الاحتراق في CCGT أحادية النوع

يمكن ملاحظة أنه عند حقن البخار ، تزداد القوة والكفاءة.

لم تؤد أوجه القصور المذكورة أعلاه إلى الاستخدام الواسع النطاق لمحطات التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة أحادية النوع ، على الأقل لأغراض توليد الكهرباء في محطات TPP القوية.

في محطة يوجنو توربين (نيكولاييف ، أوكرانيا) تم بناء وحدة نموذجية أحادية النوع CCGT بسعة 16 ميجاوات.

معظم CCGTs من النوع الثنائي. يمكن تقسيم CCGTs الثنائية الحالية إلى خمسة أنواع:

استخدام CCGT. في هذه الوحدات ، يتم استخدام الحرارة من غازات عادم التوربينات الغازية في غلايات حرارة النفايات لإنتاج بخار ذو معايير عالية مستخدمة في دورة التوربينات البخارية. تتمثل المزايا الرئيسية لاستخدام التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة مقارنةً بتوربينات الغاز ذات الدورة المركبة في الكفاءة العالية (في السنوات القادمة ، ستتجاوز كفاءتها 60٪) ، واستثمارات رأسمالية أقل بشكل ملحوظ ، وحاجة أقل لمياه التبريد ، وانبعاثات ضارة منخفضة ، وقدرة عالية على المناورة. كما هو موضح أعلاه ، يتطلب استخدام توربينات الغاز ذات درجة الحرارة العالية اقتصادية للغاية مع درجات حرارة غاز المداخن العالية لتوليد بخار عالي الأداء لمحطة التوربينات البخارية (STP). لا يزال بإمكان توربينات الغاز الحديثة التي تلبي هذه المتطلبات العمل إما بالغاز الطبيعي أو على درجات خفيفة من الوقود السائل.

CCGT مع تصريف غازات مخرج التوربينات الغازية في غلاية كهربائية.غالبًا ما يتم استدعاء هذه CCGTs لفترة وجيزة "أحمق"أو CCGT مع مولد بخار منخفض الضغط(الشكل 9.5).

أرز. 9.5 مخطط النفايات CCGT

في نفوسهم ، يتم إرسال حرارة غازات العادم الخاصة بغلاية GTU ، التي تحتوي على كمية كافية من الأكسجين ، إلى غلاية الطاقة ، لتحل محل الهواء الموجود بها الذي توفره مراوح سحب الغلاية من الغلاف الجوي. في الوقت نفسه ، ليست هناك حاجة لسخان هواء للغلاية ، لأن غازات العادم في التوربينات الغازية لها درجة حرارة عالية. الميزة الرئيسية لدائرة النفايات هي إمكانية استخدام الوقود الصلب غير المكلف للطاقة في دورة التوربينات البخارية.

في نفايات CCGT ، يتم إرسال الوقود ليس فقط إلى غرفة الاحتراق في GTP ، ولكن أيضًا إلى غلاية الطاقة (الشكل 9.5) ، ويعمل GTP على الوقود الخفيف (الغاز أو وقود الديزل) ، ويعمل غلاية الطاقة أي وقود. في النفايات CCGT ، يتم تحقيق دورتين من الديناميكا الحرارية. يتم تحويل الحرارة التي تدخل غرفة الاحتراق في التوربينات الغازية مع الوقود إلى كهرباء بنفس طريقة استخدام التوربينات الغازية ، أي بكفاءة تبلغ 50٪ ، والحرارة التي يتم توفيرها لمرجل الطاقة - كما هو الحال في دورة التوربينات البخارية التقليدية ، أي بكفاءة 40٪. ومع ذلك ، فإن محتوى الأكسجين المرتفع بدرجة كافية في غازات عادم التوربينات الغازية ، فضلاً عن الحاجة إلى وجود نسبة هواء زائدة صغيرة خلف غلاية الطاقة ، تؤدي إلى حقيقة أن حصة طاقة دورة التوربينات البخارية تبلغ حوالي 2/3 ، وتبلغ حصة طاقة التوربينات الغازية 1/3 (على عكس استخدام CCGT ، حيث تكون هذه العلاقة معكوسة). لذلك ، فإن كفاءة CCGT النفايات تقريبًا

أولئك. أقل بكثير من إعادة التدوير CCGT. مبدئيًا ، يمكن اعتبار أنه ، بالمقارنة مع دورة التوربينات البخارية التقليدية ، فإن التوفير في الوقود عند استخدام وحدة CCGT النفايات هو ما يقرب من نصف توفير الوقود في وحدة CCGT المستخدمة.

بالإضافة إلى ذلك ، تبين أن مخطط CCGT للنفايات معقد للغاية ، لأنه من الضروري ضمان التشغيل المستقل لجزء التوربينات البخارية (في حالة فشل GTP) ، وبما أنه لا يوجد سخان هواء في المرجل ( بعد كل شيء ، تدخل الغازات الساخنة من GTP إلى غلاية الطاقة أثناء تشغيل CCGT) ، من الضروري تركيب سخانات خاصة لتسخين الهواء قبل تزويده بغلاية الطاقة.

الأدب الرئيسي:

الملخص الخاص بك ؛

أساسيات الطاقة الحديثة: دورة محاضرات لمديري شركات الطاقة. في جزئين. / تحت التحرير العام لـ Corr. RAS إي. أميتيستوفا.ردمك 5-7046-0889-2. الجزء 1. هندسة الطاقة الحرارية الحديثة / Trukhniy A.D.، Makarov A.A.، Klimenko V.V. - م: دار النشر MPEI ، 2002. - 368 ص. ISBN 5-7046-0890-6 (الجزء 1). الجزء 2. صناعة الطاقة الكهربائية الحديثة / إد. أساتذة A.P. بورمان وف. سترويفا. - م: دار النشر MPEI ، 2003. - 454 صفحة ، ص. ISBN 5-7046-0923-6 (الجزء 2)