Centrală cu ciclu combinat
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de
versiunea revizuită la 31 mai 2021; verificările necesită
12 modificări .
Turbina cu gaz cu ciclu combinat (CCGT) este o parte a unei stații de generare a energiei electrice (TPP, CHP, GRES), care este utilizată pentru a genera energie electrică .
Principiul de funcționare și dispozitiv
Instalația cu ciclu combinat conține două motoare separate : cu abur și cu turbină cu gaz . Într-o instalație cu turbină cu gaz, turbina este rotită de produșii gazoși ai arderii combustibilului; se iau în considerare și proiecte cu un motor cu turbină cu gaz nuclear, în care camera de ardere este înlocuită cu un reactor nuclear de proiectare specială, proiectat să funcționeze la foarte înalte viteze. temperaturile (momentan nu a fost implementat nici măcar sub formă de desene, dar teoretic este posibil să se creeze un astfel de motor cu turbină cu gaz, cu toate acestea, datorită radioactivității ridicate a eșapamentului, va fi necesar să se utilizeze un ciclu Brayton închis. ). Combustibilul poate fi atât gaz natural, cât și produse din industria petrolului ( combustibil diesel ). Pe același arbore cu turbina se află un generator , care, datorită rotației rotorului, generează curent electric . Trecând printr-o turbină cu gaz, produsele de ardere renunță doar la o parte din energia lor și la ieșirea din aceasta, când presiunea lor este deja apropiată de cea atmosferică și nu poate lucra de ei, au încă o temperatură ridicată. De la ieșirea din turbina cu gaz, produsele de ardere intră în centrala electrică cu abur, în cazanul de căldură reziduală , unde încălzesc apa și aburul rezultat . Temperatura produselor de ardere este suficientă pentru a aduce aburul la starea necesară pentru utilizare într-o turbină cu abur ( o temperatură a gazelor de ardere de aproximativ 500 ° C face posibilă obținerea aburului supraîncălzit la o presiune de aproximativ 100 de atmosfere ). Turbina cu abur antrenează al doilea generator electric (schema cu mai multe arbori).
Sunt larg răspândite centralele cu ciclu combinat, în care turbinele cu abur și cu gaz sunt situate pe același arbore, în acest caz doar unul, cel mai adesea se utilizează un generator cu două unități (schema cu un singur arbore). O astfel de instalație poate funcționa atât într-un ciclu combinat, cât și într-un simplu gaz cu turbină cu abur oprită. De asemenea, adesea abur de la două turbine cu gaz - cazanul de căldură reziduală este trimis la o centrală comună cu abur (schemă duplex).
Uneori, centralele cu ciclu combinat sunt construite pe baza vechilor centrale electrice cu abur existente (schema de topping). În acest caz, gazele de evacuare de la noua turbină cu gaz sunt evacuate în cazanul de abur existent, care este modernizat corespunzător. Eficiența unor astfel de instalații, de regulă, este mai mică decât cea a noilor centrale cu ciclu combinat proiectate și construite de la zero.
În centralele electrice mici , un motor cu abur cu piston este de obicei mai eficient decât o turbină cu abur cu pale radiale sau axiale și există o propunere de a utiliza motoare cu abur alternative moderne ca parte a unui CCGT [1] .
Beneficii
- Centralele cu ciclu combinat fac posibilă atingerea unui randament electric de peste 60%. Pentru comparație, pentru centralele electrice cu abur care funcționează separat, eficiența este de obicei în intervalul 33-45%, pentru centralele cu turbine cu gaz - în intervalul 28-42%
- Cost redus pe unitate de capacitate instalată
- Centralele cu ciclu combinat consumă mult mai puțină apă pe unitatea de energie electrică generată în comparație cu centralele cu abur
- Timp scurt de construcție (9-12 luni)
- Nu este nevoie de o aprovizionare constantă cu combustibil pe calea ferată sau pe mare
- Dimensiunile compacte permit construirea direct la consumator (fabrică sau în interiorul orașului), ceea ce reduce costul liniilor electrice și transportul energiei electrice. energie
- Mai ecologice în comparație cu instalațiile cu turbine cu abur
Dezavantajele CCGT
- Necesitatea de a filtra aerul folosit pentru arderea combustibilului.
- Restricții privind tipurile de combustibil utilizat. De regulă, gazul natural este folosit ca combustibil principal, iar motorina este folosită ca rezervă. Utilizarea cărbunelui ca combustibil este posibilă numai în instalațiile cu gazeificare intraciclu a cărbunelui, ceea ce crește foarte mult costul construirii unor astfel de centrale electrice. De aici și necesitatea de a construi comunicații scumpe pentru transportul combustibilului - conducte.
- Restricții de putere sezoniere. Performanță maximă iarna.
Aplicații în centrale electrice
În ciuda faptului că avantajele ciclului abur-gaz au fost dovedite pentru prima dată în anii 1950 de către academicianul sovietic S. A. Khristianovici , acest tip de instalatii de generare a energiei nu a fost utilizat pe scara larga in Rusia . Mai multe CCGT experimentale au fost construite în URSS . Un exemplu sunt unitățile de putere cu o capacitate de 170 MW la Nevinnomysskaya GRES și cu o capacitate de 250 MW la Moldavskaya GRES . În ultimii 10 ani, peste 45 de unități puternice de alimentare cu ciclu combinat au fost puse în funcțiune în Rusia. Printre ei:
- 3 CCGT cu o capacitate de 450 MW fiecare: 2 la CHPP-27 [2] [3] și 1 la CHPP-21 [4] ; 3 unități CCGT cu o capacitate de 420 MW fiecare: 1 la CHPP-16 , 1 la CHPP-20 , 1 la CHPP-26 ; 1 CCGT cu o capacitate de 220 MW la CHPP-12 ; 2 CCGT-uri cu o capacitate de 121 MW fiecare la TPP Mezhdunarodnaya [5] din Moscova
- 2 unități de putere cu o capacitate de 450 MW fiecare la CET Severo-Zapadnaya , unități de putere cu o capacitate de 450 MW la CET Yuzhnaya și CCE Pravoberezhnaya , o unitate de putere formată din două CCGT-180 la CCE Pervomaiskaya - din Sankt Petersburg
- 3 unități de putere ale Nyaganskaya GRES cu o capacitate totală de 1269,8 MW [6]
- 3 unități de alimentare la TPP Soci . Două unități de putere cu o capacitate de 39 MW fiecare (prima etapă de construcție). O unitate de putere 80 MW (a doua etapă de construcție) [7] .
- 3 unități de putere la CHPP-4 Chelyabinsk , cu o capacitate de 247, 247,5 și respectiv 263 MW [8] .
- 2 CCGT-uri cu o capacitate de 450 MW fiecare la CHPP-2 Kaliningrad [9]
- 2 CCGT-uri cu o capacitate de 220 MW fiecare la CHPP-1 Tyumen [10]
- 2 CCGT-uri cu o capacitate de 325 MW fiecare la Ivanovskaya GRES [11] bazate pe GTD-110
- 2 CCGT-uri cu o capacitate de 123 MW fiecare la CHPP-1 Kazan
- 2 CCGT-uri cu o capacitate de 110 MW fiecare la CHPP-2 Kazan
- 2 CCGT-uri cu o capacitate totală de 100 MW la GTPP Shakhtinskaya
- 1 unitate CCGT cu o capacitate de 400 MW la Shaturskaya GRES [12]
- 1 unitate CCGT cu o capacitate de 440 MW la CHPP Krasnodar [13]
- 1 unitate CCGT cu o capacitate de 230 MW la CHPP-3 Chelyabinsk [14]
- 1 unitate CCGT cu o capacitate de 410 MW la Sredneuralskaya GRES OJSC Enel OGK-5
- 1 unitate CCGT cu o capacitate de 410 MW la Nevinnomysskaya GRES OJSC Enel OGK-5
- 1 unitate CCGT cu o capacitate de 220 MW la CET Novgorod
- 1 unitate CCGT cu o capacitate de 110 MW la CCE Vologda
- 1 unitate CCGT cu o capacitate de 424,6 MW la Yaivinskaya GRES
- 1 unitate CCGT cu o capacitate de 330 MW la CHPP Novogorkovskaya
- 1 unitate CCGT cu o capacitate de 450 MW la Cherepovetskaya GRES
- 1 unitate CCGT cu o capacitate totală de 800 MW la Kirishskaya GRES (cea mai puternică centrală cu ciclu combinat din Rusia în perioada 2014-2017)
- 1 CCGT cu o capacitate totală de 903 MW la Permskaya GRES (cea mai puternică centrală cu ciclu combinat din Rusia din 2017)
- 2 CCGT cu o capacitate totală de 235 MW la Astrakhan CCGT-235 și 2 CCGT la Astrakhan CCGT-110 (fostul Astrakhan GRES ) cu o capacitate totală reală de 121 MW, cu o capacitate proiectată de 110 MW.
- aproximativ 10 CCGT-uri se află în diferite stadii de proiectare sau construcție.
În comparație cu Rusia, în țările din Europa de Vest și SUA, centralele cu ciclu combinat au început să fie utilizate pe scară largă mai devreme. La termocentralele occidentale care folosesc gaze naturale drept combustibil, instalațiile de acest tip sunt folosite mult mai des.
Utilizări alternative
BMW a făcut o presupunere cu privire la posibilitatea utilizării ciclului combinat în mașini. Se propune utilizarea gazelor de eșapament ale unei mașini pentru a opera o mică turbină cu abur. [cincisprezece]
Dezvoltare ulterioară
În dezvoltarea ideii CCGT, s-a propus utilizarea unui generator de gaz pentru a produce gaz combustibil din cărbune , biomasă și așa mai departe.
Note
- ↑ Trokhin, Ivan Centrală pe gaz-turbo-abur-piston: randamentul turbinei va fi mărit de o „locomotivă cu abur” (link inaccesibil) . Energie și industrie din Rusia (februarie 2013). Preluat la 28 martie 2013. Arhivat din original la 4 aprilie 2013. (nedefinit)
- ↑ Reportaj foto despre lansarea CCGT-450T la CHPP-27 Mosenergo (link inaccesibil) . Preluat la 1 iulie 2011. Arhivat din original la 1 mai 2011. (nedefinit)
- ↑ Articol despre CHPP-27 pe site-ul Mosenergo (link inaccesibil) . Preluat la 1 iulie 2011. Arhivat din original la 13 decembrie 2010. (nedefinit)
- ↑ Articol despre CHPP-21 pe site-ul Mosenergo (link inaccesibil) . Preluat la 1 iulie 2011. Arhivat din original la 17 octombrie 2009. (nedefinit)
- ↑ Articol despre caracteristicile de design ale TPP „International” pe site-ul companiei „TechnoPromExport” (link inaccesibil)
- ↑ Nyaganskaya GRES | Fortum . Data accesului: 4 decembrie 2014. Arhivat din original pe 22 decembrie 2014. (nedefinit)
- ↑ Interviu cu directorul filialei din Soci a Inter RAO UES V. A. Belosevich la publicația Lights of Greater Soci (link inaccesibil)
- ↑ Schema de alimentare cu căldură în limitele administrative ale orașului Chelyabinsk pentru perioada până în 2034 (actualizată pentru 2019) . Site-ul oficial al administrației orașului Chelyabinsk . Data accesului: 30 noiembrie 2018. (nedefinit)
- ↑ Cea de-a 2-a unitate a CHP-2 Kaliningrad a fost pusă în funcțiune . Data accesului: 1 iulie 2011. Arhivat din original pe 4 ianuarie 2014. (nedefinit)
- ↑ Lansarea CCGT-190/220 la Tyumen CHPP-1 (link inaccesibil) . Preluat la 1 iulie 2011. Arhivat din original la 22 septembrie 2013. (nedefinit)
- ↑ Punerea în funcțiune a CCGT-325 la Ivanovskaya GRES . Preluat la 1 iulie 2011. Arhivat din original la 28 decembrie 2014. (nedefinit)
- ↑ CCGT-400 la Shaturskaya GRES (link inaccesibil)
- ↑ O lansare ceremonială a unității CCGT-410 a avut loc la CHPP Krasnodar (link inaccesibil) . Data accesului: 17 ianuarie 2012. Arhivat din original pe 22 noiembrie 2011. (nedefinit)
- ↑ SA „Fortum” - Producția de energie electrică în regiunea Chelyabinsk (link inaccesibil) . Consultat la 14 februarie 2012. Arhivat din original pe 24 februarie 2012. (nedefinit)
- ↑ „BMW Turbosteamer se încinge și pleacă” . Consultat la 5 septembrie 2007. Arhivat din original pe 18 iunie 2017. (nedefinit)
Link -uri
Literatură
- Zysin V.A., Instalații și cicluri combinate abur-gaz, M. - L., 1962.