Artiklis kirjeldatakse, kuidas arvutatakse kõige lihtsama gaasiturbiini kasutegur, on toodud erinevate gaasiturbiinide ja kombineeritud tsükliga seadmete tabelid, et võrrelda nende kasutegurit ja muid omadusi.

Gaasiturbiinide ja auru-gaasi tehnoloogiate tööstusliku kasutamise vallas on Venemaa maailma arenenud riikidest kõvasti maha jäänud.

Maailma liidrid suure võimsusega gaasi- ja kombineeritud tsükliga elektrijaamade tootmises: GE, Siemens Wistinghouse, ABB - saavutasid gaasiturbiinijaamade ühikuvõimsuse väärtused 280-320 MW ja kasutegur üle 40%, kusjuures aurujõu pealisehitise kasutamine auru-gaasi tsüklis (nimetatakse ka binaarseks) - võimsused 430-480 MW efektiivsusega kuni 60%. Kui teil on küsimusi CCGT töökindluse kohta - lugege artiklit.

Need muljetavaldavad arvud on eeskujuks Venemaa energeetikatööstuse arengusuundade kindlaksmääramisel.

Kuidas määratakse gaasiturbiini kasutegur?

Siin on paar lihtsat valemit, mis näitavad, milline on gaasiturbiinijaama efektiivsus:

Turbiini sisemine võimsus:

• Nt = Gex * Lt, kus Lt on turbiini töö, Gex on heitgaaside voolukiirus;

GTU sisemine võimsus:

• Ni gtu \u003d Nt - Nk, kus Nk on õhukompressori sisemine võimsus;

GTU efektiivne võimsus:

• Nef \u003d Ni GTU * Tõhususe mehhaan, Tõhususe mehhaan – tõhusus, mis on seotud mehaanilised kaod laagrites võite võtta 0,99

Elektrienergia:

• Nel \u003d Ne * kasutegur, nt kui kasutegur on elektrigeneraatori kadudega seotud kasutegur, saame võtta 0,985

Kütuse saadaolev soojus:

• Qsp = Gtop * Qrn, kus Gref - kütusekulu, Qrn - kütuse madalaim töökütteväärtus

Gaasiturbiini tehase absoluutne elektriline kasutegur:

• Tõhusus \u003d Nel / Q dist

CCGT efektiivsus on kõrgem kui GTU efektiivsus kuna kombineeritud tsükliga jaam kasutab gaasiturbiini heitgaaside soojust. Gaasiturbiini taha on paigaldatud heitsoojuskatel, milles gaasiturbiini heitgaaside soojus kantakse üle töövedelikule (toitevette), tekkiv aur suunatakse auruturbiini elektri ja soojuse tootmiseks.

Loe ka: Kuidas valida gaasiturbiinijaam CCGT jaama jaoks

CCGT efektiivsust väljendatakse tavaliselt suhtega:

• PGU kasutegur \u003d GTU kasutegur * B + (1-GTU kasutegur * B) * PSU kasutegur

B on tsükli binaarsusaste

Efficiency PSU – auruelektrijaama kasutegur

• B = Qks/(Qks+Qku)

Qks on gaasiturbiini põlemiskambris põletatud kütuse soojus

Qku - heitsoojuskatlas põletatud lisakütuse soojus

Samal ajal märgitakse, et kui Qku = 0, siis B = 1, st installimine on täiesti binaarne.

Binaarsuse astme mõju CCGT efektiivsusele

B	GTU efektiivsus	PSU efektiivsus	CCGT efektiivsus
1	0,32	0,3	0,524
1	0,36	0,32	0,565
1	0,36	0,36	0,590
1	0,38	0,38	0,612
0,3	0,32	0,41	0,47
0,4	0,32	0,41	0,486
0,3	0,36	0,41	0,474
0,4	0,36	0,41	0,495
0,3	0,36	0,45	0,51
0,4	0,36	0,45	0,529

Esitame järjestikku gaasiturbiinide kasutegurite karakteristikute tabelid ja nende järel nende gaasimootoritega CCGT näitajad ning võrdleme eraldi gaasiturbiini kasutegur ja CCGT kasutegur.

Kaasaegsete võimsate gaasiturbiinide omadused

ABB gaasiturbiinid

Iseloomulik	GTU mudel
	GT26GTU koos soojendamisega	GT24GTU koos soojendamisega
ISO võimsus MW	265	183
efektiivsus %	38,5	38,3
	30	30
	562	391
	1260	1260
	610	610
	50	50

Kombineeritud tsükliga tehased ABB gaasiturbiinidega

GE gaasiturbiinid

Iseloomulik	GTU mudel
	MS7001FA	MS9001FA	MS7001G	MS9001G
ISO võimsus MW	159	226,5	240	282
efektiivsus %	35,9	35,7	39,5	39,5
Kompressori rõhu suhe	14,7	14,7	23,2	23,2
Töövedeliku tarbimine GTU heitgaasi juures kg/s	418	602	558	685
Algtemperatuur, tööterade ees 1 spl. KOOS	1288	1288	1427	1427
Töövedeliku temperatuur heitgaasi juures C	589	589	572	583
Generaatori kiirus 1/s	60	50	60	50

Loe ka: Miks ehitada kombineeritud tsükliga soojuselektrijaamu? Millised on kombineeritud tsükliga jaamade eelised.

Kombineeritud tsükliga tehased GE gaasiturbiinidega

Iseloomulik	GTU mudel
	MS7001FA	MS9001FA	MS7001G	MS9001G
CCGT gaasiturbiini osa koostis	1хMS7001FA	1хMS9001FA	1хMS9001G	1xMS9001H
CCGT mudel	S107FA	S109FA	S109G	S109H
CCGT võimsus MW	259.7	376.2	420.0	480.0
CCGT efektiivsus %	55.9	56.3	58.0	60.0

Siemensi gaasiturbiinid

Iseloomulik	GTU mudel
	V64.3A	V84.3A	V94.3A
ISO võimsus MW	70	170	240
efektiivsus %	36,8	38	38
Kompressori rõhu suhe	16,6	16,6	16,6
Töövedeliku tarbimine GTU heitgaasi juures kg/s	194	454	640
Algtemperatuur, tööterade ees 1 spl. KOOS	1325	1325	1325
Töövedeliku temperatuur heitgaasi juures C	565	562	562
Generaatori kiirus 1/s	50/60	60	50

Kombineeritud tsükliga tehased Siemensi gaasiturbiinidega

Westinghouse-Mitsubishi-Fiat gaasiturbiinid

Iseloomulik	GTU mudel
	501F	501G	701F	701G1	701G2
ISO võimsus MW	167	235,2	251,1	271	308
efektiivsus %	36,1	39	37	38,7	39
Kompressori rõhu suhe	14	19,2	16,2	19	21
Töövedeliku tarbimine GTU heitgaasi juures kg/s	449,4	553,4	658,9	645	741
Algtemperatuur, tööterade ees 1 spl. KOOS	1260	1427	1260	1427	1427
Töövedeliku temperatuur heitgaasi juures C	596	590	569	588	574
Generaatori kiirus 1/s	60	60	50	50	50

§ 45. Turbiinipaigaldised

Laevaturbiine kasutatakse auru või gaasi soojusenergia muundamiseks mehaaniline töö. Energia muundamise meetod turbiinis ei sõltu turbiinis kasutatavast töövedelikust. Seetõttu ei erine auruturbiinides toimuvad tööprotsessid oluliselt gaasiturbiinides toimuvatest tööprotsessidest ning auru- ja gaasiturbiinide projekteerimise põhiprintsiibid on samad.

Värske aur või gaas, mis siseneb düüsi, mis on juhtlaba, paisub, potentsiaalne energia muundatakse kineetiliseks energiaks ja aur või gaas omandab märkimisväärse kiiruse. Düüsist väljumisel siseneb aur või gaas turbiini võllile asetseva turbiiniketta servale paigaldatud töölabade kanalitesse. Töövedelik surub rootori labade kumeratele pindadele, pannes võlliga ketta pöörlema. Selliste turbiinikettal vaadeldavate juhtlabade (düüside) ja rootori labade komplekti nimetatakse nn. turbiini aste. Nimetatakse ainult ühe astmega turbiine üks etapp Erinevalt mitmeastmeline turbiinid.

Töövedeliku (aur või gaas) tööpõhimõtte järgi jagunevad turbiinid kahte põhirühma. Nimetatakse turbiine, milles auru või gaasi paisumine toimub ainult statsionaarsetes juhtlabades ja ainult nende kineetilist energiat kasutatakse rootori labadel. aktiivne. Turbiinid, milles liikumisel toimub ka auru või gaasi paisumine töövedelikku rootori labade kanalites nimetatakse reaktiivne. Turbiinid pöörlevad ainult ühes suunas ja on mittepööratavad, st nad ei saa pöörlemissuunda muuta. Seetõttu on peamiste esiturbiinidega samal võllil tavaliselt ette nähtud tagurpidi turbiinid. Laeva tagurpidi turbiinide võimsus ei ületa 40-50% päriturbiinide võimsusest. Kuna need turbiinid ei pea tagama töös kõrget kasutegurit, on nende astmete arv väike.

Auru algrõhul 40–50 atm ja aurutemperatuuril 450–480°C töötavate mereauruturbiinijaamade majanduslik kasutegur on 24–27%.

majanduslik(efektiivne) kasutegur on kasulikuks tööks muudetud soojuse ja tarbitud kütuse täielikul põlemisel tekkiva soojuse suhe. Efektiivne kasutegur iseloomustab mootori efektiivsust. Kui rõhk tõuseb 70-80 atm-ni ja auru temperatuur on kuni 500-550 ° C, suureneb majanduslik efektiivsus 29-31%. Algse aururõhu edasine tõstmine ja paigaldiste täiustamine tõstab mereauruturbiinide tehase efektiivsust umbes 35%.

Töö laevade gaasiturbiinijaamadega (GTP) on oma olemuselt endiselt eksperimentaalne, kuna nende seeriakonstruktsiooni pole veel loodud.

gaasiturbiin erineb aurust selle poolest, et selle töövedelik ei ole katelde aur, vaid gaasid, mis tekivad kütuse põlemisel spetsiaalsetes kambrites.

Gaasiturbiini ehitus ja töö on sarnased auruturbiini omaga. Need võivad olla ka aktiivsed või reaktiivsed, ühekerega, mitme kerega jne. Gaasiturbiinid erinevad auruturbiinidest kõrgema temperatuuriga koormuste poolest: kuumade gaaside temperatuur on vahemikus 700-800 ° C. Temperatuuride erinevus väheneb gaasiturbiini tööaja ressursid.

Olenevalt õhu kokkusurumise meetodist ja kuumade gaaside moodustumisest, põlemiskambriga gaasiturbiiniseadmed ja gaasiturbiiniüksused tasuta kolbgaasi generaatorid(SPGG). Gaasiturbiinide negatiivne kvaliteet on suur soojuskadu heitgaaside eemaldamisel.

Gaasiturbiinide efektiivsuse tõstmise meetodiks on heitgaaside soojuse kasutamine põlemiskambrisse siseneva õhu soojendamiseks, nn regenereerimine.

Regeneratsiooni kasutamine koos samaaegse kaheastmelise õhukompressiooniga suurendab paigaldise efektiivset efektiivsust kuni 28-30%. Selliseid gaasiturbiine kasutatakse laevaelektrijaamadena.

Laeva põlemiskambriga gaasiturbiinitehases (joonis 69) imetakse sisse atmosfääriõhk, mis surutakse kompressoriga kokku. madal rõhk 1, mis asub gaasiturbiiniga 5 samal šahtil ja suunatakse mereveega jahutatavasse jahutisse 2. Jahutatud õhk siseneb kõrgsurvekompressorisse 3, kus see surutakse uuesti kokku kõrgemale rõhule, misjärel juhitakse see regeneraatorisse 4, kust see kuumutatakse heitgaasidega ja läheb põlemiskambrisse 6, kus sinna tarnitud kütus põleb ära. Põlemissaadused paisuvad gaasiturbiinis 5 ja läbi regeneraatori, andes osa soojusest selles olevale õhule, väljuvad need atmosfääri või kasutatakse ära heitsoojuskatlas.

Riis. 69. Regeneratsiooni ja kaheastmelise õhu kokkusurumisega gaasiturbiinijaama skeem.

Gaasiturbiinis väljatöötatud energiat ei kasutata täielikult ära selle põhieesmärgil, vaid see kulub osaliselt kompressorite juhtimiseks. Gaasiturbiini käivitamiseks tuleb see lahti keerata, käivitades elektrimootorid.

Vabakolbgaasigeneraatoriga (SPGG) gaasiturbiinijaam on aktiiv- ehk reaktiivturbiin ja diisliballoon, milles põletatakse kütust. SGSG-ga kombineeritud gaasiturbiinijaam on näidatud joonisel fig. 70.

SPGG silindril 1 on kompressorite 3 kolbidega samadel varrastel kaks töötavat kolvi 2. Düüsi 11 kaudu etteantava õhu ja kütuse segu põletamisel paisuvad silindris olevad gaasid, lükates kolvid lahku. Kompressorisilindrite 5 õõnsustesse 6 luuakse vaakum ja läbi ventiilide 7 imetakse sisse atmosfääriõhk. Samal ajal surutakse 4 kompressori silindri õõnsuses õhk kokku ja töökolvid naasevad oma algasendisse.

Kui silindris olevad kolvid lahku lähevad, avanevad esmalt väljalaskeaknad 9 ja seejärel puhutakse läbi aknad 10. Heitgaasid sisenevad väljalaskeakende kaudu vastuvõtjasse 8 ja sealt edasi gaasiturbiini 12.

Kompressori kolbide tagurpidikäigu ajal suletakse väljalaske- ja tühjendusaknad, õõnsusest 6 õhku juhitakse puhastusmahutisse ja töösilindris olev õhk surutakse kokku. Kompressiooni lõppedes õhutemperatuur tõuseb ja sel hetkel düüsi poolt sissepritsitud kütus süttib. Algab vaba kolviga gaasigeneraatori uus töötsükkel.

Sellise SGSG-ga kombineeritud gaasiturbiinijaama efektiivne efektiivsus läheneb 40% -le, mis muudab nende paigaldamise laevadele soodsaks. SGSG-ga gaasiturbiinitehased on paljulubavad ja neid kasutatakse laialdaselt laevadel peamasinatena.

Riis. 70. Vabakolbgaasigeneraatoriga (SPGG) gaasiturbiinitehase skeem.

Mere tuumarajatisi kasutatakse soojusenergia tootmiseks lõhustuvate elementide tuumade lõhustumise tulemusena, mis toimub tuumareaktoriteks nimetatud seadmetes. Selliste paigaldustega laevadel on peaaegu piiramatu reisimisulatus.

1 kg uraani kasutamisel tuuma lõhustumise reaktsioonist vabanev energia on ligikaudu võrdne energiaga, mis saadakse 1400 tonni kütteõli põletamisel. Transpordilaevade tuumakütuse ööpäevaseks kuluks hinnatakse vaid kümneid gramme. Laevareaktorite kütuseelementide vahetusperiood on kaks kuni kolm aastat. Vaatamata tuumarajatise suurele kaalule, mis on tingitud bioloogilise kaitse suurest kaalust, on tuumaseadmetega laevade kandevõime palju suurem kui tavaliste elektrijaamadega võrdsete mõõtmetega laevade kandevõime. Nende laevade kandevõime kasv on tingitud tavapärase kütuse puudumisest neil laevadel.

Laevade kiiruse suurendamiseks on tuumaenergial töötavate seadmete kasutamine majanduslikult kasulik, see võimaldab teil suurendada elektrijaamade võimsust ilma nende massi järsu suurenemiseta. Laeva tuumarajatiste otsustav eelis on õhuvajaduse puudumine nende töötamise ajal. See funktsioon lahendab laevade pikaajalise vee all liikumise probleemi. Nagu teate, puutuvad homogeenses keskkonnas vee all ujuvad laevad vähem vastupanu kui pinnalaevad ja seetõttu võivad nad võrdse mootorivõimsusega saavutada suuri kiirusi. Suure veeväljasurvega veealused transpordid võivad olla palju tulusamad kui sama veeväljasurvega pealveelaevad.

Kaasaegsete laevareaktorite tuumakütusena kasutatakse kunstlikult rikastatud uraani, mis sisaldab 3-5% U 235 isotoopi.

Reaktori osa, kus toimub ahelreaktsioon, nimetatakse südamikuks. Sellesse tsooni sisestatakse spetsiaalne aine - neutronite moderaator, mis aeglustab neutronite liikumist soojusliikumise kiiruseni. Moderaatorina kasutatakse lihtvett (H 2 0), rasket vett (D 2 0), berülliumi või grafiiti.

Südamiku tüübi järgi jaotatakse reaktorid homogeenseteks ja heterogeenseteks. Homogeensetes reaktorites on tuumkütus ja moderaator homogeenne segu. Heterogeensetes reaktorites paikneb tuumkütus moderaatoris varraste või plaatide kujul, mida nimetatakse kütuseelementideks. Laevade tuumaelektrijaamades kasutatakse ainult ühte tüüpi - heterogeenseid reaktoreid.

Tuumareaktsiooni toimumisel muundub umbes 80% energiast soojuseks ja 20% eraldub kiirgusena (a, b ja y), a- ja b-kiirgus erilist ohtu ei kujuta. Kuid y-kiirgus ja neutronkiirgus, millel on suur läbitungimisvõime, põhjustavad paljudes materjalides sekundaarset kiirgust. Selle kiirgusega tekivad inimkehas tõsised haigused. Sellise kiirguse vältimiseks peab tuumaelektrijaamadel olema usaldusväärne kaitse, mida nimetatakse bioloogiliseks. Bioloogiline kaitse on tavaliselt valmistatud metallist, veest ja betoonist, sellel on olulised mõõtmed ja kaal.

Kõige võimsam ja tehniliselt arenenum tsiviillaevadel asuv meretuumajaam on Lenini jäämurdja elektrijaam, mis on maailma võimsaim jäämurdja.

Selle nelja turbiini võimsus on 44 000 liitrit. Koos.

Jäämurdja "Lenin" peamine elektrijaam on valmistatud järgmise skeemi järgi (joonis 71). Jäämurdjal on kolm reaktorit 1 rõhustabilisaatoritega 2 primaarahelas. Moderaatoriks ja jahutusvedelikuks on tavaline vesi rõhuga umbes 200 atm. Reaktori vesi juhitakse aurugeneraatoritesse 3 temperatuuril umbes 325 ° C tsirkuleerivate elektripumpade 4 abil. Aurugeneraatorites saadakse teisest ahelast aur rõhul 29 atm ja temperatuuril 310 ° C, mis juhib nelja auruturbiini generaatorit 5. Heitgaasi aur läbib kondensaatoreid 6 kondensaadi kujul ja kasutatakse uuesti, tehes tööd suletud tsüklis.

Reaktoreid, aurugeneraatoreid ja südamikupumbasid ümbritseb bioloogiline kaitse veekihi ja 300–420 mm paksuste terasplaatide eest.

Laevade turboreaktiivmootoreid kasutatakse tiiburlaevadel või eriotstarbelistel laevadel. Turboreaktiivmootori ühine skeem on näidatud joonisel fig. 72.

Riis. 71. Skeem elektrijaam jäämurdja "Lenin"

Kui mootor liigub vasakule (mööda noolt A), siseneb õhk selle korpusesse ja surutakse turboülelaaduriga 1 kokku. Suruõhk juhitakse põlemiskambrisse 2, milles põletatakse samaaegselt tarnitud kütus. Kambrist 2 suunatakse põlemissaadused gaasiturbiini 3. Turbiinis gaasid osaliselt paisuvad, tehes seeläbi tööd turboülelaaduri käitamiseks. Gaasi edasine paisumine toimub düüsis 4, kust see suurel kiirusel atmosfääri pääseb. Väljavoolava joa reaktsioon tagab anuma liikumise.

Teises maailmasõjas kasutati Saksa allveelaevadel Waltheri tsüklil töötavat auru-gaasiturbiini tehast, et suurendada nende kiirust vee all. Sellise paigaldusega paat võiks arendada suuri veealuseid kiirusi 5-6 tundi, ulatudes kuni 22-25 sõlmeni.

Oksüdeerivaks aineks selles tsüklis oli kõrge (80%) vesinikperoksiid, mis katalüsaatori juuresolekul laguneb spetsiaalses kambris veeauruks ja hapnikuks, eraldades olulisel määral soojust. Põlemiskambris põletati vedelkütus hapnikus samaaegse värske vee sissepritsega samasse kohta. Saadud kõrge rõhu ja kõrge temperatuuriga auru-gaasisegu energiat kasutati auru-gaasiturbiinis. Kasutatud gaasi-auru segu jahutati kondensaatoris, kus veeaur muutus veeks ja sisenes uuesti toiteveesüsteemi ning süsihappegaas pumbati üle parda.

Nende paigaldiste peamised puudused olid maksimaalse kiirusega paatide lühike sõiduulatus, suurenenud tuleoht, mis tuleneb suurest kogusest vesinikperoksiidi olemasolust paadis, nende normaalse töö sõltuvus sukeldumissügavusest ja kõrge hind. nii paigaldusest endast kui ka selle toimimisest.

Inglismaal ehitati sõjajärgsetel aastatel seda tüüpi elektrijaamaga allveelaev Exilorer. Katsete käigus tehti kindlaks, et ühe jooksva tunni maksumus on võrdne 12,5 kg kulla maksumusega.

Edasi
Sisukord
tagasi

Pideva toimega soojusturbiin, milles soojusenergia suru- ja kuumutatud gaas (tavaliselt kütuse põlemisproduktid) muundatakse võlli mehaaniliseks pöörlemistööks; on gaasiturbiinmootori konstruktsioonielement.

Surugaasi kuumutamine toimub reeglina põlemiskambris. Kütmist on võimalik läbi viia ka tuumareaktoris jne. Esimest korda ilmusid gaasiturbiinid a. XIX lõpus V. gaasiturbiinmootorina ja konstruktsiooni poolest lähenesid nad auruturbiinile. Struktuuriliselt on gaasiturbiin järjestatud düüsiseadme statsionaarsete labade ja tiiviku pöörlevate velgede jada, mis selle tulemusena moodustavad vooluosa. Turbiiniaste on tiivikuga kombineeritud düüsiseade. Lava koosneb staatorist, mis sisaldab statsionaarseid osi (korpus, düüsi labad, kaitsekatte rõngad) ja rootorist, mis on pöörlevate osade komplekt (näiteks rootori labad, kettad, võll).

Gaasiturbiini klassifitseerimine toimub paljude järgi disainifunktsioonid: vastavalt gaasivoolu suunale, astmete arvule, soojuserinevuse kasutamise meetodile ja gaasi tiivikule tarnimise meetodile. Gaasivoolu suunas võib gaasiturbiine eristada aksiaalseid (kõige levinumaid) ja radiaalseid, samuti diagonaalseid ja tangentsiaalseid. Aksiaalsetes gaasiturbiinides transporditakse voolu meridionaalses sektsioonis peamiselt piki turbiini kogu telge; radiaalturbiinides on see vastupidi teljega risti. Radiaalsed turbiinid jagunevad tsentripetaalseteks ja tsentrifugaalseteks. Diagonaalturbiinis voolab gaas turbiini pöörlemistelje suhtes mingi nurga all. Tangentsiaalse turbiini tiivikul puuduvad labad, selliseid turbiine kasutatakse väga madalatel gaasivoolukiirustel, tavaliselt mõõteriistades. Gaasiturbiinid on ühe-, kahe- ja mitmeastmelised.

Etappide arvu määravad paljud tegurid: turbiini otstarve, selle konstruktsiooniskeem, koguvõimsus ja ühe astme võrra arendatud, samuti käivitatav rõhulang. Olemasoleva soojuserinevuse kasutamise meetodi järgi eristatakse kiirusastmetega turbiine, milles tiivikus pöörleb ainult vool, ilma rõhu muutumiseta (aktiivturbiinid) ja rõhuastmetega turbiine, milles rõhk langeb nii. düüsiaparaadis ja rootori labadel (joaturbiinid). Osalistes gaasiturbiinides juhitakse gaasi tiivikule piki düüsiseadme ümbermõõtu või kogu selle ümbermõõtu.

Mitmeastmelises turbiinis koosneb energia muundamise protsess mitmest järjestikusest protsessist üksikutes etappides. Kokkusurutud ja kuumutatud gaas juhitakse algkiirusel düüsiaparaadi labadevahelistesse kanalitesse, kus paisumise käigus muudetakse osa saadaolevast soojuslangusest väljavoolujoa kineetiliseks energiaks. Tööratta labadevahelistes kanalites toimub gaasi edasine paisumine ja soojustilga muundamine kasulikuks tööks. Rootori labadele mõjuv gaasivool tekitab turbiini peavõllile pöördemomendi. Sel juhul gaasi absoluutne kiirus väheneb. Mida madalam on see kiirus, seda suurem osa gaasi energiast muundatakse turbiini võlli mehaaniliseks tööks.

Kasutegur iseloomustab gaasiturbiinide kasutegur, mis on võllilt eemaldatud töö ja turbiini ees oleva gaasienergia suhe. Kaasaegsete mitmeastmeliste turbiinide efektiivne kasutegur on üsna kõrge ja ulatub 92-94%.

Gaasiturbiini tööpõhimõte on järgmine: gaas juhitakse põlemiskambrisse kompressoriga, segatakse õhuga, moodustatakse kütusesegu ja süüdatakse. Saadud kõrge temperatuuriga (900-1200 °C) põlemissaadused läbivad mitu turbiini võllile paigaldatud labade rida ja panevad turbiini pöörlema. Vastu võetud mehaaniline energia Võll edastatakse käigukasti kaudu generaatorile, mis toodab elektrit.

Soojusenergia turbiinist väljuvad gaasid sisenevad soojusvahetisse. Samuti saab turbiini mehaanilist energiat elektri tootmise asemel kasutada erinevate pumpade, kompressorite jms käitamiseks. Kõige sagedamini kasutatav gaasiturbiinide kütus on maagaas, kuigi see ei saa välistada ka teist tüüpi gaaskütuste kasutamise võimalust. . Kuid samal ajal on gaasiturbiinid väga kapriissed ja seavad selle valmistamise kvaliteedile kõrgeid nõudmisi (vajalikud on teatud mehaanilised lisad, niiskus).

Turbiinist väljuvate gaaside temperatuur on 450-550 °С. Soojusenergia ja elektrienergia kvantitatiivne suhe gaasiturbiinides on vahemikus 1,5: 1 kuni 2,5: 1, mis võimaldab ehitada koostootmissüsteeme, mis erinevad jahutusvedeliku tüübist:

1) kuumade heitgaaside otsene (otsene) kasutamine;
2) madala või keskmise rõhuga auru (8-18 kg/cm2) tootmine väliskatlas;
3) sooja vee tootmine (parem, kui vajalik temperatuur ületab 140 °C);
4) kõrgsurveauru tootmine.

Suure panuse gaasiturbiinide arendamisse andsid Nõukogude teadlased B. S. Stechkin, G. S. Žiritski, N. R. Briling, V. V. Uvarov, K. V. Holštševikov, I. I. Kirillov jt. Statsionaarsete ja mobiilsete gaasiturbiinitehaste gaasiturbiinide loomiseni jõudsid välismaised ettevõtted (Šveitsi Brown-Boveri, milles töötas kuulus Slovakkia teadlane A. Stodola, ja Sulzer, Ameerika General Electric jne).

Tulevikus sõltub gaasiturbiinide areng võimalusest tõsta gaasi temperatuuri turbiini ees. Selle põhjuseks on uute kuumakindlate materjalide ja usaldusväärsete jahutussüsteemide loomine rootori labadele, mille voolutee on oluliselt paranenud jne.

Tänu laialdasele üleminekule 1990. aastatel. Maagaasi kui peamise elektritootmise kütusena on gaasiturbiinid hõivanud olulise turusegmendi. Kuigi maksimaalne efektiivsus seadmed saavutatakse võimsustel alates 5 MW ja rohkem (kuni 300 MW), mõned tootjad toodavad mudeleid vahemikus 1-5 MW.

Gaasiturbiine kasutatakse lennunduses ja elektrijaamades.

• Eelmine: GAASI ANALÜÜSER
• Järgnev: GAASI MOOTOR

Kategooria: Tööstus Gs

Turbiin on igasugune pöörlev seade, mis kasutab töö tegemiseks liikuva töövedeliku (vedeliku) energiat. Tüüpilised turbiinivedelikud on: tuul, vesi, aur ja heelium. Tuuleveskid ja hüdroelektrijaamad on aastakümneid kasutanud turbiine elektrigeneraatorite pööramiseks ning energia tootmiseks tööstusele ja elamumajandusele. Lihtsad turbiinid on tuntud palju kauem, esimesed neist ilmusid Vana-Kreekas.

Elektritootmise ajalukku ilmusid aga mitte nii kaua aega tagasi gaasiturbiinid ise. Esimene praktiline gaasiturbiin hakkas elektrit tootma Šveitsis Neuchatelis 1939. aastal. Selle töötas välja Brown Boveri Company. Esimene lennukit toidav gaasiturbiin töötas samuti 1939. aastal Saksamaal, kasutades Hans P. von Ohaini projekteeritud gaasiturbiini. Inglismaal 1930. aastatel viis Frank Whittle'i gaasiturbiini leiutamine ja konstruktsioon 1941. aastal esimese turbiinmootoriga lennuni.

Joonis 1. Lennuki turbiini (a) ja maapealse gaasiturbiini (b) skeem

Mõiste "gaasiturbiin" on kergesti eksitav, sest paljude jaoks tähendab see turbiinmootorit, mis kasutab kütusena gaasi. Tegelikult on gaasiturbiinil (joonisel 1 skemaatiliselt näidatud) kompressor, mis varustab ja surub kokku gaasi (tavaliselt õhku); põlemiskambrisse, kus kütuse põlemisel soojendatakse surugaasi ja turbiini ennast, mis ammutab energiat kuumade surugaaside voolust. Sellest energiast piisab kompressori toiteks ja see jääb kasulikeks rakendusteks. Gaasiturbiin on sisepõlemismootor (ICE), mis kasutab kasuliku töö tegemiseks kütuse pidevat põlemist. Selle poolest erineb turbiin karburaator- või diisel-sisepõlemismootoritest, kus põlemisprotsess on katkendlik.

Kuna gaasiturbiinide kasutamine algas 1939. aastal samal ajal energeetikas ja lennunduses, kasutatakse lennunduse ja maismaal asuvate gaasiturbiinide kohta erinevaid nimetusi. Lennunduse gaasiturbiine nimetatakse turboreaktiivseks või reaktiivmootorid, ja teisi gaasiturbiine nimetatakse gaasiturbiinmootoriteks. IN inglise keel nendele üldiselt sarnastele mootoritele on veelgi rohkem nimetusi.

Gaasiturbiinide kasutamine

Lennuki turboreaktiivmootoris juhib turbiinist saadav energia kompressorit, mis tõmbab õhku mootorisse. Turbiinist väljuv kuum gaas väljutatakse väljalaskeotsaku kaudu atmosfääri, mis tekitab tõukejõu. Joonisel fig. 1a on kujutatud turboreaktiivmootori skeem.

Joonis 2. Lennuki turboreaktiivmootori skemaatiline kujutis.

Tüüpiline turboreaktiivmootor on näidatud joonisel fig. 2. Sellised mootorid loovad tõukejõu 45 kgf kuni 45 000 kgf tühimassiga 13 kg kuni 9000 kg. Väikseimad mootorid juhivad tiibrakette, suurimad - tohutuid lennukeid. Gaasiturbiin joonisel fig. 2 on suure läbimõõduga kompressoriga turboventilaator. Tõukejõudu tekitab nii kompressori poolt sisseimetud õhk kui ka turbiini ennast läbiv õhk. Mootor on suur ja suudab madalal stardikiirusel tekitada suurt tõukejõudu, mistõttu on see kommertslennukitele kõige sobivam. Turboreaktiivmootoril ei ole ventilaatorit ja see loob tõukejõu õhuga, mis läbib täielikult gaasitee. Turboreaktiivmootoritel on väikesed esimõõtmed ja neil on kõige suurem tõukejõud suured kiirused, muutes need hävituslennukitel kasutamiseks sobivaimaks.

Mittelennundusgaasiturbiinides kasutatakse osa turbiini energiast kompressori käitamiseks. Ülejäänud energia – "kasulik energia" eemaldatakse turbiini võllilt energiakasutusseadmega nagu elektrigeneraator või laeva propeller.

Tüüpiline maapealne gaasiturbiin on näidatud joonisel fig. 3. Sellised paigaldised võivad toota energiat 0,05 MW kuni 240 MW. Joonisel fig. 3 on lennukist tuletatud, kuid kergem gaasiturbiin. Raskemad agregaadid on loodud spetsiaalselt maapealseks kasutamiseks ja neid nimetatakse tööstuslikeks turbiinideks. Kuigi lennukitest toodetud turbiine kasutatakse üha enam primaarenergia generaatoritena, kasutatakse neid endiselt kõige sagedamini maagaasi pumpamiseks, laevade toiteks kompressoritena ja täiendava elektrigeneraatorina tippnõudluse perioodidel. Gaasiturbiini generaatorid võivad kiiresti sisse lülituda, andes energiat siis, kui seda kõige rohkem vajatakse.

Joonis 3. Lihtsaim üheastmeline maismaal töötav gaasiturbiin. Näiteks energeetikas. 1 - kompressor, 2 - põlemiskamber, 3 - turbiin.

Gaasiturbiini kõige olulisemad eelised on:

1. See suudab suhteliselt väikese suuruse ja kaaluga toota palju võimsust.
2. Gaasiturbiin töötab konstantsel pöörlemisrežiimil, erinevalt kolbmootoritest, mis töötavad pidevalt muutuva koormusega. Seetõttu peavad turbiinid kaua vastu ja vajavad suhteliselt vähe hooldust.
3. Kuigi gaasiturbiini käivitamisel kasutatakse abiseadmeid, näiteks elektrimootoreid või mõnda muud gaasiturbiini, võtab käivitamine minuteid. Võrdluseks mõõdetakse auruturbiini käivitusaega tundides.
4. Gaasiturbiin võib kasutada erinevaid kütuseid. Suured maismaaturbiinid kasutavad tavaliselt maagaasi, samas kui lennukiturbiinid kasutavad pigem kergeid destillaate (petrooleumi). Kasutada võib ka diislikütust või spetsiaalselt töödeldud kütteõli. Samuti on võimalik kasutada pürolüüsi, gaasistamise ja nafta rafineerimise protsessis tekkivaid põlevaid gaase ning biogaasi.
5. Tavaliselt kasutavad gaasiturbiinid töövedelikuna atmosfääriõhku. Elektrienergia tootmisel ei vaja gaasiturbiin jahutusvedelikku (näiteks vett).

Varem on gaasiturbiinide üheks peamiseks puuduseks olnud madal kasutegur võrreldes teiste ICE-dega või auruturbiinid Elektrijaamad. Kuid viimase 50 aasta jooksul on nende konstruktsiooni täiustused suurendanud soojuslikku kasutegurit 1939. aasta 18%-lt Neuchateli gaasiturbiinil praegusele 40%-le lihtsa tsükliga töötamisel ja ligikaudu 55%-ni kombineeritud tsüklis (sellest lähemalt allpool). . Tulevikus tõuseb gaasiturbiinide kasutegur veelgi, eeldatavasti tõuseb kasutegur lihttsüklis 45-47% ja kombineeritud tsüklis kuni 60%. Need eeldatavad kasutegurid on oluliselt kõrgemad kui teistel tavalistel mootoritel, näiteks auruturbiinidel.

Gaasiturbiini tsüklid

Järjestusskeem näitab, mis juhtub õhu sisenemisel, gaasitee läbimisel ja väljumisel gaasiturbiinist. Tavaliselt näitab tsüklogramm õhuhulga ja süsteemi rõhu vahelist suhet. Joonisel fig. 4a on kujutatud Braytoni tsükkel, mis näitab gaasiturbiini läbiva fikseeritud õhumahu omaduste muutumist selle töö ajal. Selle tsüklogrammi põhipiirkonnad on näidatud ka gaasiturbiini skemaatilisel kujutisel joonisel fig. 4b.

Joonis 4a. Braytoni tsükli diagramm P-V koordinaadid töövedeliku jaoks, näidates töö (W) ja soojuse (Q) voogusid.

Joonis 4b. Gaasiturbiini skemaatiline illustratsioon, mis näitab Braytoni tsükli diagrammi punkte.

Õhk surutakse kokku punktist 1 punkti 2. Gaasi rõhk suureneb, samal ajal kui gaasi maht väheneb. Seejärel kuumutatakse õhku konstantsel rõhul punktist 2 punkti 3. Seda soojust toodab kütus, mis juhitakse põlemiskambrisse ja põleb pidevalt.

Kuum suruõhk punktist 3 hakkab paisuma punktide 3 ja 4 vahel. Rõhk ja temperatuur sellel ajavahemikul langevad ning gaasi maht suureneb. Mootoris joonisel fig. 4b kujutab seda gaasi vool punktist 3 läbi turbiini punkti 4. See toodab energiat, mida saab seejärel kasutada. Joonisel fig. 1a, suunatakse vool punktist 3" punkti 4 läbi väljunddüüsi ja tekitab tõukejõu. "Kasulikku tööd" joonisel fig 4a näitab kõver 3'-4. See on energia, mis on võimeline liikuma ajami veovõlli maapealne turbiin või õhusõiduki mootorile tõukejõu tekitamine Brightoni tsükkel lõpeb joonisel 4 protsessiga, mille käigus õhu maht ja temperatuur vähenevad soojuse vabanemisel atmosfääri.

Joonis 5. Suletud ahela süsteem.

Enamik gaasiturbiine töötab avatud tsükli režiimis. Avatud vooluringis võetakse õhk atmosfäärist (punkt 1 joonistel 4a ja 4b) ja väljastatakse punktis 4 tagasi atmosfääri, nii et kuum gaas jahutatakse atmosfääris pärast seda, kui see mootorist välja on lastud. Suletud tsüklis töötavas gaasiturbiinis kasutatakse töövedelikku (vedelikku või gaasi) pidevalt heitgaaside jahutamiseks (punktis 4) soojusvahetis (skemaatiliselt näidatud joonisel 5) ja suunatakse kompressori sisselaskeavasse. . Kuna suletud köidet kasutatakse koos piiratud arv gaas, suletud tsükliga turbiin ei ole sisepõlemismootor. Suletud tsükliga süsteemis ei saa põlemist säilitada ja tavaline põlemiskamber asendatakse sekundaarse soojusvahetiga, mis soojendab suruõhku enne turbiini sisenemist. Soojust annab välisallikas, näiteks tuumareaktor, söeküttel keevkihtahi või muu soojusallikas. Tehti ettepanek kasutada suletud tsükliga gaasiturbiine lendudel Marsile ja muudel pikaajalistel kosmoselendudel.

Gaasiturbiini, mis on konstrueeritud ja töötatud vastavalt Brysoni tsüklile (joonis 4), nimetatakse lihttsükliga gaasiturbiiniks. Enamik õhusõidukite gaasiturbiine töötab lihtsal tsüklil, et hoida mootori kaal ja esiosa võimalikult väikesed. Kuid maismaa- või merekasutuseks on võimalik lisada lisavarustus lihtsale tsükliturbiinile, et suurendada mootori efektiivsust ja/või võimsust. Kasutatakse kolme tüüpi modifikatsioone: regenereerimine, vahejahutus ja topeltküte.

Regeneratsioon näeb ette soojusvaheti (rekuperaatori) paigaldamise heitgaaside teele (punkt 4 joonisel 4b). Suruõhk punktist 2 joonisel fig. 4b soojendatakse soojusvahetil enne põlemiskambrisse sisenemist heitgaasidega (joonis 6a).

Kui regenereerimine on hästi teostatud, see tähendab, et soojusvaheti kasutegur on kõrge ja rõhulang selles väike, on efektiivsus suurem kui lihtsa turbiinitsükli puhul. Arvestada tuleks aga ka regeneraatori maksumusega. Regeneraatoreid kasutati gaasiturbiinmootorites Abrams M1 paakides - peamised lahingutank operatsioon "Desert Storm" ja autode eksperimentaalsetes gaasiturbiinmootorites. Regeneratsiooniga gaasiturbiinid tõstavad efektiivsust 5-6% ja nende kasutegur on isegi suurem osakoormusel töötades.

Vahejahutus hõlmab ka soojusvahetite kasutamist. Vahejahuti (intercooler) jahutab gaasi selle kokkusurumise ajal. Näiteks kui kompressor koosneb kahest kõrg- ja madalrõhumoodulist, tuleks nende vahele paigaldada vahejahuti, mis jahutab gaasivoolu ja vähendab kõrgsurvekompressoris kokkusurumiseks vajalikku tööd (joonis 6b). Jahutusaineks võib olla atmosfääriõhk (nn õhujahutid) või vesi (nt merevesi laeva turbiinis). On lihtne näidata, et hästi konstrueeritud vahejahutiga gaasiturbiini võimsus suureneb.

kahekordne küte kasutatakse turbiinides ja see on viis turbiini väljundvõimsuse suurendamiseks ilma kompressori tööd muutmata või turbiini töötemperatuuri tõstmata. Kui gaasiturbiinil on kaks moodulit, kõrg- ja madalrõhkkond, siis kasutatakse kõrg- ja madalrõhuturbiini vahelise gaasivoolu uuesti soojendamiseks ülekuumendi (tavaliselt teist põlemiskambrit) (joonis 6c). See võib suurendada väljundvõimsust 1-3%. Topeltküte õhusõidukite turbiinides saavutatakse järelpõleti lisamisega turbiini otsikule. See suurendab veojõudu, kuid suurendab oluliselt kütusekulu.

Kombineeritud tsükliga gaasiturbiini elektrijaama lühendatakse sageli kui CCGT. Kombineeritud tsükkel tähendab elektrijaama, milles gaasiturbiini ja auruturbiini kasutatakse koos suurema kasuteguri saavutamiseks kui eraldi kasutades. Gaasiturbiin käitab elektrigeneraatorit. Turbiini heitgaase kasutatakse auru tootmiseks soojusvahetis, see aur ajab auruturbiini, mis toodab ka elektrit. Kui kütteks kasutatakse auru, nimetatakse jaama koostootmiselektrijaamaks. Teisisõnu, Venemaal kasutatakse tavaliselt lühendit CHP (Heat and Power Plant). Kuid koostootmisjaamades ei tööta reeglina gaasiturbiinid, vaid tavalised auruturbiinid. Ja kasutatud auru kasutatakse kütteks, nii et koostootmine ja koostootmine ei ole sünonüümid. Joonisel fig. 7 on koostootmiselektrijaama lihtsustatud diagramm, millel on kujutatud kahte järjestikku paigaldatud soojusmootorit. Ülemine mootor on gaasiturbiin. See edastab energia alumisele mootorile - auruturbiinile. Seejärel edastab auruturbiin soojuse kondensaatorisse.

Joonis 7. Kombineeritud tsükliga elektrijaama skeem.

Kombineeritud tsükli \(\nu_(cc) \) efektiivsust saab esitada üsna lihtsa avaldisega: \(\nu_(cc) = \nu_B + \nu_R - \nu_B \times \nu_R \) Teisisõnu, see on iga etapi efektiivsuse summa, millest on lahutatud nende töö. See võrrand näitab, miks koostootmine on nii tõhus. Oletame, et \(\nu_B = 40%\) on Braytoni tsükliga gaasiturbiini efektiivsuse mõistlik ülempiir. Mõistlik hinnang Rankine'i tsüklil töötava auruturbiini efektiivsuse kohta koostootmise teises etapis on \(\nu_R = 30% \). Asendades need väärtused võrrandisse, saame: \(\nu_(cc) = 0,40 + 0,30 - 0,40 \ korda 0,3 = 0,70 - 0,12 = 0,58 \). See tähendab, et sellise süsteemi efektiivsus on 58%.

See on koostootmiselektrijaama efektiivsuse ülempiir. Praktiline kasutegur on madalam, kuna etappide vahel tekib vältimatu energiakadu. Praktiliselt aastal kasutusele võetud koostootmissüsteemides viimased aastad saavutas efektiivsuse 52-58%.

Gaasiturbiini komponendid

Gaasiturbiini töö on kõige parem jaotada kolmeks alamsüsteemiks: kompressor, põlemiskamber ja turbiin, nagu on näidatud joonisel fig. 1. Järgmisena vaatame lühidalt üle kõik need alamsüsteemid.

Kompressorid ja turbiinid

Kompressor on turbiiniga ühendatud ühise võlliga, et turbiin saaks kompressorit pöörata. Ühe võlliga gaasiturbiinil on üks võll, mis ühendab turbiini ja kompressorit. Kahevõlliline gaasiturbiin (joonis 6b ja 6c) on kahe koonilise võlliga. Pikem on ühendatud madalrõhukompressori ja madalrõhuturbiiniga. See pöörleb lühema õõnesvõlli sees, mis ühendab kõrgsurvekompressori kõrgsurveturbiiniga. Turbiini ja kõrgsurvekompressorit ühendav võll pöörleb kiiremini kui turbiini ja madalrõhukompressori võll. Kolmevõllilisel gaasiturbiinil on kolmas võll, mis ühendab turbiini ja keskmise rõhuga kompressorit.

Gaasiturbiinid võivad olla tsentrifugaalsed või aksiaalsed või kombineeritud. Tsentrifugaalkompressor, milles suruõhk väljub ümber masina välisperimeetri, on töökindel, maksab tavaliselt vähem, kuid on piiratud surveastmega 6-7:1. Neid kasutati laialdaselt varem ja kasutatakse ka tänapäeval väikestes gaasiturbiinides.

Tõhusamates ja produktiivsemates aksiaalkompressorites väljub suruõhk piki mehhanismi telge. See on kõige levinum gaasikompressori tüüp (vt jooniseid 2 ja 3). Tsentrifugaalkompressorid koosnevad suurest hulgast identsetest sektsioonidest. Iga sektsioon sisaldab pöörlevat turbiinilabadega ratast ja fikseeritud labadega ratast (staatorid). Sektsioonid on paigutatud nii, et suruõhk läbib järjestikku iga sektsiooni, andes igaühele osa oma energiast.

Turbiinidel on lihtsam konstruktsioon kui kompressoril, kuna gaasivoolu kokkusurumine on keerulisem kui selle tagasipaisutamine. Aksiaalsed turbiinid, nagu on näidatud joonisel fig. 2 ja 3 on vähem sektsioone kui tsentrifugaalkompressor. On väikeseid gaasiturbiine, mis kasutavad tsentrifugaalturbiine (radiaalse gaasi sissepritsega), kuid kõige levinumad on aksiaalturbiinid.

Turbiini projekteerimine ja valmistamine on keeruline, kuna see nõuab kuumas gaasivoos olevate komponentide eluea pikendamist. Disaini usaldusväärsuse probleem on kõige kriitilisem turbiini esimeses etapis, kus temperatuur on kõrgeim. Turbiinilabade valmistamiseks kasutatakse spetsiaalseid materjale ja keerukat jahutussüsteemi, mis sulavad temperatuuril 980-1040 kraadi Celsiuse järgi gaasijoas, mille temperatuur ulatub 1650 kraadini Celsiuse järgi.

Põlemiskamber

Põlemiskambri edukas konstruktsioon peab vastama paljudele nõuetele ja selle õige konstruktsioon on olnud väljakutse Whittle'i ja von Ohini turbiinide ajast peale. Iga põlemiskambrile esitatava nõude suhteline tähtsus sõltub turbiini rakendusest ja loomulikult on mõned nõuded omavahel vastuolus. Põlemiskambri projekteerimisel on kompromissid vältimatud. Suurem osa disaininõuetest on seotud mootori hinna, efektiivsuse ja keskkonnasõbralikkusega. Siin on loetelu põhinõuetest põlemiskambrile:

1. Kõrge kütuse põlemise efektiivsus kõikides töötingimustes.
2. Madal kütuse- ja süsinikmonooksiidi (süsinikmonooksiidi) emissioon, madal lämmastikoksiidi emissioon suurel koormusel ja nähtavate suitsuheitmete puudumine (keskkonnasaaste minimeerimine).
3. Väike rõhulang, kui gaas läbib põlemiskambrit. 3-4% rõhukadu on tüüpiline rõhulangus.
4. Põlemine peab olema stabiilne kõikidel töörežiimidel.
5. Põlemine peab olema stabiilne väga madalatel temperatuuridel ja madalal rõhul suurel kõrgusel (lennukimootorite puhul).
6. Põlemine peaks olema ühtlane, ilma pulsatsioonide ja häireteta.
7. Temperatuur peab olema stabiilne.
8. Pikk kasutusiga (tuhandeid tunde), eriti tööstuslike turbiinide puhul.
9. Kasutatavus erinevad tüübid kütust. Maaturbiinides kasutatakse tavaliselt maagaasi või diislikütust. Lennunduse petrooleumi turbiinidele.
10. Põlemiskambri pikkus ja läbimõõt peavad vastama mootorisõlme suurusele.
11. Põlemiskambri omamise kogukulu peaks olema minimaalne (siia kuuluvad algkulud, kasutus- ja hoolduskulud).
12. Õhusõidukite mootorite põlemiskambril peab olema minimaalne kaal.

Põlemiskamber koosneb vähemalt kolmest põhiosast: kest, leegitoru ja kütuse sissepritsesüsteem. Kest peab taluma töörõhku ja võib olla osa gaasiturbiini konstruktsioonist. Kest sulgeb suhteliselt õhukese seinaga leegitoru, milles toimub põlemine ja kütuse sissepritsesüsteem.

Võrreldes muud tüüpi mootoritega, nagu diisel- ja kolbmootoriga automootorid, toodavad gaasiturbiinid võimsusühiku kohta kõige vähem õhusaasteaineid. Gaasiturbiinide heitkoguste hulgas on põlemata kütus, süsinikmonooksiid ( vingugaas), lämmastikoksiidid (NOx) ja suits. Kuigi õhusõidukite turbiinide panus kogu saasteainete heitkogusesse on alla 1%, kahekordistusid otse troposfääri eralduvad heitmed 40–60 põhjalaiuskraadi vahel, põhjustades osoonikontsentratsiooni 20% tõusu. Stratosfääris, kus ülehelikiirusega lennukid lendavad, põhjustavad NOx-heitmed osoonikihi kahanemist. Mõlemad mõjud on kahjulikud. keskkond, seega on 21. sajandil vaja vähendada lämmastikoksiidide (NOx) sisaldust lennukimootorite heitgaasides.

See on üsna lühike artikkel, mis püüab valemitele tuginemata käsitleda kõiki turbiinirakenduste aspekte lennundusest energeetikani. Teemaga paremaks tutvumiseks võin soovitada raamatut "Gaasiturbiin raudteetranspordis" http://tapemark.narod.ru/turbo/index.html. Kui jätame välja peatükid, mis puudutavad turbiinide kasutamise spetsiifikat raudtee– raamat on ikka väga selge, aga palju detailsem.

Uut tüüpi gaasiturbiinide väljatöötamine, kasvav nõudlus gaasi järele võrreldes teiste kütuseliikidega, tööstustarbijate suuremahulised plaanid oma võimsuste loomiseks põhjustavad kasvavat huvi gaasiturbiinide ehitamise vastu.

R Väikese põlvkonna turul on suured arenguväljavaated. Eksperdid ennustavad nõudluse kasvu hajutatud energia järele 8%-lt (praegu) 20%-le (aastaks 2020). See suundumus on seletatav suhteliselt madala elektritariifiga (2–3 korda madalam kui tsentraliseeritud võrgu elektritariif). Lisaks on peanõukogu liikme Maxim Zagornovi sõnul " Äri Venemaa”, Uurali Väikeenergia Assotsiatsiooni president, MKS kontserni direktor, väiketootmine on võrgust usaldusväärsem: välisvõrgu avarii korral elektrivarustus ei katke . Detsentraliseeritud energia lisaeeliseks on kasutuselevõtu kiirus: 8-10 kuud, võrrelduna 2-3 aastaga võrguliinide loomisel ja ühendamisel.

Delovaja Rossija energeetikakomisjoni kaasesimees Deniss Tšerepanov väidab, et tulevik kuulub tema enda põlvkonnale. Riigiduuma energeetikakomisjoni esimese aseesimehe Sergei Yesjakovi sõnul on energia-tarbija ahela hajutatud energia puhul otsustavaks lüliks tarbija, mitte energiasektor. Oma elektrienergia tootmisel deklareerib tarbija vajalikud võimsused, konfiguratsioonid ja isegi kütuseliigid, säästes samal ajal saadud energia kilovati hinnalt. Muuhulgas leiavad eksperdid, et täiendavat kokkuhoidu annab elektrijaam koostootmisrežiimil töötamisega: ärakasutatud soojusenergia läheb kütteks. Siis lüheneb oluliselt genereeriva elektrijaama tasuvusaeg.

Jaotatud energia kõige aktiivsemalt arenev valdkond on gaasiturbiinelektrijaamade ehitamine väike võimsus. Gaasiturbiiniga elektrijaamad on ette nähtud kasutamiseks mis tahes kliimatingimustes tööstus- ja kodumajapidamiste peamise või varuallikana elektri ja soojuse allikana. Selliste elektrijaamade kasutamine kaugemates piirkondades võimaldab teil saada märkimisväärset kokkuhoidu, kaotades pikkade elektriliinide ehitamise ja käitamise kulud ning keskpiirkondades - suurendada nii üksikute ettevõtete ja organisatsioonide kui ka territooriumide elektri- ja soojusvarustuse usaldusväärsust. tervikuna. Mõelge mõnele gaasiturbiinile ja gaasiturbiiniüksusele, mida tuntud tootjad pakuvad Venemaa turul gaasiturbiinelektrijaamade ehitamiseks.

General Electric

GE tuuleturbiinilahendused on väga töökindlad ja sobivad kasutamiseks paljudes tööstusharudes, alates naftast ja gaasist kuni kommunaalteenusteni. Eelkõige kasutatakse väiketootmises aktiivselt LM2500 perekonna GE gaasiturbiine, mille võimsus on 21–33 MW ja kasutegur kuni 39%. LM2500 kasutatakse mehaanilise ajamina ja elektrigeneraatori ajamina, need töötavad elektrijaamades lihtsas kombineeritud tsüklis, koostootmisrežiimis, avamereplatvormidel ja torustikes.

Viimase 40 aasta jooksul on selle seeria GE turbiinid olnud oma klassi enimmüüdud turbiinid. Kokku on maailmas paigaldatud üle 2000 selle mudeli turbiini, mille tööaeg on kokku üle 75 miljoni tunni.

LM2500 turbiinide põhiomadused: kerge ja kompaktne disain kiireks paigaldamiseks ja lihtsaks hoolduseks; juurdepääsu täisvõimsus käivitamise hetkest 10 minuti pärast; kõrge efektiivsus (lihtsa tsükliga), töökindlus ja kättesaadavus oma klassis; võimalus kasutada kahe kütusega põlemiskambreid destillaadi ja maagaasi jaoks; kütusena petrooleumi, propaani, koksiahju gaasi, etanooli ja LNG kasutamise võimalus; madal NOx heitkogus, kasutades DLE või SAC põlemiskambreid; usaldusväärsuse tegur - üle 99%; valmisolekutegur - üle 98%; NOx emissioon – 15 ppm (DLE modifikatsioon).

Pakkuda klientidele usaldusväärset tuge kõikjal eluring generaatoriseadmed GE avas Kalugas spetsialiseeritud energiatehnoloogiakeskuse. See pakub klientidele kaasaegseid lahendusi gaasiturbiinide hoolduseks, kontrolliks ja remondiks. Ettevõttes on juurutatud kvaliteedijuhtimissüsteem vastavalt ISO standard 9001.

Kawasaki rasketööstus

Jaapani ettevõte Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) on mitmekülgne inseneriettevõte. temas oluline koht tootmisprogramm hõivatud gaasiturbiinidega.

1943. aastal lõi Kawasaki Jaapani esimese gaasiturbiinmootori ja on nüüd üks maailma tunnustatud liidreid väikese ja keskmise võimsusega gaasiturbiinide tootmises, omades võrdlusandmeid enam kui 11 000 paigaldise jaoks.

Seades prioriteediks keskkonnasõbralikkuse ja efektiivsuse, on ettevõte teinud suuri edusamme gaasiturbiinitehnoloogiate arendamisel ning tegutseb aktiivselt paljutõotavad arengud, sealhulgas uute energiaallikate kui fossiilkütuste alternatiivi valdkonnas.

Omades häid kogemusi krüogeensete tehnoloogiate, vedelgaaside tootmise, ladustamise ja transportimise tehnoloogiate vallas, tegeleb Kawasaki aktiivselt vesiniku kütusena kasutamise valdkonnas uurimis- ja arendustegevusega.

Eelkõige on ettevõttel juba olemas turbiinide prototüübid, mis kasutavad vesinikku metaankütuse lisandina. Tulevikus on oodata turbiine, mille puhul palju energiasäästlikumalt ja absoluutselt keskkonnasõbralikult asendab süsivesinikke vesinik.

GTU Kawasaki GPB seeria on mõeldud baaskoormuse tööks, sealhulgas nii paralleelse kui ka isoleeritud võrgu interaktsiooni skeemid, samas kui võimsusvahemik põhineb masinatel 1,7–30 MW.

Mudelivalikus on turbiine, mis kasutavad kahjulike heitmete summutamiseks auru sissepritse ja ettevõtte inseneride poolt modifitseeritud DLE-tehnoloogiat.

Elektritõhusus olenevalt tootmistsüklist ja võimsusest vastavalt 26,9% GPB17 ja GPB17D (M1A-17 ja M1A-17D turbiinid) 40,1% GPB300D (L30A turbiin). Elektrivõimsus - 1700 kuni 30 120 kW; soojusvõimsus - 13 400 kuni 8970 kJ / kWh; heitgaasi temperatuur - 521 kuni 470 ° C; heitgaaside tarbimine - 29,1 kuni 319,4 tuhat m3 / h; NOx (15% O2 juures) – 9/15 ppm gaasiturbiinidel M1A-17D, M7A-03D, 25 ppm turbiinil M7A-02D ja 15 ppm turbiinidel L20A ja L30A.

Tõhususe poolest on Kawasaki gaasiturbiinid, igaüks oma klassis, kas maailmas liidrid või ühed liidritest. Elektriseadmete üldine soojuslik kasutegur koostootmiskonfiguratsioonides ulatub 86-87%-ni. Ettevõte toodab mitmeid automaatse ümberlülitusega kahekütuselise (maagaasi ja vedelkütuse) GTU-sid. Kell Venemaa tarbijad V praegu Kõige nõutumad on kolm gaasiturbiinide mudelit - GPB17D, GPB80D ja GPB180D.

Kawasaki gaasiturbiine eristab: kõrge töökindlus ja pikk kasutusiga; kompaktne disain, mis on eriti atraktiivne olemasolevate tootmisrajatiste seadmete asendamisel; hoolduse lihtsus tänu kere poolitatud konstruktsioonile, eemaldatavatele põletitele, optimaalselt paiknevatele kontrollavadele jne, mis lihtsustab kontrolli ja hooldust, sh kasutaja personali poolt;

Keskkonnasõbralikkus ja ökonoomsus. Kawasaki turbiinide põlemiskambrid on konstrueeritud kasutades kõige kaasaegsemaid tehnikaid, et optimeerida põlemisprotsessi ja saavutada turbiini parim kasutegur, samuti vähendada heitgaasides leiduvaid NOx ja muid kahjulikke aineid. Keskkonnasäästlikkust parandab ka täiustatud kuivheite vähendamise tehnoloogia (DLE) kasutamine;

Võimalus kasutada laia valikut kütuseid. Kasutada võib maagaasi, petrooleumi, diislikütust, A-tüüpi kergeid kütteõlisid, aga ka nendega seotud naftagaasi;

Usaldusväärne müügijärgne teenindus. Kõrgetasemeline teenus, sealhulgas tasuta võrguseiresüsteem (TechnoNet) koos aruannete ja prognoosidega, kõrgelt kvalifitseeritud töötajate tehniline tugi ja gaasiturbiinmootori vahetus. kapitaalremont(GTU seisakuid vähendatakse 2-3 nädalani) jne.

2011. aasta septembris tutvustas Kawasaki nüüdisaegset põlemiskambrisüsteemi, mis alandas M7A-03 gaasiturbiinmootori NOx heitkogused alla 10 ppm, mis on isegi madalam, kui kehtivad eeskirjad nõuavad. Üks ettevõtte lähenemisi disainile on loomine uus tehnoloogia, mis ei vasta mitte ainult tänapäevastele, vaid ka tulevastele, rangematele keskkonnategevuse tulemuslikkuse nõuetele.

Väga tõhus 5 MW GPB50D gaasiturbiin koos Kawasaki M5A-01D turbiiniga kasutab uusimaid tõestatud tehnoloogiaid. Jaama kõrge kasutegur muudab selle optimaalseks elektri- ja koostootmiseks. Samuti on GPB50D kompaktne disain eriti kasulik olemasolevate tehaste uuendamisel. Elektriline kasutegur 31,9% on 5 MW jaamade seas maailma parim.

Turbiin M1A-17D läbi põlemiskambri originaalne disain Dry Low Emissions (DLE) on suurepärase keskkonnamõjuga (NOx< 15 ppm) и эффективности.

Klassi madalaima turbiini üliväike kaal (1470 kg) on ​​tingitud komposiitmaterjalide ja keraamika laialdasest kasutamisest, millest valmistatakse näiteks tiiviku labad. Keraamika on kõrgetel temperatuuridel töötamisel vastupidavam, vähem altid saastumisele kui metallid. Gaasiturbiini elektriline kasutegur on ligi 27%.

Venemaal on praeguseks Kawasaki Heavy Industries, Ltd. viinud koostöös Venemaa ettevõtetega ellu mitmeid edukaid projekte:

Mini-TPP "Kesk" Vladivostokis

JSC "Far Eastern Energy" tellimusel fondivalitseja(JSC DVEUK) TPP Tsentralnaya jaoks tarniti 5 GTU GPB70D (M7A-02D). Jaam pakub elektrit ja soojust tarbijatele Russki saare arenduse keskosas ja Kaug-Ida föderaalülikooli ülikoolilinnakus. Tsentralnaya TPP on esimene Kawasaki turbiinidega elektrirajatis Venemaal.

Mini-CHP "Okeanaarium" Vladivostokis

Selle projekti viis läbi ka JSC "DVEUK" saarel asuva teadus- ja hariduskompleksi "Primorsky Oceanarium" toiteallikaks. Tarnitud on kaks GPB70D gaasiturbiini.

GTU toodetud Kawasaki poolt Gazpromi PJSC-s

Kawasaki Venemaa partner MPP Energotechnika LLC, mis põhineb M1A-17D gaasiturbiinil, toodab konteinerelektrijaama Korvette 1,7K, mis on mõeldud paigaldamiseks avatud aladele, mille välistemperatuur on vahemikus -60 kuni + 40 °С.

Koostöölepingu raames töötati välja ja tootmisruumide MPP Energotechnika pani kokku viis EGTEPS KORVET-1.7K. Ettevõtete vastutusvaldkonnad see projekt jaotatakse järgmiselt: Kawasaki tarnib M1A-17D gaasiturbiinmootorit ja turbiini juhtimissüsteeme, Siemens AG tarnib kõrgepingegeneraatorit. MPP Energotechnika LLC toodab plokkkonteinerit, väljalaske- ja õhu sisselaskeseadet, jõuallika juhtimissüsteemi (sh ergutussüsteem SHUVGM), elektriseadmeid - pea- ja abiseadmeid, komplekteerib kõiki süsteeme, komplekteerib ja tarnib terviklikku elektrijaama ning müüb ka APCS.

EGTES Korvet-1.7K on läbinud osakondadevahelised testid ja seda soovitatakse kasutada PJSC Gazprom rajatistes. Gaasiturbiini jõuallika töötas välja MPP Energotechnika LLC vastavalt PJSC Gazprom lähteülesandele PJSC Gazpromi ja agentuuri teadusliku ja tehnilise koostöö programmi raames. loodusvarad ja energiat Jaapanis.

Turbiin CCGT jaoks 10 MW NRU MPEI juures

Kawasaki Heavy Industries Ltd. valmistas ja tarnis riiklikule 7,8 MW GPB80D gaasiturbiinitehase Teadusülikool"MPEI", mis asub Moskvas. CHP MPEI on praktiline väljaõpe ja tööstuslikul skaalal elektrit ja soojust tootmine varustab neid Moskva energeetikainstituudiga ja varustab neid Moskva tehnovõrkudega.

Projektide geograafia laiendamine

Kawasaki, juhtides tähelepanu kohaliku energia arendamise eelistele hajutatud tootmise suunas, tegi ettepaneku hakata ellu viima minimaalse võimsusega gaasiturbiine kasutavaid projekte.

Mitsubishi Hitachi toitesüsteemid

H-25 turbiinide mudelivalik on esitatud võimsusvahemikus 28-41 MW. MHPS (Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd.) teostab Jaapanis Hitachis asuvas tehases turbiinide tootmise täielikku paketti, sealhulgas uurimis- ja arendustegevust ning kaugseirekeskust. Selle moodustamine langeb 2014. aasta veebruarisse masinaehituse tunnustatud liidrite Mitsubishi Heavy Industries Ltd tootmissektorite ühinemise tõttu. ja Hitachi Ltd.

H-25 mudeleid kasutatakse laialdaselt üle maailma nii lihtsa tsükliga töötamiseks tänu kõrgele kasutegurile (34-37%) kui ka kombineeritud tsüklis 1x1 ja 2x1 konfiguratsioonis 51-53% efektiivsusega. Omades kõrgeid heitgaaside temperatuurinäitajaid, on GTU end edukalt tõestanud ka koostootmisrežiimis, mille kogukasutegur on üle 80%.

Paljude aastate kogemused mitmesuguste võimsuste jaoks mõeldud gaasiturbiinide tootmisel ja ühevõllilise tööstusliku turbiini läbimõeldud konstruktsioon eristavad N-25 suure töökindlusega, mille seadmete käideldavustegur on üle 99%. Mudeli kogutööaeg ületas 2016. aasta teisel poolel 6,3 miljonit tundi. Kaasaegne gaasiturbiin on valmistatud horisontaalse aksiaalse jaotusega, mis tagab hoolduse lihtsuse, aga ka võimaluse vahetada kuumatee osi. tegutsemiskoht.

Vastuvoolu toru-rõngakujuline põlemiskamber tagab stabiilse põlemise erinevatel kütuseliikidel, nagu maagaas, diislikütus, vedelgaas, suitsugaasid, koksiahjugaas jne. gaasi-õhu segu (DLN) eelsegamine. Gaasiturbiinmootor H-25 on 17-astmeline aksiaalkompressor, mis on ühendatud kolmeastmelise aktiivturbiiniga.

Näide N-25 GTU töökindlast tööst Venemaa väikesemahulistes tootmisrajatistes on koostootmisüksuse osana töötamine Tatarstani Vabariigis Mendelejevskis asuva JSC Ammonii tehase enda vajadusteks. Koostootmisplokk annab tootmiskohale 24 MW elektrit ja 50 t/h auru (390°C / 43 kg/cm3). 2017. aasta novembris viidi objektil edukalt läbi esimene turbiini põlemissüsteemi ülevaatus, mis kinnitas masinaosade ja sõlmede usaldusväärset tööd kõrgel temperatuuril.

Nafta- ja gaasisektoris kasutati ettevõtte Sakhalin Energy Investment Company, Ltd. Sakhalin II maismaatöötlemisrajatise (OPF) käitamiseks N-25 GTU-sid. OPF asub Južno-Sahhalinskist 600 km põhja pool avamere gaasijuhtme maabumisalal ja on üks ettevõtte tähtsamaid rajatisi, mis vastutab gaasi ja kondensaadi ettevalmistamise eest järgnevaks torujuhtme edastamiseks naftaekspordi terminali ja veeldatud maagaasi tehasesse. Tehnoloogiakompleksi kuulub neli N-25 gaasiturbiini, mis on olnud kommertskasutuses alates 2008. aastast. N-25 GTU baasil põhinev koostootmisplokk on maksimaalselt integreeritud OPF integreeritud elektrisüsteemi, eelkõige on heitgaasidest saadav soojus. turbiini kasutatakse toornafta soojendamiseks nafta rafineerimise vajadusteks.

Siemensi tööstuslikud gaasiturbiinide generaatorikomplektid (edaspidi GTU) aitavad toime tulla dünaamiliselt areneva hajutatud tootmise turu raskustega. GTU ühiku nimivõimsusega 4–66 MW vastavad täielikult kõrged nõuded tööstusliku kombineeritud elektritootmise valdkonnas seadmete efektiivsuse (kuni 90%), töökindluse, teenuse paindlikkuse ja keskkonnasõbralikkuse poolest, tagades madalad olelusringi kulud ja kõrge investeeringutasuvuse. Siemensil on enam kui 100-aastane kogemus tööstuslike gaasiturbiinide ja nendel põhinevate soojuselektrijaamade ehitamisel.

Siemensi GTU-sid võimsusega 4–66 MW kasutavad väikesed kommunaalettevõtted, sõltumatud elektritootjad (nt tööstusettevõtted) ning nafta- ja gaasitööstus. Tehnoloogiate kasutamine elektri hajutatud tootmiseks koos soojusenergia kombineeritud tootmisega võimaldab keelduda investeerimast paljudesse kilomeetritesse elektriliinidesse, minimeerides vahemaa energiaallika ja seda tarbiva objekti vahel, et saavutada tõsine kulude kokkuhoid katmisega. küte tööstusettevõtted ja infrastruktuuri rajatised soojustagastusega. Standardse Siemensi GTU-l põhineva Mini-TPP saab ehitada kõikjal, kus on juurdepääs kütuseallikale või selle kiirele tarnimisele.

SGT-300 on tööstuslik gaasiturbiin nimivõimsusega 7,9 MW (vt tabel 1), mis ühendab endas lihtsa ja töökindla disaini uusima tehnoloogiaga.

Tabel 1. SGT-300 spetsifikatsioonid mehaanilise ajami ja elektritootmise jaoks

Energia tootmine		mehaaniline ajam
	7,9 MW	8 MW	9 MW
Võimsus ISO-s
	Maagaas / vedelkütus / topeltkütus ja muud kütused nõudmisel; Automaatne kütusevahetus põhikütusest reservkütusele, mis tahes koormusel
Oud. soojuse tarbimine	11,773 kWh/kWh	10,265 kWh/kWh	10,104 kWh/kWh
Jõuturbiini kiirus		5,750 - 12,075 pööret minutis	5,750 - 12,075 pööret minutis
Kompressiooniaste
Heitgaasi tarbimine
Heitgaasi temperatuur	542 °C (1,008 °F)	491 °C (916 °F)	512 °C (954 °F)
NOX heitkogused Gaasikütus DLE süsteemiga

1) Elektriline 2) Võllile paigaldatud

Riis. 1. Gaasigeneraatori SGT-300 ehitus

Tööstuslikuks elektritootmiseks kasutatakse SGT-300 gaasiturbiini ühevõllilist versiooni (vt joonis 1). See on ideaalne soojuse ja elektri koostootmiseks (CHP). Gaasiturbiin SGT-300 on tööstuslik gaasiturbiin, mis on algselt mõeldud tootmiseks ja millel on tegutsevate organisatsioonide jaoks järgmised eelised:

Elektriline kasutegur - 31%, mis on keskmiselt 2-3% kõrgem kui väiksema võimsusega gaasiturbiinide kasutegur, kuna rohkem kõrge väärtus Efektiivsus saavutatud majanduslik mõju küttegaasi säästmise kohta;

Gaasigeneraator on varustatud madala emissiooniga kuivpõlemiskambriga, mis kasutab DLE-tehnoloogiat, mis võimaldab saavutada NOx ja CO heitkoguste tasemeid, mis on enam kui 2,5 korda madalamad kui normatiivdokumentidega kehtestatud;

GTP-l on tänu ühevõllilisele konstruktsioonile head dünaamilised omadused ja see tagab generaatori stabiilse töö välise ühendatud võrgu koormuse kõikumiste korral;

Gaasiturbiini tööstuslik disain tagab pika kapitaalremondi eluea ja on optimaalne töökohas tehtavate hooldustööde korraldamisel;

Hoone jalajälje märkimisväärne vähenemine, nagu investeerimiskulud sealhulgas kogu tehast hõlmavate mehaaniliste ja elektriseadmete ostmine, nende paigaldamine ja kasutuselevõtt, kui kasutatakse SGT-300-l põhinevat lahendust (joonis 2).

Riis. 2. SGT-300 ploki kaalu- ja suurusomadused

SGT-300 paigaldatud masinapargi kogutööaeg on üle 6 miljoni tunni, juhtiva GTU tööajaga 151 tuhat tundi Kättesaadavus/kättesaadavus - 97,3%, töökindluse suhe - 98,2%.

OPRA (Holland) on juhtiv gaasiturbiinidel põhinevate energiasüsteemide tarnija. OPRA arendab, toodab ja turustab tipptasemel umbes 2 MW gaasiturbiinmootoreid. Ettevõtte põhitegevuseks on elektri tootmine nafta- ja gaasitööstusele.

Usaldusväärne OPRA OP16 mootor tagab suurema jõudluse madalamate kuludega ja pikema elueaga kui ükski teine ​​selle klassi turbiin. Mootor töötab mitut tüüpi vedel- ja gaaskütustel. Põlemiskambris on modifitseeritud saasteainete sisaldus heitgaasis. Elektrijaam OPRA OP16 1,5–2,0 MW on usaldusväärne abimees karmides töötingimustes.

OPRA gaasiturbiinid on ideaalsed seadmed elektritootmiseks võrguvälistes elektri- ja väikesemahulistes koostootmissüsteemides. Turbiini konstruktsioon on olnud väljatöötamisel üle kümne aasta. Tulemuseks on lihtne, töökindel ja tõhus gaasiturbiinmootor, sealhulgas madala heitgaasiga mudel.

OP16 keemilise energia elektrienergiaks muundamise tehnoloogia eripäraks on COFAR patenteeritud kütusesegu ettevalmistamise ja etteande juhtimissüsteem, mis tagab põlemisrežiimid minimaalse lämmastiku ja süsinikoksiidi moodustumisega ning minimaalselt põlemata kütusejääke. Originaalsed on ka radiaalturbiini patenteeritud geomeetria ja vahetatava kasseti üldiselt konsoolkonstruktsioon, sealhulgas võll, laagrid, tsentrifugaalkompressor ja turbiin.

Ettevõtete "OPRA" ja "MES Engineering" spetsialistid töötasid välja ainulaadse ühtse loomise kontseptsiooni tehniline kompleks jäätmete töötlemine. Kõigist Venemaal aastas tekkivast 55–60 miljonist tonnist olmejäätmetest langeb viiendik - 11,7 miljonit tonni - pealinna piirkonda (3,8 miljonit tonni - Moskva piirkond, 7,9 miljonit tonni - Moskva). Samal ajal viiakse Moskvast väljapoole Moskva ringteed 6,6 miljonit tonni olmejäätmeid. Seega ladestub Moskva piirkonda üle 10 miljoni tonni prügi. Alates 2013. aastast on Moskva oblastis 39 prügilast suletud 22. Nende asemele peaks tulema 13 jäätmesorteerimiskompleksi, mis võetakse kasutusele aastatel 2018-2019, ning nelja jäätmepõletustehasega. Sama olukord on enamikus teistes piirkondades. Suurte jäätmekäitlustehaste ehitamine ei ole aga alati tulus, seega on jäätmete töötlemise probleem väga aktuaalne.

Väljatöötatud ühtse tehnilise kompleksi kontseptsioon ühendab täielikult radiaalsed OPRA seadmed, millel on kõrge töökindlus ja tõhusus MES gaasistamis-/pürolüüsisüsteemiga, mis võimaldab tõhusat muundust. mitmesugused jäätmed (sh MSW, õlisete, saastunud maa, bioloogilised ja meditsiinilised jäätmed, puidujäätmed, liiprid jne) suurepäraseks kütuseks soojuse ja elektri tootmiseks. Pikaajalise koostöö tulemusena on projekteeritud ja rakendamisel standardiseeritud jäätmekäitluskompleks võimsusega 48 tonni/ööp. (joonis 3).

Riis. 3. Tavalise jäätmekäitluskompleksi võimsusega 48 tonni/ööpäevas üldplaneering.

Kompleksi kuuluvad MES gaasistamisplokk koos jäätmehoidlaga, kaks OPRA GTU-d elektri koguvõimsusega 3,7 MW ja soojusvõimsusega 9 MW ning erinevad abi- ja kaitsesüsteemid.

Sellise kompleksi rakendamine võimaldab 2 hektari suurusel alal saada autonoomse energia- ja soojusvarustuse võimaluse erinevatele tööstus- ja kommunaalrajatistele, lahendades samal ajal erinevat tüüpi olmejäätmete ringlussevõtu küsimuse.

Erinevused väljatöötatud komplekssete ja olemasolevate tehnoloogiate vahel tulenevad pakutavate tehnoloogiate ainulaadsest kombinatsioonist. Väikesed (2 t/h) tarbitud jäätmemahud koos väikese vajaliku alaga võimaldavad teil paigutada see kompleks otse väikeasulate, tööstusettevõtete jm lähedal, säästes oluliselt raha jäätmete pideval vedamisel nende ladestuskohtadesse. Kompleksi täielik autonoomia võimaldab teil seda peaaegu kõikjale rakendada. Väljatöötatud tüüpprojekti, moodulkonstruktsioonide ja seadmete maksimaalse tehasevalmidusastme kasutamine võimaldab minimeerida ehitusaja 1-1,5 aastani. Uute tehnoloogiate kasutamine tagab kompleksi kõrgeima keskkonnasõbralikkuse. MES gaasistamisseade toodab samaaegselt gaasi- ja vedelkütuse fraktsioone ning OPRA GTU kahekütuselise olemuse tõttu kasutatakse neid samaaegselt, mis suurendab kütuse paindlikkust ja toiteallika töökindlust. OPRA GTU madalad nõudmised kütuse kvaliteedile suurendavad kogu süsteemi töökindlust. MES plokk võimaldab kasutada jäätmeid niiskusesisaldusega kuni 85%, mistõttu jäätmete kuivatamine ei ole vajalik, mis tõstab kogu kompleksi efektiivsust. OPRA GTU heitgaaside kõrge temperatuur võimaldab tagada usaldusväärse soojusvarustuse kuuma vee või auruga (kuni 11 tonni auru tunnis 12 baariga). Projekt on standardne ja skaleeritav, mis võimaldab ära visata mis tahes koguse jäätmeid.

Tehtud arvutused näitavad, et elektrienergia tootmise maksumus jääb vahemikku 0,01–0,03 eurot 1 kWh kohta, mis näitab kõrget hinda. majanduslik efektiivsus projekt. Nii kinnitas OPRA ettevõte taas kord oma keskendumist kasutatavate kütuste valiku laiendamisele ja kütusepaindlikkuse suurendamisele ning keskendumist oma arenduses "roheliste" tehnoloogiate maksimaalsele kasutamisele.