Гтэс принцип работы кратко

Обновлено: 01.06.2024

Газотурбинная электростанция — установка, генерирующая электричество и тепловую энергию.

Газотурбинная электростанция - установка, генерирующая электричество и тепловую энергию.

В газотурбинной электростанции в качестве привода электрического генератора используется газовая турбина.

Основу ГТЭС составляют одна или несколько газотурбинных установок - силовых агрегатов, механически связанных с электрогенератором и объединенных системой управления в единый энергетический комплекс.

ГТЭС может иметь электрическую мощность от десятков кВт до сотен МВт.

Электрический КПД современных газотурбинных установок составляет 33-39%.

С учетом высокой температуры выхлопных газов в мощных газотурбинных установках имеется возможность комбинированного использования газовых и паровых турбин.

Такой инженерный подход позволяет существенно повысить эффективность использования топлива и увеличивает электрический КПД установок до 57-59%.

ГТЭС способна отдавать потребителю значительное количество тепловой энергии - с коэффициентом ~ 1:2 по отношению к электрической мощности.

В зависимости от потребностей газотурбинные установки (ГТУ) дополнительно оснащаются паровыми или водогрейными котлами, что дает возможность иметь пар различного давления для производственных потребностей или горячую воду со стандартными температурами (ГВС).

При комбинированном использовании энергии 2-х видов коэффициент использования топлива газотурбинной тепловой электростанции увеличивается до 90%.

Технология процесса

В компрессор газотурбинного силового агрегата подается чистый воздух.

Под высоким давлением воздух из компрессора направляется в камеру сгорания.

Одновременно в камеру сгорания подается топливо - газ.

При сгорании газовоздушной смеси образуется энергия в виде потока раскаленных газов.

Этот поток с высокой скоростью устремляется на рабочее колесо турбины и вращает его.

Вращающийся вал турбины приводит в действие компрессор и электрический генератор.

С клемм электрогенератора произведенное электричество, обычно через трансформатор, направляется в электросеть, к потребителям энергии.

Применение ГТЭС оправдано экономически, т. к. сегодня электростанции, работающие на газовом топливе, имеют наиболее привлекательную для потребителя удельную стоимость строительства и низкие затраты при последующей эксплуатации.

Преимущества газотурбинной электростанции

Основные преимущества газотурбинных электростанций:

ГТЭС весьма надежны. В среднем длительность работы основных узлов без капитального ремонта составляет от 100 до 130 тыс. часов;

КПД самой газотурбинной установки составляет порядка 51%, а при утилизации уходящих газов общий КПД достигает уже 93%;

газотурбинные электростанции, как уже было отмечено выше, имеют довольно небольшие размеры, что значительно уменьшает срок строительства, и, соответственно, позволяет им быстро окупаться;

газотурбинные электростанции достаточно экологичны;

ГТЭС могут работать полностью в автоматическом режиме, а возможность полной диагностики состояния оборудования или основных узлов станции, простота управления и соответственно минимальное количество обслуживающего персонала делают их наиболее оптимальным решением в самых различных ситуациях.

Газотурбинная электростанция (сокращённо ГТЭС) — установка, генерирующая электричество и тепловую энергию. Основу ГТЭС составляют одна или несколько газотурбинных установок - силовых агрегатов, механически связанных с электрогенератором и объединенных системой управления в единый энергетический комплекс.

Газотурбинная электростанция может использоваться в качестве основного или резервного источника питания параллельно с энергосистемой. Размещаться ГТЭС может как внутри помещения, так и на открытой площадке на заранее подготовленном фундаменте.

В мировой практике газотурбинные электростанции получили широкое распространение в 50—60-х гг. прошлого века, в настоящее время используются реже, т. к. имеют низкий КПД (33-39%) и относительно высокую стоимость за кВт мощности по сравнению, например, с газопоршневыми электростанциями.

Внешний вид газотурбинной установки

Принцип работы ГТЭС

Газотурбинная электростанция работает следующим образом: топливо (газ или дизельное горючее) подается в камеру сгорания, туда же компрессором нагнетается сжатый воздух. Газ, смешанный с воздухом, образует топливную смесь, которая под давлением нагнетается в компрессор и воспламеняется.

Из сопла вырывается под высоким давлением струя раскалённого газа, попадает на установленные в несколько рядов лопатки турбины и начинает её вращать. Вал турбины передает крутящий момент на ротор генератора, ответственного за выработку электроэнергии, которая, проходя через трансформатор, передается потребителю энергии.

Отработанные газы уходят через выхлопную трубу в атмосферу или, если предусмотрена их утилизация, поступают в теплообменник или котел утилизатор и используются для обогрева помещений.

Упрощенная принципиальная схема энергоблока газотурбинной электростанции представлена на рисунке:

Принципиальная технологическая схема электростанции с газовыми турбинами:
КС - камера сгорания; КП — компрессор; ГТ - газовая турбина; С - генератор;
Т - трансформатор; М - пусковой двигатель.

Сферы использования газотурбинных электростанций

Газотурбинные электростанции могут использоваться в различных сферах, начиная от обеспечения электричеством зданий гражданского и сельскохозяйственного целевого назначения, заканчивая промышленными объектами и нефтегазовыми месторождениями.

Использование газотурбинных электростанций целесообразно для удалённых потребителей, особенно — при необходимости отопления объекта.

Виды газотурбинных электростанции

Стационарные – монтируются на капитальном фундаменте. На них устанавливаются самые мощные турбины и электрические генераторы.
Передвижные (мобильные) – представляют собой передвижную технику. Как правило используются для обеспечения теплом и электричеством удаленных объектов, например, шахтёрских и нефтедобывающих поселков. Работают не только на газе, но и на жидком топливе.
Мини-установки – отличаются компактными размерами, что позволяет располагать такую станцию в непосредственной близости от потребителя.

Сравнение газотурбинных и газопоршневых электростанций

возможно бытовое давление, меньше 10 мБар

среднее давление порядка 16-20 Бар

Газотурбинное оборудование стоит выбирать, когда ограничена площадь, которую можно выделить для его размещения. ГТЭС подойдёт небольшим предприятиями и коммерческим объектам, где не требуются большие мощности потребления электроэнергии и каждый квадратный метр на счету. Если есть возможность выделить площадь под установку оборудования, то целесообразнее выбирать газопоршневую электростанцию, поскольку у неё ниже стоимость, да и ресурс ГПУ считается немного большим, чем у ГТУ.

Газотурбинная установка дороже, чем газопоршневая. Высокая стоимость оборудования и ограниченность выбора объясняется меньшим числом производителей ГТУ, отдельные детали и запчасти стоят недёшево сами по себе, за счёт чего увеличивается и стоимость установки в целом.

Внешний вид ГПУ MWM и ГТУ

Газопоршневые установки чаще требуют выполнения технического обслуживания. В них нужно менять масла и фильтры. Но такой нюанс можно компенсировать, если установить на оборудование дополнительно системы, которые будут выполнять долив и очистку масла. В таком случае возрастает период времени между выполнением сервисных работ. В среднем, он может составлять около 3000 часов, то есть обслуживание проводят один раз в квартал. В целом же ресурс ГПУ считается немного большим, чем у ГТУ.

В целом газопоршневые установки привлекательны тем, что окупаются быстрее, не зависимо от того, какая мощность электростанции.

Для функционирования промышленных и хозяйственных объектов, находящихся на значительном удалении от централизованных линий электропередачи, применяются электрогенерирующие установки малой энергетики. Они могут функционировать на различных видах топлива. Наибольшее распространение получили газотурбинные электростанции благодаря высокому КПД, способности генерировать тепловую энергию и ряду других особенностей.

Принцип действия

Основу газотурбинной электростанции (ГТЭС) составляет газотурбинный двигатель – силовая установка, работающая на энергии сгорания газообразного топлива, механически связанная с электрогенераторами и объединенная с ними в единую систему. Газотурбинная установка является самым мощным двигателем внутреннего сгорания. Ее удельная мощность может составлять 6 кВт/кг.

В отличие от других типов силовых установок, в ГТД все процессы происходят в потоке постоянно движущегося газа. Сжатый компрессорами атмосферный воздух вместе с топливом поступает в камеру сгорания. Смесь воспламеняется с выделением большого количества продуктов сгорания под высоким давлением, которые давят на лопасти, вращают их, а вместе с ними и электрогенераторы.

Мощность газотурбинной электростанции варьируется от 20 киловатт до нескольких сотен мегаватт. В качестве топлива может использоваться любой горючий материал, который можно диспергировать (тонко измельчить) и представить в газообразном виде.

Преимущества ГТЭС

Важным преимуществом газотурбинных электростанций является возможность одновременного использования двух видов энергии – электрической и тепловой. Причем количество тепла, отдаваемое потребителю, в два-три раза больше, чем количество вырабатываемого электричества. Когенерация (процесс выработки двух типов энергии) становится возможной при установке специального котла утилизатора на выхлопе турбины.

Используя газотурбинные электростанции, удается создать автономные энергетические комплексы, которые способны разрешить одновременно несколько задач:

Обеспечить электроэнергией частные и промышленные объекты.
Утилизировать побочный газ при нефтедобыче.
Обогреть технические помещения и жилые корпуса побочным теплом.

Все это позволяет в значительной мере снизить затраты на обеспечение предприятия, создать оптимальные условия для работы персонала и сконцентрировать материальные средства и капитал на расширении производства и решении других, более важных задач.

Особенности газотурбинных электростанций

Одной из главных особенностей ГТЭС является способность функционирования практически на любом виде топлива. Как уже отмечалось ранее, для работы газотурбинные электростанции могут использовать горючее, которое можно диспергировать. В качестве такого могут выступать бензин, мазут, нефть, природный газ, спирт и даже измельченный уголь.

В конструкции ГТЭС практически отсутствуют движущиеся элементы. Единственная подвижная деталь, которая объединяет ротор генератора, колеса турбины и компресс, может быть подвешена при помощи газодинамического подшипника. В результате этого износ рабочих узлов будет сведен к минимуму, что существенным образом скажется на долговечности установки.

Одновременно с этим увеличивается и период межсервисного обслуживания до 60 тыс. часов беспрерывной работы или до 7 лет эксплуатации. Газотурбинные электростанции нельзя использовать в качестве резервных источников энергии, ибо в момент пуска особенно интенсивно изнашиваются детали. Количество запусков установок ограничено 300 в год.

Мобильные ГТЭС

Особое место в промышленной сфере занимают мобильные газотурбинные установки. В отличие от обычных ГТЭС они обладают меньшими габаритами и массой, оборудуются на передвижной платформе и оснащаются электронными системами управления. Как правило, такие комплексы используются для восстановления подачи электроэнергии на объект.

Мощность мобильных установок варьируется от 5 до 25 МВт. При этом КПД передвижных ГТЭС начинает расти от 35%. Как и стационарные электростанции, мобильные комплексы также выделяют тепловую энергию. Но вместе с этим создают меньше расходов, связанных с эксплуатацией и пусконаладочными работами.

Парогазовые электростанции

Парогазовую установку можно назвать модификацией ГТЭС. Как и газотурбинные установки электростанций, подобные генераторы используют энергию сгорания диспергированного топлива. Но проходя через турбину, газообразные продукты отдают лишь часть своей энергии и выбрасываются в атмосферу в нагретом состоянии. Парогазовые установки используют это тепло.

В конструкции парогазовых электрогенераторов имеется паросиловая установка, которая располагается в торцевой части турбины. В ней находится вода, которая закипает от нагретых продуктов сгорания. Образуется огромное количество пара, которое вращает турбину и приводит дополнительный генератор в действие.

Газотурбинные и парогазовые электростанции могут применяться во всех отраслях промышленности, однако второй вид генераторов предпочтительнее, ибо их КПД составляет более 60%.

Сферы применения ГТЭС

Использование газотурбинных установок целесообразно для удаленных от централизованных линий электроснабжения потребителей, а также для сезонно функционирующих объектов. В таком случае затраты на обеспечение предприятия электричеством будут ниже, чем на подключение к ЛЭП.

Крупногабаритные ГТЭС целесообразно использовать вместо тепловых электростанций в том случае, если имеется дешевый источник топлива. Такая ситуация характерна для нефтегазоносных районов Севера. При этом удается сэкономить и на обогреве помещений.

В последнее время мобильная газотурбинная электростанция стала широко применяться и в городских условиях благодаря низкому уровню производимого шума, вибрации и токсичности выхлопных газов. Ее целесообразно использовать в случаях, когда подключение к энергосети города затруднено или стоимость последней слишком высока.

Газотурбинная электростанция — современная, высокотехнологичная установка, генерирующая электричество и тепловую энергию.

Основу газотурбинной электростанции составляют один или несколько газотурбинных двигателей - силовых агрегатов, механически связанных с электрогенератором и объединенных системой управления в единый энергетический комплекс. Газотурбинная электростанция может иметь электрическую мощность от двадцати киловатт до сотен мегаватт. Она способна также отдавать потребителю значительное количество (вдвое больше электрической мощности) тепловой энергии, если установить на выхлопе турбины котёл-утилизатор; в этом случае установка называется ГТУ-ТЭЦ.

Содержание

Принцип работы

В компрессор (1) газотурбинного силового агрегата подается чистый воздух. Под высоким давлением воздух из компрессора направляется в камеру сгорания (2), куда подается и основное топливо — газ. Смесь воспламеняется. При сгорании газовоздушной смеси образуется энергия в виде потока раскаленных газов. Этот поток с высокой скоростью устремляется на рабочее колесо турбины (3) и вращает его. Вращательная кинетическая энергия через вал турбины приводит в действие компрессор и электрический генератор (4). С клемм электрогенератора произведенное электричество, обычно через трансформатор, направляется в электросеть, к потребителям энергии.

Сферы использования газотурбинных электростанций

Сферы использования газотурбинных электростанций весьма обширны:

общественные и спортивные сооружения,
физкультурно-оздоровительные комплексы,
нефтегазовые месторождения, ,

Имеется возможность получения от газотурбинных электростанций больших количеств бесплатной тепловой энергии, а её использование предполагает возврат инвестиций в обозримые и предсказуемые сроки.

См. также

Ссылки

Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей.
Проверить достоверность указанной в статье информации.
Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Газотурбинная электростанция" в других словарях:

газотурбинная электростанция — ГТЭС Тепловая электростанция с газотурбинными установками. [ГОСТ 26691 85] Тематики теплоэнергетика в целом Синонимы ГТЭС EN gas turbine power plantgas turbine power station … Справочник технического переводчика

ГАЗОТУРБИННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ — ТЭС, в которой в качестве привода электрического генератора используется газовая турбина … Большой Энциклопедический словарь

Газотурбинная электростанция — ТЭЦ 20. Газотурбинная электростанция Тепловая электростанция с газотурбинными установками Источник: ГОСТ 26691 85: Теплоэнергетика. Термины и определения оригинал документа 3.4 газотурбинная электростанция : Тепловая электростанция с газотурби … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

газотурбинная электростанция — ТЭС, в которой в качестве привода электрического генератора используется газовая турбина. * * * ГАЗОТУРБИННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ГАЗОТУРБИННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, ТЭС, в которой в качестве привода электрического генератора используется газовая турбина … Энциклопедический словарь

газотурбинная электростанция — dujų turbininė elektrinė statusas T sritis Energetika apibrėžtis Elektrinė, kurios elektros generatorių suka dujų turbina ( os). atitikmenys: angl. gas turbine power station vok. Gasturbinenkraftwerk, n rus. газотурбинная электростанция, f pranc … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Газотурбинная электростанция — тепловая электростанция, в которой в качестве привода электрического генератора используется Газовая турбина. Г. э появились как станции, работающие на продуктах подземной газификации углей (См. Подземная газификация углей). Первая такая… … Большая советская энциклопедия

газотурбинная электростанция — тепловая электростанция, в которой для привода электрического генератора применяется газовая турбина. Используются в качестве основного источника электроэнергии на местах новых разработок месторождений полезных ископаемых, особенно нефтяных… … Энциклопедия техники

ГАЗОТУРБИННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ — тепловая электростанция, в к рой в качестве привода электрич. генератора используется газовая турбина. Получили распространение Г. э. с газотурбинными двигателями. Во мн. странах тепловые блоки мощностью свыше 500 МВт дополняются газотурбинными… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Воздушно-аккумулирующая газотурбинная электростанция — ГТЭС 21. Воздушно аккумулирующая газотурбинная электростанция Тепловая электростанция с воздушно аккумулирующими газотурбинными агрегатами Источник: ГОСТ 26691 85: Теплоэнергетика. Термины и определения оригинал документа 21. Воздушно… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

воздушно-аккумулирующая газотурбинная электростанция — ВАГТЭС Тепловая электростанция с воздушно аккумулирующими газотурбинными агрегатами. [ГОСТ 26691 85] EN compressed air power station a power station equipped with gas turbines using stored compressed air [IEV ref 602 01 26] FR centrale par… … Справочник технического переводчика

Читайте также: