Газотурбинные электрические станции

В газотурбинных электрических станциях (ГТЭС) рабочим телом служат нагретые до высокой температуры сжатые газы [10]. В качестве таких газов чаще всего используют смесь воздуха и продуктов сгорания жидкого или газообразного топлива. Для повышения КПД ГТЭС применяют способ регенерации теплоты уходящих газов из турбины. В тепловую схему включают теплообменник, в котором воздух, идущий от компрессора в камеру сгорания, нагревается отработавшими газами, уходящими из турбины, или теплота газов утилизируется в котлах-утилизаторах или газовых подогревателях сетевой воды. ГТЭС удобны для сохранения выработки электроэнергии на старых ТЭЦ с низким давлением пара.

Котлы-утилизаторы могут быть подключены в параллельную работу с рабочими котлами котельной. Это позволит зарезервировать их работу и, в случае аварийного останова котлов, газовая турбина может некоторое время поддерживать теплоснабжение.

Газопоршневые генераторы

В последнее время наряду с ГТЭС стали широко применять электростанции контейнерного исполнения на базе газопоршневых генераторов [10]. Эти электростанции могут использоваться как в автономном режиме, так и в параллельной работе с энергосистемой. Газопоршневые установки (ГПУ) могут быть использоваться для выработки электрической и тепловой электроэнергии. Тепловая энергия вырабатывается за счет утилизации теплоты газопоршневого двигателя. Такие установки целесообразно применять там, где требуется выработка тепловой и электрической энергии. Область применения ГПУ распространяется на предприятия нефтегазового комплекса, жилищно-коммунального хозяйства, добывающего комплекса и т.д.

ГПУ состоит из газового мотора-генератора, модуля утилизации теплоты, контейнера, системы подачи топлива, системы автоматической подачи масла в двигатель внутреннего сгорания, электрооборудования и системы управления.

В качестве привода ГПУ используются четырехтактные двигатели внутреннего сгорания (ДВС), конструктивно аналогичные дизельным двигателям. На практике используют газопоршневые двигатели двух типов:

  • - с искровым зажиганием на газе (природном, биогазе и др.);
  • - с воспламенением от сжатия при работе на природном газе с добавлением 5 % дизельного топлива для облегчения воспламенения топливной смеси.

Вал газопрошневого двигателя (ГПД) жестко соединен с валом синхронного генератора. Частота вращения вала ГПД для обеспечения промышленной частоты тока должен иметь постоянную частоту вращения. Регулирование частоты вращения вала регулируется моментом на валу, который в свою очередь регулируется системой подачи топлива в ГПД.

На отечественном рынке присутствуют ГПУ как отечественного, так и импортного производства. У современной ГПУ КПД использования топлива может достигать 85 %. Это объясняется тем, что, кроме выработки электроэнергии, вырабатывается и тепловая энергия. Отбор тепловой энергии производится не только от выхлопных газов, но и от системы охлаждения ГПД. Потери энергии сжигания газа в среднем составляют 13 %. За счет утилизации тепла от системы охлаждения на выработку тепла идет около 21 % энергии газа, за счет утилизации теплоты от выхлопных газов - около 23 % энергии газа. На выработку электрической энергии (за вычетом потерь в синхронном генераторе - 1 %) идет 42 % энергии сжигания газа. Надежность работы ГПУ напрямую зависит от характеристик газообразного топлива, которое используется при сжигании в цилиндрах ГПД. Наиболее важной характеристикой газа в газовом двигателе является его детонационная стойкость. Она определяется метановым числом. Метан, обладающий высокой детонационной стойкостью, имеет метановое число, равное 100. Природный газ, который в основном используется в качестве топлива для ГПД, может иметь метановое число в диапазоне от 72 до 98. Надежность работы ГПУ зависит от качества поставки газа газоснабжающими организациями.

Дизельные электрические генераторы

Практика показывает, что при эксплуатации мини-ТЭЦ она хорошо работает как в автономном, так и в аварийном режиме. В современных условиях мини-ТЭЦ, в основном, устанавливается на газовых и нефтепромысловых месторождениях, где удаленность энергосистемы достаточно велика. Имеются примеры установок мини-ТЭЦ в моногородах, на предприятиях текстильной и пищевой промышленности.

В качестве автономных и аварийных источников электроснабжения используются дизельные электрические генераторы на ответственных предприятиях и организациях (электрические станции и подстанции, больницы и т.д.).

При проектировании собственного источника электроэнергии на предприятии необходимо учитывать начальные экономические затраты. После оценки экономической эффективности внедрения собственного источника электроэнергии можно приступать к закупке и установке оборудования. С помощью собственного источника электроэнергии создается собственная энергонезависимая система, которая может быть зарезервирована внешней энергосистемой. Также у предприятия может появиться возможность продажи излишков выработанной электроэнергии во внешнюю энергосистему.

В процессе проектирования, строительства и эксплуатации собственного источника электроэнергии может возникнуть трудности с существующей нормативной базой, касающейся подобных электростанций. Это связано с тем, что вся нормативная база создавалась, ориентируясь на “большую энергетику” и создание малых электростанций до недавнего времени не вписывалось в ее положения и требования.

Опыт эксплуатации подобных установок показывает их надежность и экономичность. Основная проблема может возникнуть с повышенным потреблением газа и получением лимитов на газ у газоснабжающих организаций.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >