บทความจะอธิบายวิธีคำนวณประสิทธิภาพของกังหันก๊าซที่ง่ายที่สุด ตารางของกังหันก๊าซและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมแบบต่างๆ จะได้รับเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพและลักษณะอื่นๆ

ในด้านการใช้อุตสาหกรรมของกังหันก๊าซและเทคโนโลยีก๊าซไอน้ำ รัสเซียล้าหลังกว่าประเทศที่ก้าวหน้าของโลกมาก

ผู้นำระดับโลกด้านการผลิตก๊าซความจุสูงและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม: GE, Siemens Wistinghouse, ABB - บรรลุมูลค่าของหน่วยพลังงานของโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซที่ 280-320 เมกะวัตต์และประสิทธิภาพมากกว่า 40% ด้วย ใช้โครงสร้างส่วนบนของพลังไอน้ำในวัฏจักรไอน้ำและก๊าซ (หรือที่เรียกว่าไบนารี) - กำลังการผลิต 430- 480 เมกะวัตต์ที่มีประสิทธิภาพสูงถึง 60% หากคุณมีคำถามเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือของ CCGT ให้อ่านบทความ

ตัวเลขที่น่าประทับใจเหล่านี้ใช้เป็นเกณฑ์มาตรฐานในการกำหนดเส้นทางการพัฒนาสำหรับอุตสาหกรรมวิศวกรรมไฟฟ้าในรัสเซีย

ประสิทธิภาพของกังหันก๊าซถูกกำหนดอย่างไร?

ต่อไปนี้เป็นสูตรง่ายๆ 2-3 ข้อเพื่อแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซเป็นอย่างไร:

กำลังภายในกังหัน:

• Nt = Gex * Lt โดยที่ Lt คือการทำงานของกังหัน Gex คืออัตราการไหลของก๊าซไอเสีย

พลังงานภายใน GTU:

• Ni gtu \u003d Nt - Nk โดยที่ Nk คือกำลังภายในของเครื่องอัดอากาศ

พลังที่มีประสิทธิภาพของ GTU:

• Nef \u003d Ni GTU * ประสิทธิภาพ mech, ประสิทธิภาพ mech - ประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกับ การสูญเสียทางกลในตลับลูกปืนคุณสามารถใช้ 0.99

พลังงานไฟฟ้า:

• Nel \u003d Ne * ประสิทธิภาพ เช่น โดยที่ประสิทธิภาพ เช่น คือประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เราสามารถรับ 0.985

ความร้อนเชื้อเพลิงที่มีอยู่:

• Qsp = Gtop * Qrn โดยที่ Gref - ปริมาณการใช้เชื้อเพลิง Qrn - ค่าความร้อนในการทำงานต่ำสุดของเชื้อเพลิง

ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสัมบูรณ์ของโรงงานกังหันก๊าซ:

• ประสิทธิภาพ \u003d Nel / Q dist

ประสิทธิภาพของ CCGT สูงกว่าประสิทธิภาพของ GTUเนื่องจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมใช้ความร้อนจากก๊าซไอเสียของกังหันก๊าซ หม้อไอน้ำความร้อนเหลือทิ้งติดตั้งอยู่ด้านหลังกังหันก๊าซซึ่งความร้อนจากก๊าซไอเสียของกังหันก๊าซถูกถ่ายโอนไปยังสารทำงาน (น้ำป้อน) ไอน้ำที่สร้างขึ้นจะถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าและความร้อน

อ่านเพิ่มเติม: วิธีการเลือกโรงงานกังหันก๊าซสำหรับโรงงาน CCGT

ประสิทธิภาพของ CCGT มักจะแสดงด้วยอัตราส่วน:

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

B คือระดับของไบนารีของวัฏจักร

ประสิทธิภาพ PSU - ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ

• B = Qks/(Qks+Qku)

Qks คือความร้อนของเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ในห้องเผาไหม้ของกังหันก๊าซ

Qku - ความร้อนของเชื้อเพลิงเพิ่มเติมที่ถูกเผาในหม้อต้มความร้อนทิ้ง

ในขณะเดียวกัน มีข้อสังเกตว่า ถ้า Qku = 0 แล้ว B = 1 นั่นคือ การติดตั้งจะเป็นแบบไบนารีทั้งหมด

อิทธิพลของระดับไบนารีต่อประสิทธิภาพของ CCGT

ข	ประสิทธิภาพของ GTU	ประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟ	ประสิทธิภาพของ CCGT
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

เรามานำเสนอตารางที่มีลักษณะของประสิทธิภาพของกังหันก๊าซตามลำดับและหลังจากนั้นตัวบ่งชี้ของ CCGT กับเครื่องยนต์ก๊าซเหล่านี้และเปรียบเทียบประสิทธิภาพของกังหันก๊าซแยกต่างหากและประสิทธิภาพของ CCGT

ลักษณะของกังหันก๊าซที่ทรงพลังสมัยใหม่

กังหันก๊าซ ABB

ลักษณะ	รุ่น GTU
	GT26GTU พร้อมระบบอุ่น	GT24GTU พร้อมระบบอุ่น
พลังงาน ISO เมกะวัตต์	265	183
ประสิทธิภาพ %	38,5	38,3
	30	30
	562	391
	1260	1260
	610	610
	50	50

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่มีกังหันก๊าซ ABB

กังหันก๊าซของ GE

ลักษณะ	รุ่น GTU
	MS7001FA	MS9001FA	MS7001G	MS9001G
พลังงาน ISO เมกะวัตต์	159	226,5	240	282
ประสิทธิภาพ %	35,9	35,7	39,5	39,5
อัตราส่วนแรงดันของคอมเพรสเซอร์	14,7	14,7	23,2	23,2
ปริมาณการใช้ของไหลทำงานที่ไอเสีย GTU กก./วินาที	418	602	558	685
อุณหภูมิเริ่มต้น หน้าใบมีดทำงาน 1 ช้อนโต๊ะ กับ	1288	1288	1427	1427
อุณหภูมิของสารทำงานที่ไอเสีย C	589	589	572	583
ความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 1/วินาที	60	50	60	50

อ่านเพิ่มเติม: ทำไมต้องสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม? ข้อดีของพืชวงจรรวมคืออะไร

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่มีกังหันก๊าซของ GE

ลักษณะ	รุ่น GTU
	MS7001FA	MS9001FA	MS7001G	MS9001G
ส่วนประกอบของส่วนกังหันก๊าซของ CCGT	1xMS7001FA	1xMS9001FA	1xMS9001G	1xMS9001H
รุ่น CCGT	S107FA	S109FA	S109G	S109H
CCGT พลังงาน เมกะวัตต์	259.7	376.2	420.0	480.0
ประสิทธิภาพของ CCGT %	55.9	56.3	58.0	60.0

ซีเมนส์กังหันก๊าซ

ลักษณะ	รุ่น GTU
	V64.3A	V84.3A	V94.3A
พลังงาน ISO เมกะวัตต์	70	170	240
ประสิทธิภาพ %	36,8	38	38
อัตราส่วนแรงดันของคอมเพรสเซอร์	16,6	16,6	16,6
ปริมาณการใช้ของไหลทำงานที่ไอเสีย GTU กก./วินาที	194	454	640
อุณหภูมิเริ่มต้น หน้าใบมีดทำงาน 1 ช้อนโต๊ะ กับ	1325	1325	1325
อุณหภูมิของสารทำงานที่ไอเสีย C	565	562	562
ความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 1/วินาที	50/60	60	50

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมที่มีกังหันก๊าซของ Siemens

กังหันก๊าซ Westinghouse-Mitsubishi-Fiat

ลักษณะ	รุ่น GTU
	501F	501G	701F	701G1	701G2
พลังงาน ISO เมกะวัตต์	167	235,2	251,1	271	308
ประสิทธิภาพ %	36,1	39	37	38,7	39
อัตราส่วนแรงดันของคอมเพรสเซอร์	14	19,2	16,2	19	21
ปริมาณการใช้ของไหลทำงานที่ไอเสีย GTU กก./วินาที	449,4	553,4	658,9	645	741
อุณหภูมิเริ่มต้น หน้าใบมีดทำงาน 1 ช้อนโต๊ะ กับ	1260	1427	1260	1427	1427
อุณหภูมิของสารทำงานที่ไอเสีย C	596	590	569	588	574
ความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 1/วินาที	60	60	50	50	50

§ 45. การติดตั้งกังหัน

กังหันทะเลใช้เพื่อแปลงพลังงานความร้อนจากไอน้ำหรือก๊าซ งานเครื่องกล. วิธีการแปลงพลังงานในกังหันไม่ได้ขึ้นอยู่กับของไหลที่ใช้ในกังหัน ดังนั้น กระบวนการทำงานในกังหันไอน้ำจึงไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากกระบวนการทำงานในกังหันแก๊ส และหลักการพื้นฐานในการออกแบบกังหันไอน้ำและแก๊สก็เหมือนกัน

ไอน้ำหรือก๊าซสดเข้าสู่หัวฉีดซึ่งเป็นใบพัดนำทาง ขยายตัว พลังงานศักย์ถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ และไอน้ำหรือก๊าซได้รับความเร็วที่มีนัยสำคัญ เมื่อออกจากหัวฉีด ไอน้ำหรือก๊าซจะเข้าสู่ช่องทางของใบมีดทำงานซึ่งติดตั้งอยู่ที่ขอบของจานกังหันซึ่งอยู่บนเพลาของกังหัน สารทำงานกดลงบนพื้นผิวโค้งของใบพัด ทำให้จานที่มีเพลาหมุน ชุดของใบพัดนำทาง (หัวฉีด) และใบพัดโรเตอร์ภายใต้การพิจารณาบนดิสก์เทอร์ไบน์เรียกว่า เวทีกังหัน. กังหันที่มีขั้นเดียวเรียกว่า ขั้นตอนเดียวไม่เหมือน หลายขั้นตอนกังหัน

กังหันตามหลักการทำงานของสารทำงาน (ไอน้ำหรือก๊าซ) แบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก เทอร์ไบน์ที่การขยายตัวของไอน้ำหรือก๊าซเกิดขึ้นเฉพาะในใบพัดแบบเคลื่อนที่อยู่กับที่ และเฉพาะพลังงานจลน์เท่านั้นที่ใช้กับใบพัดโรเตอร์เรียกว่า คล่องแคล่ว. กังหันที่มีการขยายตัวของไอน้ำหรือก๊าซเกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่ด้วย สารทำงานในช่องทางของใบพัดเรียกว่าปฏิกิริยา กังหันหมุนไปในทิศทางเดียวและไม่สามารถย้อนกลับได้ กล่าวคือ ไม่สามารถเปลี่ยนทิศทางการหมุนได้ ดังนั้นบนเพลาเดียวกันกับกังหันหลักไปข้างหน้ามักจะมีกังหันย้อนกลับ พลังของกังหันย้อนกลับของเรือไม่เกิน 40-50% ของพลังของกังหันไปข้างหน้า เนื่องจากกังหันเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพในการทำงานสูง จำนวนขั้นตอนในกังหันจึงมีน้อย

โรงไฟฟ้ากังหันไอน้ำในทะเลทำงานที่แรงดันไอน้ำเริ่มต้น 40–50 atm และอุณหภูมิไอน้ำ 450–480°C มีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ 24–27%

ทางเศรษฐกิจ(มีประสิทธิภาพ) ประสิทธิภาพคืออัตราส่วนของความร้อนที่ถูกแปลงเป็นงานที่มีประโยชน์ต่อความร้อนที่พัฒนาขึ้นในระหว่างการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิงที่ใช้แล้ว ประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพแสดงถึงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ด้วยความดันที่เพิ่มขึ้นเป็น 70-80 atm และอุณหภูมิไอน้ำสูงถึง 500-550 ° C ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจจะเพิ่มขึ้นเป็น 29-31% การเพิ่มแรงดันไอน้ำเริ่มต้นเพิ่มเติมและการปรับปรุงการติดตั้งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของโรงงานกังหันไอน้ำในทะเลได้ประมาณ 35%

การทำงานในโรงงานกังหันก๊าซในเรือ (GTP) ยังคงเป็นการทดลองในธรรมชาติ เนื่องจากการออกแบบอนุกรมยังไม่ได้ถูกสร้างขึ้น

กังหันแก๊สแตกต่างจากไอน้ำตรงที่สารทำงานไม่ใช่ไอน้ำจากหม้อไอน้ำ แต่เป็นก๊าซที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงในห้องพิเศษ

โครงสร้างและการทำงานของกังหันแก๊สคล้ายกับกังหันไอน้ำ นอกจากนี้ยังสามารถทำงานหรือปฏิกิริยา, ลำเดี่ยว, ลำเรือหลายลำ ฯลฯ กังหันก๊าซแตกต่างจากกังหันไอน้ำเมื่อโหลดที่อุณหภูมิสูงกว่า: อุณหภูมิของก๊าซร้อนอยู่ในช่วง 700-800 ° C ความแตกต่างของอุณหภูมิจะลดลง ทรัพยากรของเวลาการทำงานของกังหันก๊าซ

ขึ้นอยู่กับวิธีการอัดอากาศและการก่อตัวของก๊าซร้อน โรงงานกังหันก๊าซที่มีห้องเผาไหม้และหน่วยกังหันก๊าซที่มี เครื่องกำเนิดก๊าซลูกสูบฟรี(สพค). คุณภาพเชิงลบของกังหันก๊าซคือการสูญเสียความร้อนจำนวนมากระหว่างการกำจัดก๊าซไอเสีย

วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพของกังหันแก๊สคือการใช้ความร้อนของไอเสียเพื่อให้ความร้อนแก่อากาศที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้ซึ่งเรียกว่าการฟื้นฟู

การใช้การฟื้นฟูด้วยการบีบอัดอากาศแบบสองขั้นตอนพร้อมกันช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการติดตั้งได้ถึง 28-30% กังหันก๊าซดังกล่าวใช้เป็นโรงไฟฟ้าสำหรับเรือ

ในโรงงานกังหันก๊าซในเรือที่มีห้องเผาไหม้ (รูปที่ 69) อากาศในชั้นบรรยากาศจะถูกดูดเข้าไป บีบอัดโดยคอมเพรสเซอร์ ความดันต่ำ 1 ตั้งอยู่บนเพลาเดียวกันกับกังหันก๊าซ 5 และถูกส่งไปยังเครื่องทำความเย็น 2 ระบายความร้อนด้วยน้ำทะเล อากาศเย็นจะเข้าสู่คอมเพรสเซอร์แรงดันสูง 3 ซึ่งจะถูกบีบอัดอีกครั้งให้มีความดันสูงขึ้น หลังจากนั้นจะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องกำเนิดใหม่ 4 จากจุดที่มันถูกทำให้ร้อนโดยก๊าซไอเสียและเข้าไปในห้องเผาไหม้ 6 โดยที่ เชื้อเพลิงที่จัดหามานั้นมอดไหม้ ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะขยายตัวในกังหันก๊าซ 5 และผ่านเครื่องกำเนิดใหม่โดยให้ความร้อนบางส่วนกับอากาศในนั้น ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศหรือใช้ในหม้อไอน้ำความร้อนทิ้ง

ข้าว. 69. แผนผังของโรงงานกังหันก๊าซที่มีการฟื้นฟูและการบีบอัดอากาศแบบสองขั้นตอน

พลังงานที่พัฒนาขึ้นในกังหันแก๊สไม่ได้ถูกใช้อย่างเต็มที่ตามวัตถุประสงค์หลัก แต่บางส่วนถูกใช้ไปกับการขับคอมเพรสเซอร์ ในการสตาร์ทกังหันแก๊ส จะต้องคลายเกลียวโดยการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้า

โรงงานกังหันก๊าซที่มีเครื่องกำเนิดก๊าซแบบลูกสูบอิสระ (SPGG) คือกังหันที่ใช้งานอยู่หรือกังหันไอพ่นและกระบอกสูบดีเซลที่เชื้อเพลิงถูกเผาไหม้ โรงงานกังหันก๊าซร่วมกับ SGSG แสดงในรูปที่ 70.

กระบอกสูบ SPGG 1 มีลูกสูบทำงานสองตัว 2 บนแกนเดียวกันกับลูกสูบของคอมเพรสเซอร์ 3 เมื่อส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงที่จ่ายผ่านหัวฉีด 11 ถูกเผา ก๊าซในกระบอกสูบจะขยายตัวและผลักลูกสูบออกจากกัน สูญญากาศถูกสร้างขึ้นในช่อง 6 ของกระบอกสูบคอมเพรสเซอร์ 5 และอากาศในชั้นบรรยากาศถูกดูดผ่านวาล์ว 7 ในขณะเดียวกัน อากาศจะถูกบีบอัดในช่องของกระบอกสูบคอมเพรสเซอร์ 4 ตัว และลูกสูบที่ทำงานจะกลับสู่ตำแหน่งเดิม

เมื่อลูกสูบในกระบอกสูบแยกออกจากกันหน้าต่างไอเสีย 9 จะเปิดขึ้นก่อนจากนั้นหน้าต่าง 10 จะถูกพัดผ่าน ก๊าซไอเสียเข้าสู่เครื่องรับ 8 ผ่านทางหน้าต่างไอเสียและจากที่นั่นไปยังกังหันก๊าซ 12

ระหว่างจังหวะย้อนกลับของลูกสูบคอมเพรสเซอร์ หน้าต่างระบายไอเสียและช่องระบายจะปิด อากาศจากช่อง 6 จะถูกฉีดเข้าไปในตัวรับการระบาย และอากาศในกระบอกสูบทำงานจะถูกบีบอัด เมื่อสิ้นสุดการบีบอัด อุณหภูมิของอากาศจะสูงขึ้นและเชื้อเพลิงที่หัวฉีดจะจุดระเบิดในขณะนั้น วงจรใหม่ของการทำงานของเครื่องกำเนิดก๊าซแบบลูกสูบอิสระเริ่มต้นขึ้น

ประสิทธิภาพประสิทธิผลของโรงงานกังหันก๊าซแบบผสมผสานกับ SGSG เข้าใกล้ 40% ซึ่งทำให้ได้เปรียบในการติดตั้งบนเรือ โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซที่มี SGSG มีแนวโน้มที่ดีและจะใช้กันอย่างแพร่หลายบนเรือเป็นเครื่องยนต์หลัก

ข้าว. 70. แผนผังของโรงงานกังหันก๊าซพร้อมเครื่องกำเนิดก๊าซแบบลูกสูบอิสระ (SPGG)

การติดตั้งนิวเคลียร์ในทะเลถูกใช้เพื่อสร้างพลังงานความร้อนอันเป็นผลมาจากการแตกตัวของนิวเคลียสขององค์ประกอบฟิชไซล์ ซึ่งเกิดขึ้นในอุปกรณ์ที่เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เรือที่มีการติดตั้งดังกล่าวมีช่วงการล่องเรือที่ไม่ จำกัด

พลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันเมื่อใช้ยูเรเนียม 1 กิโลกรัมมีค่าเท่ากับพลังงานที่ได้จากการเผาน้ำมันเชื้อเพลิง 1,400 ตันโดยประมาณ ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในแต่ละวันบนเรือขนส่งอยู่ที่ประมาณสิบกรัมเท่านั้น ระยะเวลาการเปลี่ยนชิ้นส่วนเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์บนเรือคือสองถึงสามปี แม้ว่าการติดตั้งนิวเคลียร์จะมีน้ำหนักมาก ซึ่งเกิดจากน้ำหนักที่มากของการป้องกันทางชีวภาพ แต่ความสามารถในการบรรทุกของเรือที่มีการติดตั้งนิวเคลียร์นั้นมากกว่าความสามารถในการบรรทุกของเรือที่มีขนาดเท่ากันกับโรงไฟฟ้าทั่วไป ความสามารถในการบรรทุกที่เพิ่มขึ้นของเรือเหล่านี้เกิดจากการขาดเชื้อเพลิงทั่วไป

เพื่อเพิ่มความเร็วของเรือ การใช้การติดตั้งที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานนิวเคลียร์นั้นมีประโยชน์ในเชิงเศรษฐกิจ ช่วยให้คุณเพิ่มพลังของโรงไฟฟ้าโดยไม่ต้องเพิ่มน้ำหนักมากนัก ข้อได้เปรียบที่สำคัญของการติดตั้งนิวเคลียร์บนเรือคือการไม่ต้องการอากาศระหว่างการทำงาน คุณสมบัตินี้ช่วยแก้ปัญหาการเคลื่อนที่ในระยะยาวของเรือใต้น้ำ ดังที่คุณทราบ เรือที่ว่ายน้ำใต้น้ำในสภาพแวดล้อมที่เป็นเนื้อเดียวกัน มีแรงต้านน้อยกว่าเรือผิวน้ำ ดังนั้น ด้วยกำลังเครื่องยนต์ที่เท่ากัน เรือจึงสามารถเข้าถึงความเร็วสูงได้ การขนส่งใต้น้ำที่มีการกระจัดขนาดใหญ่สามารถทำกำไรได้มากกว่าเรือผิวน้ำที่มีระวางเดียวกัน

ในฐานะที่เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ในเรือสมัยใหม่ ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะเทียมที่มีไอโซโทป U 235 ในปริมาณ 3-5% ถูกนำมาใช้

ส่วนของเครื่องปฏิกรณ์ที่เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่เรียกว่าแกนกลาง สารพิเศษถูกนำเข้าสู่โซนนี้ - ตัวปรับนิวตรอนซึ่งจะทำให้การเคลื่อนที่ของนิวตรอนช้าลงตามความเร็วของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ใช้น้ำธรรมดา (H 2 0) น้ำมวลหนัก (D 2 0) เบริลเลียมหรือกราไฟต์เป็นตัวกลั่นกรอง

ตามประเภทของแกน เครื่องปฏิกรณ์แบ่งออกเป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน ในเครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน เชื้อเพลิงนิวเคลียร์และโมเดอเรเตอร์เป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน ในเครื่องปฏิกรณ์ต่างชนิดกัน เชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะอยู่ในโมเดอเรเตอร์ในรูปของแท่งหรือแผ่นที่เรียกว่าองค์ประกอบเชื้อเพลิง ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบเรือใช้เพียงประเภทเดียว - เครื่องปฏิกรณ์ต่างกัน

เมื่อเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ พลังงานประมาณ 80% จะถูกแปลงเป็นความร้อน และ 20% จะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของรังสี (a, b และ y) รังสี a- และ b ไม่ก่อให้เกิดอันตรายเป็นพิเศษ แต่รังสีวายและรังสีนิวตรอนซึ่งมีกำลังทะลุทะลวงสูงทำให้เกิดรังสีทุติยภูมิในวัสดุหลายชนิด ด้วยรังสีนี้ทำให้เกิดโรคร้ายแรงในร่างกายมนุษย์ เพื่อป้องกันรังสีดังกล่าว โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ต้องมีการป้องกันที่เชื่อถือได้ ซึ่งเรียกว่าทางชีวภาพ การป้องกันทางชีวภาพมักทำจากโลหะ น้ำ และคอนกรีต มีขนาดและน้ำหนักที่สำคัญ

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทางทะเลที่ทรงพลังและมีความก้าวหน้าทางเทคนิคที่สุดบนเรือพลเรือนคือโรงไฟฟ้าบนเรือตัดน้ำแข็งเลนิน ซึ่งเป็นเรือตัดน้ำแข็งที่ทรงพลังที่สุดในโลก

พลังของกังหันทั้งสี่คือ 44,000 ลิตร กับ.

โรงไฟฟ้าหลักของเรือตัดน้ำแข็ง "เลนิน" สร้างขึ้นตามรูปแบบต่อไปนี้ (รูปที่ 71) เรือตัดน้ำแข็งมีเครื่องปฏิกรณ์สามเครื่อง 1 พร้อมตัวปรับแรงดัน 2 ในวงจรปฐมภูมิ ผู้ดูแลและน้ำหล่อเย็นคือน้ำธรรมดาภายใต้แรงดันประมาณ 200 atm น้ำของเครื่องปฏิกรณ์ถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดไอน้ำ 3 ที่อุณหภูมิประมาณ 325 ° C โดยปั๊มไฟฟ้าหมุนเวียน 4 ในเครื่องกำเนิดไอน้ำไอน้ำจะได้รับจากวงจรที่สองที่ความดัน 29 atm และอุณหภูมิ 310 ° C ซึ่ง ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันไอน้ำสี่เครื่อง 5. ไอน้ำไอเสียผ่านคอนเดนเซอร์ 6 ในรูปของคอนเดนเสทและถูกใช้งานอีกครั้งโดยทำงานเป็นวงจรปิด

เครื่องปฏิกรณ์ เครื่องกำเนิดไอน้ำ และปั๊มหลักล้อมรอบด้วยการป้องกันทางชีวภาพจากชั้นน้ำและแผ่นเหล็กหนา 300-420 มม.

เครื่องยนต์ turbojet ทางทะเลใช้ในเรือไฮโดรฟอยล์หรือเรือวัตถุประสงค์พิเศษ แผนภาพทั่วไปของเครื่องยนต์ turbojet แสดงไว้ในรูปที่ 72.

ข้าว. 71. โครงการ โรงไฟฟ้าเรือตัดน้ำแข็ง "เลนิน"

เมื่อเครื่องยนต์เคลื่อนไปทางซ้าย (ตามลูกศร A) อากาศจะเข้าสู่ตัวเรือนและถูกอัดโดยเทอร์โบชาร์จเจอร์ 1 อากาศอัดจะถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้ 2 ซึ่งเชื้อเพลิงที่จ่ายไปพร้อมกันจะถูกเผาไหม้ จากห้องที่ 2 ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้จะถูกส่งไปยังกังหันแก๊ส 3 ในกังหัน ก๊าซจะขยายตัวบางส่วน จึงทำงานเพื่อขับเคลื่อนเทอร์โบชาร์จเจอร์ การขยายตัวของก๊าซเพิ่มเติมเกิดขึ้นในหัวฉีด 4 ซึ่งหนีออกสู่ชั้นบรรยากาศด้วยความเร็วสูง ปฏิกิริยาของไอพ่นที่ไหลออกช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเคลื่อนที่ของเรือ

โรงงานกังหันไอน้ำที่ทำงานในวงจรของ Walther ถูกนำมาใช้กับเรือดำน้ำของเยอรมันในสงครามโลกครั้งที่สองเพื่อเพิ่มความเร็วในขณะที่จมอยู่ใต้น้ำ เรือที่ติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถพัฒนาความเร็วใต้น้ำสูงเป็นเวลา 5-6 ชั่วโมง สูงถึง 22-25 นอต

สารออกซิไดซ์ในวัฏจักรนี้คือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สูง (80%) ซึ่งเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาจะสลายตัวในห้องพิเศษเป็นไอน้ำและออกซิเจนและปล่อยความร้อนจำนวนมากออกมา ในห้องเผาไหม้ เชื้อเพลิงเหลวถูกเผาด้วยออกซิเจนพร้อมกับฉีดน้ำจืดเข้าไปในที่เดียวกัน พลังงานของส่วนผสมของไอน้ำกับก๊าซที่มีความดันสูงและอุณหภูมิสูงถูกนำมาใช้ในกังหันไอน้ำ ส่วนผสมของไอก๊าซที่ใช้แล้วถูกทำให้เย็นลงในคอนเดนเซอร์ ซึ่งไอน้ำจะเปลี่ยนเป็นน้ำและเข้าสู่ระบบน้ำป้อนอีกครั้ง และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูกสูบลงน้ำ

ข้อเสียเปรียบหลักของการติดตั้งเหล่านี้คือระยะการแล่นเรือสั้นของเรือที่มีความเร็วสูงสุด อันตรายจากไฟไหม้ที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากมีไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จำนวนมากบนเรือ การพึ่งพาการทำงานปกติกับความลึกของการดำน้ำ และค่าใช้จ่ายสูง ของทั้งการติดตั้งเองและการทำงานของมัน

ในอังกฤษในช่วงหลังสงครามเรือดำน้ำ Exilorer ถูกสร้างขึ้นด้วยโรงไฟฟ้าประเภทนี้ ในระหว่างการทดสอบ มีการพิจารณาว่าต้นทุนของหนึ่งชั่วโมงการทำงานเทียบเท่ากับราคาทองคำ 12.5 กิโลกรัม

ซึ่งไปข้างหน้า
สารบัญ
กลับ

กังหันความร้อนของการกระทำคงที่ซึ่งใน พลังงานความร้อนก๊าซอัดและความร้อน (โดยปกติจะเป็นผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เชื้อเพลิง) จะถูกแปลงเป็นงานหมุนเชิงกลบนเพลา เป็นองค์ประกอบโครงสร้างของเครื่องยนต์กังหันก๊าซ

ตามกฎแล้วความร้อนของก๊าซอัดเกิดขึ้นในห้องเผาไหม้ นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะให้ความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ฯลฯ เป็นครั้งแรกที่มีกังหันก๊าซปรากฏขึ้น XIX ปลายวี. ในฐานะที่เป็นเครื่องยนต์กังหันก๊าซและในแง่ของการออกแบบ พวกเขาเข้าหากังหันไอน้ำ โครงสร้าง กังหันก๊าซเป็นชุดของขอบใบมีดที่จัดเรียงอย่างเป็นระเบียบของอุปกรณ์หัวฉีดและขอบหมุนของใบพัด ซึ่งส่งผลให้เกิดส่วนการไหล ขั้นตอนกังหันเป็นเครื่องมือหัวฉีดรวมกับใบพัด สเตจประกอบด้วยสเตเตอร์ ซึ่งรวมถึงชิ้นส่วนที่อยู่นิ่ง (ตัวเรือน ใบมีดหัวฉีด แหวนหุ้ม) และโรเตอร์ ซึ่งเป็นชุดของชิ้นส่วนที่หมุนได้ (เช่น ใบพัดโรเตอร์ จาน เพลา)

การจำแนกประเภทของกังหันก๊าซนั้นดำเนินการตามหลาย ๆ อย่าง คุณสมบัติการออกแบบ: ตามทิศทางการไหลของก๊าซ จำนวนระยะ วิธีใช้ความแตกต่างของความร้อน และวิธีการจ่ายก๊าซไปยังใบพัด ในทิศทางของการไหลของก๊าซกังหันก๊าซสามารถแยกแยะได้ตามแนวแกน (ที่พบมากที่สุด) และแนวรัศมีรวมถึงเส้นทแยงมุมและเส้นสัมผัส ในกังหันก๊าซตามแนวแกน การไหลในส่วน meridional จะถูกส่งไปตามแกนทั้งหมดของกังหันเป็นส่วนใหญ่ ในทางตรงกันข้ามกังหันแนวรัศมีนั้นตั้งฉากกับแกน กังหันเรเดียลแบ่งออกเป็นศูนย์กลางและแรงเหวี่ยง ในกังหันแนวทแยง ก๊าซจะไหลในบางมุมไปยังแกนหมุนของกังหัน ใบพัดของกังหันแทนเจนต์ไม่มีใบพัด กังหันดังกล่าวใช้ที่อัตราการไหลของก๊าซต่ำมาก โดยปกติจะใช้ในเครื่องมือวัด กังหันก๊าซมีทั้งแบบเดี่ยว แบบคู่ และแบบหลายขั้นตอน

จำนวนขั้นตอนถูกกำหนดโดยปัจจัยหลายอย่าง: วัตถุประสงค์ของกังหัน, รูปแบบการออกแบบ, กำลังทั้งหมดและการพัฒนาโดยขั้นตอนเดียว, เช่นเดียวกับแรงดันตกที่ทำงาน ตามวิธีการใช้ความแตกต่างของความร้อนที่มีอยู่ กังหันที่มีระยะความเร็วจะแตกต่างกัน ซึ่งเฉพาะการไหลจะหมุนในใบพัดโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงของความดัน (กังหันที่ใช้งานอยู่) และกังหันที่มีระยะความดันซึ่งความดันจะลดลงทั้งคู่ ในอุปกรณ์หัวฉีดและบนใบพัด (เจ็ทเทอร์ไบน์) ในกังหันก๊าซบางส่วน ก๊าซจะถูกส่งไปยังใบพัดตามส่วนหนึ่งของเส้นรอบวงของอุปกรณ์หัวฉีดหรือตามเส้นรอบวงทั้งหมด

ในกังหันหลายขั้นตอน กระบวนการแปลงพลังงานประกอบด้วยกระบวนการต่อเนื่องหลายขั้นตอนในแต่ละขั้นตอน ก๊าซที่ถูกบีบอัดและให้ความร้อนจะถูกส่งไปยังช่องอินเตอร์เบลดของอุปกรณ์หัวฉีดที่ความเร็วเริ่มต้น ซึ่งในกระบวนการขยายตัว ส่วนหนึ่งของการลดลงของความร้อนที่มีอยู่จะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ของไอพ่นที่ไหลออก การขยายตัวเพิ่มเติมของก๊าซและการเปลี่ยนความร้อนที่ลดลงเป็นงานที่มีประโยชน์เกิดขึ้นในช่องใบพัดของใบพัด การไหลของก๊าซที่กระทำต่อใบพัดสร้างแรงบิดบนเพลาหลักของกังหัน ในกรณีนี้ ความเร็วสัมบูรณ์ของก๊าซจะลดลง ยิ่งความเร็วนี้ต่ำลง พลังงานก๊าซส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นงานเชิงกลบนเพลากังหัน

ประสิทธิภาพแสดงถึงประสิทธิภาพของกังหันก๊าซ ซึ่งเป็นอัตราส่วนของงานที่ถูกกำจัดออกจากเพลาต่อพลังงานก๊าซที่มีอยู่ด้านหน้าของกังหัน ประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพของกังหันหลายขั้นตอนที่ทันสมัยค่อนข้างสูงและสูงถึง 92-94%

หลักการทำงานของกังหันก๊าซมีดังต่อไปนี้: ก๊าซถูกฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยคอมเพรสเซอร์ ผสมกับอากาศ ก่อให้เกิดส่วนผสมของเชื้อเพลิงและถูกจุดไฟ ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเผาไหม้ที่มีอุณหภูมิสูง (900-1200 °C) จะผ่านใบพัดหลายแถวที่ติดตั้งอยู่บนเพลาเทอร์ไบน์และทำให้เทอร์ไบน์หมุน ได้รับ พลังงานกลเพลาจะถูกส่งผ่านกระปุกเกียร์ไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้า

พลังงานความร้อนก๊าซที่ออกจากกังหันจะเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน นอกจากนี้ แทนที่จะผลิตกระแสไฟฟ้า พลังงานกลของกังหันยังสามารถใช้เพื่อควบคุมปั๊ม คอมเพรสเซอร์ ฯลฯ ต่างๆ เชื้อเพลิงที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับกังหันก๊าซคือก๊าซธรรมชาติ แม้ว่าจะไม่รวมความเป็นไปได้ในการใช้เชื้อเพลิงก๊าซประเภทอื่น . แต่ในขณะเดียวกัน กังหันก๊าซนั้นไม่แน่นอนและต้องการคุณภาพการเตรียมที่สูง (จำเป็นต้องมีการรวมเชิงกลบางอย่าง ความชื้น)

อุณหภูมิของก๊าซที่ออกจากกังหันคือ 450-550 °С อัตราส่วนเชิงปริมาณของพลังงานความร้อนต่อพลังงานไฟฟ้าในกังหันก๊าซมีตั้งแต่ 1.5: 1 ถึง 2.5: 1 ซึ่งทำให้สามารถสร้างระบบโคเจนเนอเรชั่นที่แตกต่างกันตามประเภทของสารหล่อเย็น:

1) การใช้โดยตรง (โดยตรง) ของไอเสียร้อน;
2) การผลิตไอน้ำแรงดันต่ำหรือปานกลาง (8-18 กก./ตร.ซม.2) ในหม้อไอน้ำภายนอก
3) การผลิตน้ำร้อน (ดีกว่าเมื่ออุณหภูมิที่ต้องการเกิน 140 °C)
4) การผลิตไอน้ำแรงดันสูง

นักวิทยาศาสตร์โซเวียต B. S. Stechkin, G. S. Zhiritsky, N. R. Briling, V. V. Uvarov, K. V. Kholshchevikov, I. I. Kirillov และคนอื่น ๆ มีส่วนสนับสนุนอย่างมากในการพัฒนากังหันก๊าซสำหรับกังหันแก๊ส N. R. Briling, V. V. Uvarov, K. V. Kholshchevikov, I. I. Kirillov และอื่น ๆ บริษัทต่างๆ (Swiss Brown-Boveri ซึ่ง A. Stodola นักวิทยาศาสตร์ชื่อดังชาวสโลวักทำงานอยู่ และ Sulzer, American General Electric เป็นต้น)

ในอนาคตการพัฒนากังหันแก๊สขึ้นอยู่กับความเป็นไปได้ในการเพิ่มอุณหภูมิของแก๊สที่หน้ากังหัน นี่เป็นเพราะการสร้างวัสดุทนความร้อนใหม่และระบบระบายความร้อนที่เชื่อถือได้สำหรับใบพัดพร้อมการปรับปรุงเส้นทางการไหลที่สำคัญ ฯลฯ

ต้องขอบคุณการเปลี่ยนแปลงที่แพร่หลายในทศวรรษที่ 1990 ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงหลักในการผลิตกระแสไฟฟ้า กังหันก๊าซได้ครอบครองส่วนสำคัญของตลาด แม้ว่า ประสิทธิภาพสูงสุดอุปกรณ์มีความจุตั้งแต่ 5 MW ขึ้นไป (สูงสุด 300 MW) ผู้ผลิตบางรายผลิตรุ่นในช่วง 1-5 MW

กังหันก๊าซใช้ในการบินและโรงไฟฟ้า

• ก่อนหน้านี้: เครื่องวิเคราะห์ก๊าซ
• กำลังติดตาม: เครื่องยนต์แก๊ส

หมวดหมู่:อุตสาหกรรมใน G

กังหันคืออุปกรณ์หมุนใดๆ ที่ใช้พลังงานของของไหลทำงาน (ของไหล) ที่เคลื่อนที่เพื่อผลิตงาน ของไหลกังหันทั่วไป ได้แก่ ลม น้ำ ไอน้ำ และฮีเลียม กังหันลมและโรงไฟฟ้าพลังน้ำใช้กังหันมานานหลายทศวรรษเพื่อเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและผลิตพลังงานสำหรับอุตสาหกรรมและที่อยู่อาศัย กังหันธรรมดาเป็นที่รู้จักกันมานานแล้ว กังหันตัวแรกปรากฏขึ้นในสมัยกรีกโบราณ

อย่างไรก็ตามในประวัติศาสตร์ของการผลิตไฟฟ้ากังหันก๊าซนั้นปรากฏตัวขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ กังหันก๊าซที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกเริ่มผลิตกระแสไฟฟ้าในเมือง Neuchatel ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ในปี 1939 ได้รับการพัฒนาโดยบริษัท Brown Boveri กังหันแก๊สเครื่องแรกที่ใช้ขับเคลื่อนเครื่องบินก็เดินเครื่องในปี 1939 ในเยอรมนี โดยใช้กังหันแก๊สที่ออกแบบโดย Hans P. von Ohain ในอังกฤษช่วงทศวรรษ 1930 การประดิษฐ์และออกแบบกังหันก๊าซโดย Frank Whittle นำไปสู่การบินด้วยกังหันครั้งแรกในปี 1941

รูปที่ 1 แผนผังของกังหันอากาศยาน (a) และกังหันก๊าซสำหรับใช้ภาคพื้นดิน (b)

คำว่า "กังหันก๊าซ" ทำให้เข้าใจผิดได้ง่าย เพราะสำหรับหลายๆ คนแล้ว หมายถึงเครื่องยนต์กังหันที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิง ในความเป็นจริงแล้ว กังหันแก๊ส (แสดงในแผนผังในรูปที่ 1) มีคอมเพรสเซอร์ที่จ่ายและอัดแก๊ส (โดยปกติจะเป็นอากาศ); ห้องเผาไหม้ ซึ่งการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงให้ความร้อนแก่ก๊าซอัดและตัวกังหันเอง ซึ่งจะดึงพลังงานจากการไหลของก๊าซร้อนอัด พลังงานนี้เพียงพอสำหรับจ่ายไฟให้กับคอมเพรสเซอร์และยังคงอยู่สำหรับการใช้งานที่เป็นประโยชน์ กังหันแก๊สเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ที่ใช้การเผาไหม้เชื้อเพลิงอย่างต่อเนื่องเพื่อผลิตงานที่เป็นประโยชน์ ในกรณีนี้ กังหันจะแตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบคาร์บูเรเตอร์หรือดีเซล ซึ่งกระบวนการเผาไหม้จะไม่ต่อเนื่อง

เนื่องจากการใช้กังหันก๊าซเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2482 พร้อมกันในอุตสาหกรรมพลังงานและการบิน จึงใช้ชื่อที่แตกต่างกันสำหรับกังหันก๊าซการบินและบนบก กังหันก๊าซการบินเรียกว่า turbojet หรือ เครื่องยนต์เจ็ท, และเครื่องเทอร์ไบน์แก๊สอื่นๆ เรียกว่า เครื่องยนต์แก๊สเทอร์ไบน์ ใน ภาษาอังกฤษมีชื่อมากขึ้นสำหรับเครื่องยนต์ที่คล้ายกันโดยทั่วไปเหล่านี้

การใช้กังหันก๊าซ

ในเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทของเครื่องบิน พลังงานจากกังหันจะขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ที่ดึงอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์ ก๊าซร้อนที่ออกจากกังหันจะถูกขับออกสู่ชั้นบรรยากาศผ่านทางหัวฉีดไอเสีย ซึ่งสร้างแรงขับ บนมะเดื่อ 1a แสดงไดอะแกรมของเครื่องยนต์ turbojet

รูปที่ 2 แผนผังแสดงเครื่องยนต์ turbojet ของเครื่องบิน

เครื่องยนต์ turbojet ทั่วไปแสดงในรูปที่ 2. เครื่องยนต์ดังกล่าวสร้างแรงขับจาก 45 กก. ถึง 45,000 กก. โดยมีน้ำหนักตาย 13 กก. ถึง 9,000 กก. เครื่องยนต์ที่เล็กที่สุดขับเคลื่อนขีปนาวุธร่อน เครื่องบินที่ใหญ่ที่สุด - ขนาดใหญ่ กังหันก๊าซในรูป 2 เป็นเครื่องยนต์ turbofan ที่มีคอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่ แรงขับถูกสร้างขึ้นทั้งจากอากาศที่ถูกดูดเข้าโดยคอมเพรสเซอร์และอากาศที่ผ่านตัวเทอร์ไบน์ เครื่องยนต์มีขนาดใหญ่และสามารถสร้างแรงขับสูงที่ความเร็วบินต่ำ จึงเหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องบินพาณิชย์ เครื่องยนต์ turbojet ไม่มีพัดลมและสร้างแรงขับด้วยอากาศที่ผ่านเส้นทางก๊าซอย่างสมบูรณ์ เครื่องยนต์ Turbojet มีขนาดส่วนหน้าเล็กและให้แรงขับสูงสุดที่ ความเร็วสูงทำให้เหมาะสมที่สุดสำหรับใช้ในเครื่องบินรบ

ในกังหันก๊าซที่ไม่ใช่การบิน พลังงานส่วนหนึ่งจากกังหันจะถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ พลังงานที่เหลือ - "พลังงานที่มีประโยชน์" จะถูกลบออกจากเพลากังหันที่อุปกรณ์การใช้พลังงาน เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือใบพัดของเรือ

กังหันก๊าซบนบกทั่วไปแสดงไว้ในรูปที่ 3. การติดตั้งดังกล่าวสามารถผลิตพลังงานได้ตั้งแต่ 0.05 MW ถึง 240 MW การตั้งค่าที่แสดงในรูป 3 เป็นแก๊สเทอร์ไบน์ที่ได้มาจากเครื่องบินแต่เบากว่า หน่วยที่หนักกว่าได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานภาคพื้นดินและเรียกว่ากังหันอุตสาหกรรม ในขณะที่กังหันที่ได้จากเครื่องบินกำลังถูกใช้เป็นเครื่องกำเนิดพลังงานหลักมากขึ้นเรื่อยๆ แต่ส่วนใหญ่ยังคงใช้เป็นเครื่องอัดสำหรับสูบก๊าซธรรมชาติ ส่งกำลังให้กับเรือ และใช้เป็นเครื่องกำเนิดพลังงานเพิ่มเติมในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุด เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันก๊าซสามารถเปิดได้อย่างรวดเร็ว โดยจ่ายพลังงานเมื่อจำเป็นที่สุด

รูปที่ 3 กังหันก๊าซแบบขั้นตอนเดียวที่เรียบง่ายที่สุดบนบก ตัวอย่างเช่นในด้านพลังงาน 1 - คอมเพรสเซอร์ 2 - ห้องเผาไหม้ 3 - กังหัน

ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของกังหันแก๊สคือ:

1. สามารถผลิตพลังงานได้มากด้วยขนาดและน้ำหนักที่ค่อนข้างเล็ก
2. กังหันแก๊สทำงานในโหมดการหมุนคงที่ ซึ่งแตกต่างจากเครื่องยนต์ลูกสูบที่ทำงานด้วยโหลดที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังนั้นกังหันจึงมีอายุการใช้งานยาวนานและต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย
3. แม้ว่ากังหันก๊าซจะสตาร์ทโดยใช้อุปกรณ์ช่วย เช่น มอเตอร์ไฟฟ้าหรือกังหันก๊าซอื่น การสตาร์ทจะใช้เวลาไม่กี่นาที สำหรับการเปรียบเทียบ เวลาเริ่มต้นของกังหันไอน้ำจะวัดเป็นชั่วโมง
4. กังหันก๊าซสามารถใช้เชื้อเพลิงได้หลายชนิด โดยทั่วไปแล้วกังหันบนบกขนาดใหญ่จะใช้ก๊าซธรรมชาติ ในขณะที่กังหันสำหรับการบินมักจะใช้การกลั่นด้วยแสง (น้ำมันก๊าด) สามารถใช้น้ำมันดีเซลหรือน้ำมันเตาที่ผ่านการบำบัดเป็นพิเศษได้ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ก๊าซที่ติดไฟได้จากกระบวนการไพโรไลซิส การแปรสภาพเป็นแก๊ส และการกลั่นน้ำมัน ตลอดจนก๊าซชีวภาพ
5. โดยทั่วไปแล้ว กังหันแก๊สจะใช้อากาศในบรรยากาศเป็นสารทำงาน เมื่อผลิตกระแสไฟฟ้า กังหันก๊าซไม่จำเป็นต้องใช้น้ำหล่อเย็น (เช่น น้ำ)

ในอดีต หนึ่งในข้อเสียเปรียบหลักของกังหันก๊าซคือประสิทธิภาพต่ำเมื่อเทียบกับ ICE อื่นๆ หรือ กังหันไอน้ำโรงไฟฟ้า. อย่างไรก็ตาม ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา การปรับปรุงในการออกแบบได้เพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนจาก 18% ในปี 1939 บนเครื่องกังหันก๊าซ Neuchatel เป็นประสิทธิภาพปัจจุบันที่ 40% ในการทำงานแบบวงจรธรรมดา และประมาณ 55% ในรอบการทำงานแบบผสมผสาน (รายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง) . ในอนาคต ประสิทธิภาพของกังหันก๊าซจะเพิ่มมากขึ้น โดยคาดว่าประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นเป็น 45-47% ในรอบอย่างง่ายและสูงถึง 60% ในรอบรวม ประสิทธิภาพที่คาดหวังเหล่านี้สูงกว่าเครื่องยนต์ทั่วไปอื่นๆ เช่น กังหันไอน้ำอย่างมาก

รอบกังหันก๊าซ

แผนภาพลำดับแสดงสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่ออากาศเข้า ผ่านเส้นทางก๊าซ และออกจากกังหันก๊าซ โดยปกติแล้ว ไซโคลแกรมจะแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณอากาศและความดันของระบบ บนมะเดื่อ 4a แสดงวัฏจักรเบรย์ตัน ซึ่งแสดงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของปริมาตรคงที่ของอากาศที่ไหลผ่านกังหันก๊าซระหว่างการทำงาน พื้นที่สำคัญของไซโคแกรมนี้ยังแสดงในแผนผังของกังหันก๊าซในรูปที่ 4ข.

รูปที่ 4a แผนภาพวัฏจักรของเบรย์ตัน พิกัด P-Vสำหรับของเหลวทำงาน แสดงการไหลของงาน (W) และความร้อน (Q)

รูปที่ 4b ภาพประกอบแผนผังของกังหันก๊าซแสดงจุดต่างๆ จากแผนภาพวัฏจักรเบรย์ตัน

อากาศถูกบีบอัดจากจุดที่ 1 ไปยังจุดที่ 2 ความดันของแก๊สจะเพิ่มขึ้นในขณะที่ปริมาตรของแก๊สลดลง จากนั้นอากาศจะถูกทำให้ร้อนที่ความดันคงที่จากจุดที่ 2 ไปยังจุดที่ 3 ความร้อนนี้เกิดจากเชื้อเพลิงที่ถูกนำเข้าไปในห้องเผาไหม้และเผาไหม้อย่างต่อเนื่อง

อากาศอัดร้อนจากจุดที่ 3 เริ่มขยายตัวระหว่างจุดที่ 3 และ 4 ความดันและอุณหภูมิในช่วงนี้จะลดลง และปริมาตรของก๊าซจะเพิ่มขึ้น ในเครื่องยนต์ในรูป 4b ซึ่งแสดงโดยการไหลของก๊าซจากจุดที่ 3 ผ่านกังหันไปยังจุดที่ 4 ซึ่งก่อให้เกิดพลังงานที่สามารถนำไปใช้ได้ ในรูป 1a การไหลถูกชี้นำจากจุดที่ 3" ไปยังจุดที่ 4 ผ่านหัวฉีดทางออกและสร้างแรงขับ "งานที่มีประโยชน์" ในรูป 4a แสดงโดยเส้นโค้ง 3'-4 นี่คือพลังงานที่สามารถขับเคลื่อนเพลาขับของ a กังหันกราวด์หรือสร้างแรงขับให้กับเครื่องยนต์ของเครื่องบิน Cycle Brighton สิ้นสุดในรูปที่ 4 ด้วยกระบวนการที่ปริมาตรและอุณหภูมิของอากาศลดลงเมื่อความร้อนถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ

รูปที่ 5 ระบบลูปปิด

กังหันแก๊สส่วนใหญ่ทำงานในโหมดวงจรเปิด ในวงจรเปิด อากาศจะถูกดึงมาจากบรรยากาศ (จุดที่ 1 ในรูปที่ 4a และ 4b) และถูกขับกลับไปสู่บรรยากาศที่จุดที่ 4 ดังนั้นก๊าซร้อนจะถูกทำให้เย็นลงในบรรยากาศหลังจากที่หมดจากเครื่องยนต์ ในกังหันก๊าซที่ทำงานในวงจรปิด สารทำงาน (ของเหลวหรือก๊าซ) จะถูกใช้อย่างต่อเนื่องเพื่อทำให้ก๊าซไอเสียเย็นลง (ที่จุด 4) ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (แสดงในแผนผังในรูปที่ 5) และถูกส่งไปยังทางเข้าของคอมเพรสเซอร์ . เนื่องจากมีการใช้วอลลุ่มปิดด้วย จำนวนจำกัดก๊าซเทอร์ไบน์แบบปิดไม่ใช่เครื่องยนต์สันดาปภายใน ในระบบวงจรปิด การเผาไหม้ไม่สามารถคงอยู่ได้ และห้องเผาไหม้แบบเดิมจะถูกแทนที่ด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำรองที่ให้ความร้อนแก่อากาศอัดก่อนที่จะเข้าสู่กังหัน ความร้อนมาจากแหล่งภายนอก เช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เตาเผาฟลูอิไดซ์เบดที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง หรือแหล่งความร้อนอื่นๆ มีการเสนอให้ใช้กังหันก๊าซแบบปิดในเที่ยวบินไปยังดาวอังคารและเที่ยวบินอวกาศระยะยาวอื่นๆ

กังหันแก๊สที่ออกแบบและใช้งานตามวัฏจักร Bryson (รูปที่ 4) เรียกว่ากังหันแก๊สวัฏจักรอย่างง่าย กังหันแก๊สบนเครื่องบินส่วนใหญ่ทำงานเป็นรอบง่ายๆ เพื่อรักษาน้ำหนักและขนาดส่วนหน้าของเครื่องยนต์ให้เล็กที่สุด อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานทางบกหรือทางทะเล สามารถเพิ่มได้ อุปกรณ์เสริมเข้ากับกังหันลมอย่างง่ายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและ/หรือกำลังของเครื่องยนต์ มีการใช้การดัดแปลงสามประเภท: การสร้างใหม่ การทำความเย็นระดับกลาง และการทำความร้อนสองเท่า

การฟื้นฟูจัดให้มีการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (recuperator) ระหว่างทางของไอเสีย (จุดที่ 4 ในรูปที่ 4b) อากาศอัดจากจุดที่ 2 ในรูป 4b ถูกทำให้ร้อนบนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนโดยก๊าซไอเสียก่อนเข้าสู่ห้องเผาไหม้ (รูปที่ 6a)

หากดำเนินการสร้างใหม่อย่างดี นั่นคือประสิทธิภาพของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสูงและแรงดันตกคร่อมในนั้นน้อย ประสิทธิภาพจะมากกว่ารอบกังหันธรรมดา อย่างไรก็ตาม ควรคำนึงถึงต้นทุนของเครื่องกำเนิดใหม่ด้วย เครื่องปั่นไฟใช้ในเครื่องยนต์กังหันก๊าซในถัง Abrams M1 - หลัก รถถังต่อสู้ปฏิบัติการ "Desert Storm" และในเครื่องยนต์กังหันแก๊สทดลองของรถยนต์ กังหันก๊าซที่มีการฟื้นฟูเพิ่มประสิทธิภาพ 5-6% และประสิทธิภาพจะสูงขึ้นเมื่อทำงานภายใต้ภาระบางส่วน

อินเตอร์คูลลิ่งยังเกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน อินเตอร์คูลเลอร์ (อินเตอร์คูลเลอร์) ทำให้แก๊สเย็นลงระหว่างการบีบอัด ตัวอย่างเช่น หากคอมเพรสเซอร์ประกอบด้วยสองโมดูล แรงดันสูงและแรงดันต่ำ ควรติดตั้งอินเตอร์คูลเลอร์ระหว่างโมดูลทั้งสองเพื่อระบายความร้อนของการไหลของก๊าซและลดปริมาณงานที่ต้องใช้ในการบีบอัดในคอมเพรสเซอร์แรงดันสูง (รูปที่ 6b) สารทำความเย็นอาจเป็นอากาศในบรรยากาศ (เรียกว่าเครื่องทำความเย็นอากาศ) หรือน้ำ (เช่น น้ำทะเลในกังหันของเรือ) เป็นการง่ายที่จะแสดงให้เห็นว่ากำลังของกังหันก๊าซที่มีอินเตอร์คูลเลอร์ที่ออกแบบมาอย่างดีนั้นเพิ่มขึ้น

ความร้อนสองเท่าใช้ในกังหันและเป็นวิธีเพิ่มกำลังขับของกังหันโดยไม่ต้องเปลี่ยนการทำงานของคอมเพรสเซอร์หรือเพิ่มอุณหภูมิในการทำงานของกังหัน หากกังหันแก๊สมีสองโมดูล ความดันสูงและความดันต่ำ ก็จะใช้ฮีตเตอร์ยิ่งยวด (โดยปกติจะเป็นห้องเผาไหม้อีกห้องหนึ่ง) เพื่ออุ่นการไหลของก๊าซระหว่างกังหันความดันสูงและความดันต่ำ (รูปที่ 6c) สามารถเพิ่มกำลังขับได้ 1-3% การทำความร้อนแบบคู่ในเทอร์ไบน์ของเครื่องบินทำได้โดยการเพิ่มสารเผาไหม้หลังการเผาไหม้ที่หัวฉีดเทอร์ไบน์ สิ่งนี้จะเพิ่มการยึดเกาะ แต่เพิ่มการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงอย่างมาก

โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซพลังความร้อนร่วมมักเรียกโดยย่อว่า CCGT วงจรรวมหมายถึงโรงไฟฟ้าที่ใช้กังหันก๊าซและกังหันไอน้ำร่วมกันเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่สูงกว่าการใช้แยกกัน กังหันก๊าซขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ก๊าซไอเสียเทอร์ไบน์ถูกใช้เพื่อผลิตไอน้ำในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ไอน้ำนี้จะขับเคลื่อนกังหันไอน้ำซึ่งผลิตไฟฟ้าด้วย หากใช้ไอน้ำเพื่อให้ความร้อน โรงไฟฟ้าจะเรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในรัสเซียมักใช้ตัวย่อ CHP (Heat and Power Plant) แต่ตามกฎแล้วที่โรงงาน CHP กังหันก๊าซไม่ทำงาน แต่เป็นกังหันไอน้ำธรรมดา และไอน้ำที่ใช้แล้วจะถูกนำไปใช้เพื่อให้ความร้อน ดังนั้น CHP และ CHP จึงไม่มีความหมายเหมือนกัน บนมะเดื่อ 7 เป็นแผนภาพอย่างง่ายของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม ซึ่งแสดงเครื่องยนต์ความร้อนสองตัวที่ติดตั้งเป็นชุด เครื่องยนต์ด้านบนเป็นกังหันก๊าซ มันถ่ายโอนพลังงานไปยังเครื่องยนต์ส่วนล่าง - กังหันไอน้ำ จากนั้นกังหันไอน้ำจะถ่ายเทความร้อนไปยังคอนเดนเซอร์

รูปที่ 7 แผนผังของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม

ประสิทธิภาพของวงจรรวม \(\nu_(cc) \) สามารถแสดงด้วยนิพจน์ที่ค่อนข้างง่าย: \(\nu_(cc) = \nu_B + \nu_R - \nu_B \times \nu_R \) กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันคือผลรวมของประสิทธิภาพในแต่ละด่านลบด้วยผลงานของพวกเขา สมการนี้แสดงให้เห็นว่าเหตุใดการสร้างพลังงานร่วมจึงมีประสิทธิภาพ สมมติว่า \(\nu_B = 40%\) เป็นขอบเขตบนที่สมเหตุสมผลสำหรับประสิทธิภาพของกังหันก๊าซ Brayton ค่าประมาณที่เหมาะสมของประสิทธิภาพของกังหันไอน้ำที่ทำงานในวัฏจักรแรงคินในขั้นตอนที่สองของการผลิตไฟฟ้าร่วมคือ \(\nu_R = 30% \) เราแทนค่าเหล่านี้ลงในสมการ: \(\nu_(cc) = 0.40 + 0.30 - 0.40 \times 0.3 = 0.70 - 0.12 = 0.58 \) นั่นคือประสิทธิภาพของระบบดังกล่าวจะอยู่ที่ 58%

นี่คือขอบเขตบนสำหรับประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม ประสิทธิภาพในทางปฏิบัติจะลดลงเนื่องจากการสูญเสียพลังงานระหว่างขั้นตอนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ใช้งานได้จริงในระบบโคเจนเนอเรชั่นที่นำไปใช้งาน ปีที่แล้วได้ประสิทธิภาพ 52-58%

ส่วนประกอบของกังหันแก๊ส

การทำงานของกังหันก๊าซดีที่สุดแบ่งออกเป็นสามระบบย่อย: คอมเพรสเซอร์ ห้องเผาไหม้ และกังหัน ดังแสดงในรูป 1. ต่อไป เราจะทบทวนระบบย่อยเหล่านี้แต่ละระบบโดยสังเขป

คอมเพรสเซอร์และกังหัน

คอมเพรสเซอร์เชื่อมต่อกับกังหันด้วยเพลาร่วมเพื่อให้กังหันหมุนคอมเพรสเซอร์ได้ กังหันก๊าซเพลาเดียวมีเพลาเดียวที่เชื่อมต่อกังหันและคอมเพรสเซอร์ กังหันก๊าซแบบสองเพลา (รูปที่ 6b และ 6c) มีเพลารูปกรวยสองอัน อันที่ยาวกว่านั้นเชื่อมต่อกับคอมเพรสเซอร์แรงดันต่ำและกังหันแรงดันต่ำ โดยจะหมุนภายในเพลากลวงที่สั้นกว่าซึ่งเชื่อมต่อคอมเพรสเซอร์แรงดันสูงกับกังหันแรงดันสูง เพลาที่เชื่อมระหว่างเทอร์ไบน์กับคอมเพรสเซอร์แรงดันสูงจะหมุนเร็วกว่าเพลาของเทอร์ไบน์และคอมเพรสเซอร์แรงดันต่ำ กังหันก๊าซแบบสามเพลามีเพลาที่สามเชื่อมระหว่างกังหันและคอมเพรสเซอร์แรงดันปานกลาง

กังหันก๊าซสามารถเป็นแบบแรงเหวี่ยงหรือแนวแกน หรือใช้ร่วมกัน คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงซึ่งอากาศอัดออกรอบขอบด้านนอกของเครื่องจักรมีความน่าเชื่อถือ โดยปกติแล้วจะมีราคาถูกลง แต่จำกัดอัตราส่วนการอัดไว้ที่ 6-7 ต่อ 1 คอมเพรสเซอร์เหล่านี้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในอดีตและยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน ในกังหันก๊าซขนาดเล็ก

ในคอมเพรสเซอร์ตามแนวแกนที่มีประสิทธิภาพและประสิทธิผลมากขึ้น อากาศอัดจะไหลออกตามแกนของกลไก นี่คือประเภทเครื่องอัดแก๊สที่พบมากที่สุด (ดูรูปที่ 2 และ 3) คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงประกอบด้วยส่วนที่เหมือนกันจำนวนมาก แต่ละส่วนประกอบด้วยล้อหมุนที่มีใบพัดกังหันและล้อที่มีใบมีดตายตัว (สเตเตอร์) ส่วนต่าง ๆ ถูกจัดเรียงในลักษณะที่อากาศอัดผ่านแต่ละส่วนตามลำดับโดยให้พลังงานบางส่วนแก่แต่ละส่วน

กังหันมีการออกแบบที่เรียบง่ายกว่าคอมเพรสเซอร์ เนื่องจากการบีบอัดการไหลของก๊าซทำได้ยากกว่าการทำให้มันขยายตัวกลับ Axial Turbine เหมือนที่แสดงในรูป 2 และ 3 มีส่วนน้อยกว่าคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง มีกังหันก๊าซขนาดเล็กที่ใช้กังหันแบบแรงเหวี่ยง (ด้วยการฉีดก๊าซในแนวรัศมี) แต่กังหันตามแนวแกนเป็นส่วนใหญ่

การออกแบบและผลิตกังหันเป็นเรื่องยากเพราะจำเป็นต้องเพิ่มอายุการใช้งานของส่วนประกอบในกระแสก๊าซร้อน ปัญหาความน่าเชื่อถือในการออกแบบมีความสำคัญที่สุดในขั้นตอนแรกของกังหันซึ่งมีอุณหภูมิสูงที่สุด วัสดุพิเศษและระบบระบายความร้อนที่ซับซ้อนถูกนำมาใช้เพื่อผลิตใบพัดเทอร์ไบน์ที่ละลายที่อุณหภูมิ 980-1,040 องศาเซลเซียสในกระแสก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงถึง 1,650 องศาเซลเซียส

ห้องเผาไหม้

การออกแบบห้องเผาไหม้ที่ประสบความสำเร็จต้องเป็นไปตามข้อกำหนดหลายประการ และการออกแบบที่เหมาะสมนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทายมาตั้งแต่สมัยของกังหัน Whittle และ von Ohin ความสำคัญสัมพัทธ์ของข้อกำหนดแต่ละข้อสำหรับห้องเผาไหม้นั้นขึ้นอยู่กับการใช้งานของกังหัน และแน่นอนว่าข้อกำหนดบางอย่างขัดแย้งกัน เมื่อออกแบบห้องเผาไหม้ การประนีประนอมเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ข้อกำหนดการออกแบบส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับราคา ประสิทธิภาพ และความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของเครื่องยนต์ นี่คือรายการข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับห้องเผาไหม้:

1. ประสิทธิภาพการเผาไหม้เชื้อเพลิงสูงในทุกสภาวะการใช้งาน
2. เชื้อเพลิงเผาไหม้ต่ำและปล่อยคาร์บอนมอนอกไซด์ (คาร์บอนมอนอกไซด์) ปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ต่ำภายใต้ภาระหนัก และไม่มีการปล่อยควันที่มองเห็นได้ (ลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมให้น้อยที่สุด)
3. แรงดันตกเล็กน้อยเมื่อก๊าซผ่านเข้าไปในห้องเผาไหม้ การสูญเสียแรงดัน 3-4% เป็นแรงดันตกทั่วไป
4. การเผาไหม้ต้องคงที่ในทุกโหมดการทำงาน
5. การเผาไหม้ต้องคงที่ที่อุณหภูมิต่ำมากและความดันต่ำที่ระดับความสูงสูง (สำหรับเครื่องยนต์ของเครื่องบิน)
6. การเผาไหม้ควรสม่ำเสมอโดยไม่มีการเต้นเป็นจังหวะหรือการหยุดชะงัก
7. อุณหภูมิต้องคงที่
8. อายุการใช้งานยาวนาน (หลายพันชั่วโมง) โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับกังหันอุตสาหกรรม
9. การใช้งาน ประเภทต่างๆเชื้อเพลิง. โดยทั่วไปแล้วกังหันบนบกจะใช้เชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมันดีเซล สำหรับกังหันน้ำมันก๊าดการบิน
10. ความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางของห้องเผาไหม้ต้องตรงกับขนาดของชุดเครื่องยนต์
11. ควรรักษาต้นทุนรวมของการเป็นเจ้าของห้องเผาไหม้ให้น้อยที่สุด (ซึ่งรวมถึงต้นทุนเริ่มต้น ค่าดำเนินการ และค่าบำรุงรักษา)
12. ห้องเผาไหม้สำหรับเครื่องยนต์ของเครื่องบินต้องมีน้ำหนักขั้นต่ำ

ห้องเผาไหม้ประกอบด้วยชิ้นส่วนหลักอย่างน้อยสามส่วน ได้แก่ เปลือก ท่อเปลวไฟ และระบบหัวฉีดเชื้อเพลิง เปลือกต้องทนต่อแรงดันใช้งานและอาจเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบกังหันก๊าซ เปลือกปิดท่อเปลวไฟที่มีผนังค่อนข้างบางซึ่งมีการเผาไหม้และระบบฉีดเชื้อเพลิงเกิดขึ้น

เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ประเภทอื่น เช่น เครื่องยนต์ดีเซลและเครื่องยนต์รถยนต์แบบลูกสูบ กังหันก๊าซผลิตมลพิษทางอากาศต่อหน่วยพลังงานน้อยที่สุด ในบรรดาการปล่อยก๊าซเทอร์ไบน์ เชื้อเพลิงที่ไม่ถูกเผาไหม้ คาร์บอนมอนอกไซด์ ( คาร์บอนมอนอกไซด์) ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) และควัน แม้ว่าการมีส่วนร่วมของกังหันเครื่องบินต่อการปล่อยมลพิษทั้งหมดจะน้อยกว่า 1% แต่การปล่อยโดยตรงสู่ชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์เพิ่มขึ้นสองเท่าระหว่างละติจูด 40 และ 60 องศาเหนือ ทำให้ความเข้มข้นของโอโซนเพิ่มขึ้น 20% ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ที่เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงบินอยู่ การปล่อย NOx ทำให้เกิดการสูญเสียชั้นโอโซน ผลกระทบทั้งสองเป็นอันตราย สิ่งแวดล้อมดังนั้นการลดไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ในเครื่องยนต์อากาศยานที่ปล่อยออกมาจึงเป็นสิ่งที่จำเป็นต้องเกิดขึ้นในศตวรรษที่ 21

นี่เป็นบทความสั้นๆ ที่พยายามครอบคลุมทุกแง่มุมของการใช้งานกังหัน ตั้งแต่การบินไปจนถึงพลังงาน โดยไม่ต้องอาศัยสูตร เพื่อทำความคุ้นเคยกับหัวข้อนี้มากขึ้น ฉันขอแนะนำหนังสือ "Gas Turbine in Railway Transport" http://tapemark.narod.ru/turbo/index.html ถ้าเราข้ามบทที่เกี่ยวข้องกับลักษณะเฉพาะของการใช้กังหันไป ทางรถไฟ– หนังสือยังคงชัดเจนมาก แต่มีรายละเอียดมากขึ้น

การพัฒนากังหันก๊าซชนิดใหม่ ความต้องการก๊าซที่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงประเภทอื่น แผนขนาดใหญ่ของผู้บริโภคในภาคอุตสาหกรรมเพื่อสร้างขีดความสามารถของตนเองทำให้เกิดความสนใจเพิ่มขึ้นในการก่อสร้างกังหันก๊าซ

รตลาดรุ่นเล็กมีแนวโน้มการพัฒนาที่ดี ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าความต้องการพลังงานแบบกระจายจะเพิ่มขึ้นจาก 8% (ปัจจุบัน) เป็น 20% (ภายในปี 2563) แนวโน้มนี้อธิบายได้จากอัตราค่าไฟฟ้าที่ค่อนข้างต่ำ (ต่ำกว่าอัตราค่าไฟฟ้าจากเครือข่ายส่วนกลาง 2-3 เท่า) นอกจากนี้ ตามที่ Maxim Zagornov สมาชิกสภาสามัญกล่าวว่า “ ธุรกิจรัสเซีย", ประธานสมาคมพลังงานขนาดเล็กแห่งเทือกเขาอูราล, ผู้อำนวยการกลุ่ม บริษัท MKS, รุ่นเล็กมีความน่าเชื่อถือมากกว่าเครือข่าย: ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุบนเครือข่ายภายนอก, การจ่ายกระแสไฟฟ้าไม่หยุด . ข้อได้เปรียบเพิ่มเติมของพลังงานแบบกระจายศูนย์คือความเร็วในการเดินเครื่อง: 8-10 เดือน ซึ่งต่างจาก 2-3 ปีสำหรับการสร้างและเชื่อมต่อสายเครือข่าย

Denis Cherepanov ประธานร่วมของคณะกรรมการด้านพลังงาน Delovaya Rossiya อ้างว่าอนาคตเป็นของคนรุ่นเดียวกัน ตามคำกล่าวของ Sergei Yesyakov รองประธานคนแรกของคณะกรรมการ State Duma ด้านพลังงาน ในกรณีของพลังงานแบบกระจายในห่วงโซ่ผู้ใช้พลังงาน ผู้บริโภคคือตัวเชื่อมชี้ขาด ไม่ใช่ภาคส่วนพลังงาน ด้วยการผลิตไฟฟ้าของตนเอง ผู้บริโภคจะประกาศความจุที่จำเป็น การกำหนดค่า และแม้กระทั่งประเภทของเชื้อเพลิง ซึ่งช่วยประหยัดได้ในเวลาเดียวกันในราคาของพลังงานหนึ่งกิโลวัตต์ที่ได้รับ เหนือสิ่งอื่นใด ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าสามารถประหยัดได้มากขึ้นหากโรงไฟฟ้าทำงานในโหมดโคเจนเนอเรชั่น: พลังงานความร้อนที่ใช้แล้วจะถูกนำไปใช้เพื่อให้ความร้อน จากนั้นระยะเวลาคืนทุนของโรงไฟฟ้าที่ผลิตจะลดลงอย่างมาก

พื้นที่การกระจายพลังงานที่มีการพัฒนาอย่างแข็งขันที่สุดคือการก่อสร้างโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ พลังงานต่ำ. โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซได้รับการออกแบบสำหรับการทำงานในทุกสภาพอากาศ โดยเป็นแหล่งไฟฟ้าหลักหรือแหล่งสำรองของไฟฟ้าและความร้อนสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมและในประเทศ การใช้โรงไฟฟ้าดังกล่าวในพื้นที่ห่างไกลช่วยให้คุณประหยัดได้มากโดยลดค่าใช้จ่ายในการสร้างและใช้งานสายไฟยาวและในพื้นที่ส่วนกลาง - เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของการจ่ายไฟฟ้าและความร้อนให้กับทั้งองค์กรและองค์กรแต่ละแห่งและดินแดน โดยรวม พิจารณากังหันก๊าซและหน่วยกังหันก๊าซที่เสนอโดยผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงสำหรับการก่อสร้างโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซในตลาดรัสเซีย

ไฟฟ้าทั่วไป

โซลูชันกังหันลมของ GE มีความน่าเชื่อถือสูงและเหมาะสำหรับการใช้งานในหลากหลายอุตสาหกรรม ตั้งแต่น้ำมันและก๊าซไปจนถึงสาธารณูปโภค โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หน่วยกังหันก๊าซ GE ของตระกูล LM2500 ที่มีกำลังการผลิต 21 ถึง 33 เมกะวัตต์และประสิทธิภาพสูงถึง 39% ถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในรุ่นเล็ก LM2500 ใช้เป็นไดรฟ์เชิงกลและไดรฟ์เครื่องกำเนิดพลังงาน โดยทำงานในโรงไฟฟ้าแบบเรียบง่าย วงจรรวม โหมดโคเจนเนอเรชั่น แพลตฟอร์มนอกชายฝั่งและท่อส่ง

กว่า 40 ปีที่ผ่านมา กังหันของ GE ในซีรีส์นี้เป็นกังหันที่ขายดีที่สุดในระดับเดียวกัน โดยรวมแล้วทั่วโลกมีการติดตั้งกังหันรุ่นนี้มากกว่า 2,000 ตัว โดยมีเวลาทำงานรวมมากกว่า 75 ล้านชั่วโมง

คุณลักษณะสำคัญของกังหันลม LM2500: การออกแบบน้ำหนักเบาและกะทัดรัดสำหรับการติดตั้งที่รวดเร็วและการบำรุงรักษาที่ง่าย; การเข้าถึง พลังงานเต็มจากช่วงเวลาเปิดตัวใน 10 นาที ประสิทธิภาพสูง (ในรอบง่าย) ความน่าเชื่อถือและความพร้อมใช้งานในระดับเดียวกัน ความเป็นไปได้ของการใช้ห้องเผาไหม้เชื้อเพลิงคู่สำหรับการกลั่นและก๊าซธรรมชาติ ความเป็นไปได้ของการใช้น้ำมันก๊าด โพรเพน ก๊าซหุงต้มโค้ก เอทานอล และ LNG เป็นเชื้อเพลิง การปล่อย NOx ต่ำโดยใช้ห้องเผาไหม้ DLE หรือ SAC ปัจจัยความน่าเชื่อถือ - มากกว่า 99%; ปัจจัยความพร้อม - มากกว่า 98%; การปล่อย NOx - 15 ppm (การปรับเปลี่ยน DLE)

เพื่อให้บริการลูกค้าด้วยการสนับสนุนที่เชื่อถือได้ตลอดมา วงจรชีวิตอุปกรณ์การผลิต GE เปิดศูนย์เทคโนโลยีพลังงานเฉพาะใน Kaluga ให้บริการโซลูชั่นล้ำสมัยแก่ลูกค้าสำหรับการบำรุงรักษา การตรวจสอบ และการซ่อมแซมกังหันก๊าซ บริษัทได้นำระบบบริหารคุณภาพตาม มาตรฐาน ISO 9001.

คาวาซากิ เฮฟวี่ อินดัสทรี

บริษัทญี่ปุ่น Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) เป็นบริษัทวิศวกรรมที่มีความหลากหลาย สถานที่สำคัญในตัวเธอ โปรแกรมการผลิตถูกครอบครองโดยกังหันแก๊ส

ในปี พ.ศ. 2486 คาวาซากิได้สร้างเครื่องยนต์กังหันก๊าซเครื่องแรกของญี่ปุ่น และปัจจุบันเป็นหนึ่งในผู้นำระดับโลกที่ได้รับการยอมรับในด้านการผลิตกังหันก๊าซขนาดกลางและขนาดย่อม โดยมีการอ้างอิงสะสมสำหรับการติดตั้งมากกว่า 11,000 ครั้ง

ด้วยความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและประสิทธิภาพเป็นสำคัญ บริษัทจึงมีความก้าวหน้าอย่างมากในการพัฒนาเทคโนโลยีกังหันก๊าซและดำเนินการอย่างแข็งขัน การพัฒนาที่มีแนวโน้มรวมถึงในด้านของแหล่งพลังงานใหม่ที่เป็นทางเลือกแทนเชื้อเพลิงฟอสซิล

ด้วยประสบการณ์ที่ดีในเทคโนโลยีการแช่แข็ง เทคโนโลยีสำหรับการผลิต การจัดเก็บ และการขนส่งก๊าซเหลว คาวาซากิจึงทำการวิจัยและพัฒนาในด้านการใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงอย่างจริงจัง

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บริษัทมีต้นแบบของกังหันที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นสารเติมแต่งสำหรับเชื้อเพลิงมีเทน ในอนาคตคาดว่าจะมีกังหันซึ่งประหยัดพลังงานมากขึ้นและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอย่างแน่นอน ไฮโดรเจนจะเข้ามาแทนที่ไฮโดรคาร์บอน

GTU คาวาซากิ GPB ซีรีส์ได้รับการออกแบบมาสำหรับการทำงานของโหลดฐาน รวมถึงโครงร่างการโต้ตอบเครือข่ายทั้งแบบขนานและแบบแยก ในขณะที่ช่วงพลังงานขึ้นอยู่กับเครื่องจักรตั้งแต่ 1.7 ถึง 30 เมกะวัตต์

ในรุ่นต่างๆ มีกังหันที่ใช้การฉีดไอน้ำเพื่อลดการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย และใช้เทคโนโลยี DLE ที่ดัดแปลงโดยวิศวกรของบริษัท

ประสิทธิภาพทางไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับวงจรการผลิตและพลังงานตามลำดับ จาก 26.9% สำหรับ GPB17 และ GPB17D (กังหัน M1A-17 และ M1A-17D) เป็น 40.1% สำหรับ GPB300D (กังหัน L30A) กำลังไฟฟ้า - ตั้งแต่ 1,700 ถึง 30 120 กิโลวัตต์ พลังงานความร้อน - จาก 13,400 ถึง 8970 kJ / kWh; อุณหภูมิไอเสีย - จาก 521 ถึง 470°C; ปริมาณการใช้ไอเสีย - ตั้งแต่ 29.1 ถึง 319.4 พัน ลบ.ม. / ชม. NOx (ที่ 15% O2) - 9/15 ppm สำหรับกังหันก๊าซ M1A-17D, M7A-03D, 25 ppm สำหรับกังหัน M7A-02D และ 15 ppm สำหรับกังหัน L20A และ L30A

ในแง่ของประสิทธิภาพ กังหันก๊าซของคาวาซากิแต่ละรุ่นในระดับเดียวกันนั้นเป็นผู้นำระดับโลกหรือผู้นำคนใดคนหนึ่ง ประสิทธิภาพเชิงความร้อนโดยรวมของหน่วยพลังงานในรูปแบบโคเจนเนอเรชั่นสูงถึง 86-87% บริษัทผลิต GTU จำนวนหนึ่งในเวอร์ชันเชื้อเพลิงคู่ (เชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติและเชื้อเพลิงเหลว) พร้อมการสลับอัตโนมัติ ที่ ผู้บริโภคชาวรัสเซียวี ตอนนี้กังหันก๊าซสามรุ่นเป็นที่ต้องการมากที่สุด - GPB17D, GPB80D และ GPB180D

กังหันก๊าซของคาวาซากิมีความโดดเด่นด้วย: ความน่าเชื่อถือสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน การออกแบบที่กะทัดรัดซึ่งน่าสนใจเป็นพิเศษเมื่อเปลี่ยนอุปกรณ์ของโรงงานผลิตที่มีอยู่ ง่ายต่อการบำรุงรักษาเนื่องจากการออกแบบแยกส่วนของตัวเครื่อง หัวเผาแบบถอดได้ รูตรวจสอบที่อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุด ฯลฯ ซึ่งทำให้การตรวจสอบและการบำรุงรักษาง่ายขึ้น รวมถึงโดยบุคลากรของผู้ใช้

ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ ห้องเผาไหม้ของกังหันคาวาซากิได้รับการออกแบบโดยใช้เทคนิคขั้นสูงสุดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการเผาไหม้และบรรลุประสิทธิภาพของกังหันที่ดีที่สุด รวมทั้งลด NOx และสารอันตรายอื่นๆ ในไอเสีย ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมยังได้รับการปรับปรุงด้วยการใช้เทคโนโลยีลดการปล่อยมลพิษแบบแห้ง (DLE) ขั้นสูง

ความสามารถในการใช้เชื้อเพลิงที่หลากหลาย สามารถใช้ก๊าซธรรมชาติ น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันเตาชนิด A และก๊าซปิโตรเลียมที่เกี่ยวข้องได้

บริการหลังการขายที่วางใจได้ บริการระดับสูง รวมถึงระบบตรวจสอบออนไลน์ฟรี (TechnoNet) พร้อมรายงานและการคาดการณ์ การสนับสนุนทางเทคนิคจากเจ้าหน้าที่ที่มีคุณสมบัติสูง และการแลกเปลี่ยนเครื่องยนต์กังหันก๊าซระหว่าง ยกเครื่อง(เวลาหยุดทำงานของ GTU ลดลงเหลือ 2-3 สัปดาห์) เป็นต้น

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2554 คาวาซากิได้เปิดตัวระบบห้องเผาไหม้ล้ำสมัยที่ลดการปล่อย NOx ให้น้อยกว่า 10 ppm สำหรับเครื่องยนต์กังหันก๊าซ M7A-03 ซึ่งต่ำกว่าที่กฎหมายกำหนดในปัจจุบันด้วยซ้ำ หนึ่งในแนวทางการออกแบบของบริษัทคือการสร้าง เทคโนโลยีใหม่ซึ่งไม่เพียงเป็นไปตามข้อกำหนดที่ทันสมัยเท่านั้น แต่ยังรวมถึงข้อกำหนดในอนาคตที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อม

กังหันก๊าซ GPB50D ขนาด 5 MW ที่มีประสิทธิภาพสูงพร้อมกังหัน Kawasaki M5A-01D ใช้เทคโนโลยีล่าสุดที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว ประสิทธิภาพสูงของโรงงานทำให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตไฟฟ้าและโคเจนเนอเรชั่น นอกจากนี้ การออกแบบที่กะทัดรัดของ GPB50D ยังเป็นประโยชน์อย่างยิ่งเมื่ออัพเกรดโรงงานที่มีอยู่ ประสิทธิภาพไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับ 31.9% นั้นดีที่สุดในโลกในบรรดาโรงไฟฟ้าขนาด 5 เมกะวัตต์

กังหัน M1A-17D ผ่านการใช้ห้องเผาไหม้ การออกแบบเดิม Dry Low Emissions (DLE) มีประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมที่ดีเยี่ยม (NOx< 15 ppm) и эффективности.

น้ำหนักของกังหันต่ำเป็นพิเศษ (1,470 กก.) ซึ่งเป็นน้ำหนักที่ต่ำที่สุดในคลาส เกิดจากการใช้วัสดุคอมโพสิตและเซรามิกอย่างแพร่หลาย เช่น ใบพัดทำจากใบพัด เซรามิกมีความทนทานต่อการทำงานที่อุณหภูมิสูง มีแนวโน้มที่จะปนเปื้อนน้อยกว่าโลหะ กังหันก๊าซมีประสิทธิภาพไฟฟ้าเกือบ 27%

ในรัสเซีย ปัจจุบัน บริษัท Kawasaki Heavy Industries, Ltd. ดำเนินโครงการที่ประสบความสำเร็จจำนวนมากโดยร่วมมือกับ บริษัท รัสเซีย:

Mini-TPP "เซ็นทรัล" ในวลาดิวอสต็อก

ตามคำสั่งของ JSC "Far Eastern Energy บริษัทจัดการ(JSC DVEUK) 5 GTU GPB70D (M7A-02D) ถูกส่งมอบสำหรับ TPP Tsentralnaya สถานีนี้ให้บริการไฟฟ้าและความร้อนแก่ผู้บริโภคในส่วนกลางของการพัฒนา Russky Island และวิทยาเขตของมหาวิทยาลัย Far Eastern Federal TPP Tsentralnaya เป็นโรงไฟฟ้าแห่งแรกในรัสเซียที่ใช้กังหันคาวาซากิ

Mini-CHP "Oceanarium" ในวลาดิวอสต็อก

โครงการนี้ดำเนินการโดย JSC "DVEUK" สำหรับแหล่งจ่ายไฟของศูนย์วิทยาศาสตร์และการศึกษา "Primorsky Oceanarium" ที่ตั้งอยู่บนเกาะ ส่งมอบกังหันก๊าซ GPB70D สองเครื่องแล้ว

GTU ผลิตโดย Kawasaki ใน Gazprom PJSC

MPP Energotechnika LLC หุ้นส่วนชาวรัสเซียของ Kawasaki ซึ่งใช้กังหันก๊าซ M1A-17D ผลิตโรงไฟฟ้าตู้คอนเทนเนอร์ Korvette 1.7K สำหรับติดตั้งในพื้นที่เปิดโล่งที่มีช่วงอุณหภูมิแวดล้อม -60 ถึง +40 °С

ภายใต้กรอบข้อตกลงความร่วมมือพัฒนาและ สิ่งอำนวยความสะดวกการผลิต MPP Energotechnika รวบรวม EGTEPS KORVET-1.7K ห้าเครื่อง พื้นที่รับผิดชอบของบริษัทใน โครงการนี้จัดจำหน่ายดังนี้: Kawasaki เป็นผู้จัดหาเครื่องยนต์กังหันก๊าซ M1A-17D และระบบควบคุมกังหัน Siemens AG เป็นผู้จัดหาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง MPP Energotechnika LLC ผลิตตู้คอนเทนเนอร์, อุปกรณ์ดูดอากาศและไอเสีย, ระบบควบคุมหน่วยจ่ายไฟ (รวมถึงระบบกระตุ้น SHUVGM), อุปกรณ์ไฟฟ้า - หลักและเสริม, ทำระบบทั้งหมดให้สมบูรณ์, ประกอบและจ่ายพลังงานให้กับโรงไฟฟ้าที่สมบูรณ์ และยังจำหน่าย เอพีซีเอส.

EGTES Korvet-1.7K ผ่านการทดสอบระหว่างแผนกและแนะนำให้ใช้ที่โรงงานของ Gazprom PJSC หน่วยพลังงานกังหันก๊าซได้รับการพัฒนาโดย MPP Energotechnika LLC ตามเงื่อนไขการอ้างอิงของ PJSC Gazprom ภายใต้กรอบของโครงการความร่วมมือทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคของ PJSC Gazprom และหน่วยงาน ทรัพยากรธรรมชาติและพลังงานในประเทศญี่ปุ่น

กังหันสำหรับ CCGT 10 MW ที่ NRU MPEI

Kawasaki Heavy Industries Ltd. ผลิตและส่งมอบโรงงานกังหันก๊าซ GPB80D ขนาด 7.8 เมกะวัตต์ที่สมบูรณ์ให้กับ National มหาวิทยาลัยวิจัย"MPEI" ตั้งอยู่ในกรุงมอสโก CHP MPEI เป็นการฝึกอบรมเชิงปฏิบัติและผลิตไฟฟ้าและความร้อนในระดับอุตสาหกรรม จัดหาให้กับสถาบันวิศวกรรมพลังงานแห่งมอสโก และจัดหาให้กับเครือข่ายสาธารณูปโภคของมอสโก

การขยายตัวทางภูมิศาสตร์ของโครงการ

คาวาซากิ ดึงความสนใจไปที่ข้อดีของการพัฒนาพลังงานในท้องถิ่นในทิศทางของการผลิตแบบกระจาย เสนอให้เริ่มดำเนินโครงการโดยใช้กังหันก๊าซที่มีกำลังการผลิตขั้นต่ำ

มิตซูบิชิ ฮิตาชิ เพาเวอร์ ซิสเต็มส์

ช่วงรุ่นของกังหัน H-25 นำเสนอในช่วงกำลัง 28-41 เมกะวัตต์ แพ็คเกจการผลิตกังหันที่สมบูรณ์ ซึ่งรวมถึง R&D และศูนย์ตรวจสอบระยะไกล ดำเนินการที่โรงงานในฮิตาชิ ประเทศญี่ปุ่น โดย MHPS (Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd.) ก่อตั้งเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2557 เนื่องจากการรวมตัวของภาคการผลิตของผู้นำที่ได้รับการยอมรับในด้านวิศวกรรมเครื่องกล Mitsubishi Heavy Industries Ltd. และ บริษัท ฮิตาชิ จำกัด

รุ่น H-25 ถูกใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลกสำหรับการทำงานแบบรอบเดียวเนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง (34-37%) และแบบรวมในการกำหนดค่า 1x1 และ 2x1 ที่มีประสิทธิภาพ 51-53% ด้วยตัวบ่งชี้อุณหภูมิสูงของก๊าซไอเสีย GTU ยังประสบความสำเร็จในการพิสูจน์ตัวเองว่าทำงานในโหมดโคเจนเนอเรชั่นด้วยประสิทธิภาพโดยรวมของโรงงานมากกว่า 80%

ความเชี่ยวชาญหลายปีในการผลิตกังหันก๊าซสำหรับความจุที่หลากหลายและการออกแบบกังหันอุตสาหกรรมแบบเพลาเดียวที่ผ่านการคิดมาอย่างดีทำให้ N-25 มีความน่าเชื่อถือสูงพร้อมปัจจัยความพร้อมใช้งานของอุปกรณ์มากกว่า 99% เวลาในการทำงานทั้งหมดของรุ่นเกินกว่า 6.3 ล้านชั่วโมงในช่วงครึ่งหลังของปี 2559 กังหันก๊าซที่ทันสมัยทำด้วยการแยกแกนในแนวนอน ซึ่งทำให้ง่ายต่อการบำรุงรักษา รวมถึงความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนชิ้นส่วนของเส้นทางร้อนที่ สถานที่ดำเนินการ

ห้องเผาไหม้แบบท่อวงแหวนทวนกระแสให้การเผาไหม้ที่เสถียรสำหรับเชื้อเพลิงประเภทต่างๆ เช่น ก๊าซธรรมชาติ น้ำมันดีเซล ก๊าซปิโตรเลียมเหลว ก๊าซไอเสีย ก๊าซหุงต้มถ่านโค้ก เป็นต้น การผสมล่วงหน้าของส่วนผสมของก๊าซกับอากาศ (DLN) เครื่องยนต์เทอร์ไบน์ก๊าซ H-25 เป็นคอมเพรสเซอร์แบบแกน 17 สเตจควบคู่ไปกับเทอร์ไบน์แบบแอคทีฟสามสเตจ

ตัวอย่างของการทำงานที่เชื่อถือได้ของ N-25 GTU ที่โรงงานการผลิตขนาดเล็กในรัสเซียคือการดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของหน่วยการผลิตไฟฟ้าร่วมสำหรับความต้องการของโรงงาน JSC Ammonii ในเมือง Mendeleevsk สาธารณรัฐตาตาร์สถาน หน่วยผลิตไฟฟ้าร่วมผลิตกระแสไฟฟ้า 24 เมกะวัตต์และไอน้ำ 50 ตัน/ชั่วโมง (390°C / 43 กก./ซม.3) ในเดือนพฤศจิกายน 2017 การตรวจสอบระบบการเผาไหม้ของเทอร์ไบน์ครั้งแรกประสบความสำเร็จในไซต์งาน ซึ่งยืนยันการทำงานที่เชื่อถือได้ของส่วนประกอบเครื่องจักรและชุดประกอบที่อุณหภูมิสูง

ในภาคน้ำมันและก๊าซ มีการใช้ N-25 GTU เพื่อดำเนินการโรงงาน Sakhalin II Onshore Processing Facility (OPF) ของบริษัท Sakhalin Energy Investment Company, Ltd. OPF ตั้งอยู่ห่างจาก Yuzhno-Sakhalinsk ไปทางเหนือ 600 กม. ในบริเวณจุดฝังกลบของท่อส่งก๊าซนอกชายฝั่ง และเป็นหนึ่งในโรงงานที่สำคัญที่สุดของบริษัทที่รับผิดชอบในการเตรียมก๊าซและคอนเดนเสทสำหรับการส่งท่อไปยังสถานีส่งออกน้ำมันและโรงงาน LNG คอมเพล็กซ์ทางเทคโนโลยีประกอบด้วยกังหันก๊าซ N-25 สี่เครื่อง ซึ่งเปิดดำเนินการเชิงพาณิชย์มาตั้งแต่ปี 2551 หน่วยผลิตไฟฟ้าร่วมที่ใช้ N-25 GTU ได้รับการผสานรวมสูงสุดเข้ากับระบบพลังงานรวมของ OPF โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความร้อนจากก๊าซไอเสียของ กังหันใช้สำหรับให้ความร้อนแก่น้ำมันดิบสำหรับความต้องการในการกลั่นน้ำมัน

ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันก๊าซอุตสาหกรรมของซีเมนส์ (ต่อไปนี้จะเรียกว่า GTU) จะช่วยรับมือกับความยากลำบากของตลาดที่กำลังพัฒนาแบบไดนามิกของการผลิตแบบกระจาย GTU ที่มีหน่วยกำลังไฟตั้งแต่ 4 ถึง 66 เมกะวัตต์ตอบสนองอย่างเต็มที่ ความต้องการสูงในด้านการผลิตไฟฟ้าร่วมเชิงอุตสาหกรรม ในแง่ของประสิทธิภาพของโรงงาน (สูงถึง 90%) ความน่าเชื่อถือในการดำเนินงาน ความยืดหยุ่นในการให้บริการ และความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้มั่นใจได้ว่าต้นทุนตลอดอายุการใช้งานต่ำและผลตอบแทนจากการลงทุนสูง ซีเมนส์มีประสบการณ์มากกว่า 100 ปีในการก่อสร้างกังหันก๊าซอุตสาหกรรมและโรงไฟฟ้าพลังความร้อนบนพื้นฐานเหล่านี้

Siemens GTU ตั้งแต่ 4 ถึง 66 เมกะวัตต์ถูกใช้โดยสาธารณูปโภคขนาดเล็ก ผู้ผลิตไฟฟ้าอิสระ (เช่น โรงงานอุตสาหกรรม) และอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ การใช้เทคโนโลยีสำหรับการผลิตไฟฟ้าแบบกระจายด้วยการผลิตพลังงานความร้อนร่วมทำให้สามารถปฏิเสธการลงทุนในสายไฟฟ้ายาวหลายกิโลเมตร ลดระยะห่างระหว่างแหล่งพลังงานกับวัตถุที่ใช้พลังงาน เพื่อให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้อย่างมากโดยครอบคลุม เครื่องทำความร้อน สถานประกอบการอุตสาหกรรมและสิ่งอำนวยความสะดวกโครงสร้างพื้นฐานผ่านการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ Mini-TPP มาตรฐานที่ใช้ Siemens GTU สามารถสร้างได้ทุกที่ที่มีการเข้าถึงแหล่งเชื้อเพลิงหรือแหล่งจ่ายที่รวดเร็ว

SGT-300 เป็นกังหันก๊าซอุตสาหกรรมที่มีกำลังไฟฟ้าพิกัด 7.9 เมกะวัตต์ (ดูตารางที่ 1) ซึ่งผสมผสานการออกแบบที่เรียบง่ายและเชื่อถือได้เข้ากับเทคโนโลยีล่าสุด

ตารางที่ 1 ข้อมูลจำเพาะของ SGT-300 สำหรับกลไกขับเคลื่อนและการผลิตไฟฟ้า

การผลิตพลังงาน		ไดรฟ์เชิงกล
	7.9 เมกะวัตต์	8 เมกะวัตต์	9 เมกะวัตต์
พลังงานใน ISO
	ก๊าซธรรมชาติ / เชื้อเพลิงเหลว / เชื้อเพลิงคู่และเชื้อเพลิงอื่น ๆ ตามคำขอ เปลี่ยนเชื้อเพลิงหลักเป็นเชื้อเพลิงสำรองโดยอัตโนมัติเมื่อโหลดใด ๆ
อู๊ด. การบริโภคความร้อน	11.773 กิโลจูล/กิโลวัตต์ชั่วโมง	10.265 กิโลจูล/กิโลวัตต์ชั่วโมง	10.104 กิโลจูล/กิโลวัตต์ชั่วโมง
ความเร็วกังหันไฟฟ้า		5.750 - 12.075 รอบต่อนาที	5.750 - 12.075 รอบต่อนาที
อัตราส่วนการบีบอัด
การบริโภคก๊าซไอเสีย
อุณหภูมิของไอเสีย	542°C (1.008°F)	491°C (916°F)	512°C (954°F)
การปล่อย NOX เชื้อเพลิงแก๊สพร้อมระบบ DLE

1) ไฟฟ้า 2) ติดตั้งเพลา

ข้าว. 1. โครงสร้างเครื่องกำเนิดก๊าซ SGT-300

สำหรับการผลิตไฟฟ้าในภาคอุตสาหกรรม จะใช้กังหันก๊าซ SGT-300 รุ่นเพลาเดียว (ดูรูปที่ 1) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตพลังงานความร้อนร่วม (CHP) กังหันก๊าซ SGT-300 เป็นกังหันก๊าซอุตสาหกรรม ได้รับการออกแบบมาสำหรับการผลิตและมีข้อได้เปรียบด้านการดำเนินงานต่อไปนี้สำหรับองค์กรที่ดำเนินงาน:

ประสิทธิภาพทางไฟฟ้า - 31% ซึ่งสูงกว่าประสิทธิภาพของกังหันก๊าซที่มีพลังงานต่ำกว่าโดยเฉลี่ย 2-3% เนื่องจากมากกว่า มูลค่าสูงประสิทธิภาพที่ได้รับ ผลทางเศรษฐกิจในการประหยัดเชื้อเพลิงก๊าซ

เครื่องกำเนิดก๊าซติดตั้งห้องเผาไหม้แบบแห้งที่ปล่อยมลพิษต่ำโดยใช้เทคโนโลยี DLE ซึ่งทำให้สามารถบรรลุระดับการปล่อย NOx และ CO ที่ต่ำกว่าที่กำหนดโดยเอกสารกำกับดูแลมากกว่า 2.5 เท่า

GTP มีลักษณะไดนามิกที่ดีเนื่องจากการออกแบบเพลาเดียวและช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่เสถียรของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในกรณีที่โหลดของเครือข่ายที่เชื่อมต่อภายนอกมีความผันผวน

การออกแบบเชิงอุตสาหกรรมของกังหันก๊าซทำให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานและเหมาะสมที่สุดในแง่ของการจัดระเบียบงานบริการที่ดำเนินการ ณ สถานที่ปฏิบัติงาน

การลดรอยเท้าของอาคารลงอย่างมาก เช่นเดียวกับ ค่าใช้จ่ายในการลงทุนรวมถึงการจัดซื้ออุปกรณ์เครื่องกลและไฟฟ้าทั่วทั้งโรงงาน การติดตั้งและการทดสอบเดินเครื่อง เมื่อใช้โซลูชันที่ใช้ SGT-300 (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. ลักษณะน้ำหนักและขนาดของบล็อก SGT-300

เวลาปฏิบัติการรวมของฝูงบินที่ติดตั้ง SGT-300 นั้นมากกว่า 6 ล้านชั่วโมง โดยมีเวลาปฏิบัติการของ GTU ชั้นนำ 151,000 ชั่วโมง อัตราส่วนความพร้อมใช้งาน/ความพร้อมใช้งาน - 97.3% อัตราส่วนความน่าเชื่อถือ - 98.2%

OPRA (เนเธอร์แลนด์) เป็นซัพพลายเออร์ชั้นนำด้านระบบพลังงานที่ใช้กังหันก๊าซ OPRA พัฒนา ผลิต และจำหน่ายเครื่องยนต์กังหันก๊าซล้ำสมัยขนาดประมาณ 2 เมกะวัตต์ กิจกรรมหลักของบริษัทคือการผลิตไฟฟ้าสำหรับอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ

เครื่องยนต์ OPRA OP16 ที่วางใจได้มอบประสิทธิภาพที่สูงขึ้นด้วยต้นทุนที่ต่ำลงและอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่ากังหันอื่นๆ ในระดับเดียวกัน เครื่องยนต์ทำงานโดยใช้เชื้อเพลิงเหลวและก๊าซหลายชนิด มีการดัดแปลงห้องเผาไหม้โดยมีปริมาณสารมลพิษในไอเสียลดลง โรงไฟฟ้า OPRA OP16 ขนาด 1.5-2.0 เมกะวัตต์ จะเป็นผู้ช่วยที่เชื่อถือได้ในสภาวะการทำงานที่สมบุกสมบัน

กังหันก๊าซของ OPRA เป็นอุปกรณ์ที่สมบูรณ์แบบสำหรับการผลิตไฟฟ้าในระบบไฟฟ้านอกโครงข่ายและระบบโคเจนเนอเรชั่นขนาดเล็ก การออกแบบกังหันได้รับการพัฒนามานานกว่าสิบปี ผลลัพธ์ที่ได้คือเครื่องยนต์กังหันแก๊สที่เรียบง่าย เชื่อถือได้ และมีประสิทธิภาพ รวมทั้งรุ่นที่ปล่อยไอเสียต่ำ

คุณสมบัติที่โดดเด่นของเทคโนโลยีสำหรับการแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าใน OP16 คือระบบควบคุมการจ่ายและการเตรียมส่วนผสมเชื้อเพลิงที่จดสิทธิบัตรของ COFAR ซึ่งมีโหมดการเผาไหม้ที่มีการก่อตัวของไนโตรเจนและคาร์บอนออกไซด์น้อยที่สุด ตลอดจนมีเศษเชื้อเพลิงที่ยังไม่เผาไหม้น้อยที่สุด รูปทรงเรขาคณิตที่จดสิทธิบัตรของกังหันแนวรัศมีและการออกแบบคานยื่นโดยทั่วไปของคาร์ทริดจ์แบบถอดเปลี่ยนได้ ซึ่งรวมถึงเพลา ตลับลูกปืน คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง และเทอร์ไบน์ ยังเป็นของแท้อีกด้วย

ผู้เชี่ยวชาญของ บริษัท "OPRA" และ "MES Engineering" ได้พัฒนาแนวคิดในการสร้างเอกภาพที่ไม่ซ้ำใคร คอมเพล็กซ์ทางเทคนิคการแปรรูปของเสีย จาก 55-60 ล้านตันของ MSW ทั้งหมดที่ผลิตในรัสเซียต่อปี หนึ่งในห้า - 11.7 ล้านตัน - อยู่ในเขตเมืองหลวง (3.8 ล้านตัน - ภูมิภาคมอสโก 7.9 ล้านตัน - มอสโก) ในเวลาเดียวกัน ขยะครัวเรือน 6.6 ล้านตันถูกกำจัดออกจากมอสโกนอกถนนวงแหวนมอสโก ดังนั้นขยะมากกว่า 10 ล้านตันจึงตกลงในภูมิภาคมอสโก ตั้งแต่ปี 2556 จาก 39 หลุมฝังกลบในภูมิภาคมอสโก 22 แห่งถูกปิด ควรแทนที่ด้วยศูนย์คัดแยกขยะ 13 แห่งซึ่งจะเปิดให้บริการในปี 2561-2562 รวมถึงโรงเผาขยะสี่แห่ง สถานการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นในภูมิภาคอื่นๆ ส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม การก่อสร้างโรงงานแปรรูปขยะขนาดใหญ่ไม่ได้ผลกำไรเสมอไป ดังนั้นปัญหาของการแปรรูปขยะจึงมีความเกี่ยวข้องมาก

แนวคิดที่พัฒนาขึ้นของคอมเพล็กซ์ทางเทคนิคหนึ่งเดียวได้รวมหน่วย OPRA แบบรัศมีทั้งหมดเข้ากับความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพสูงด้วยระบบแปรสภาพเป็นแก๊ส / ไพโรไลซิส MES ซึ่งช่วยให้การแปลงมีประสิทธิภาพ ชนิดต่างๆของเสีย (รวมถึงขยะมูลฝอย กากตะกอนน้ำมัน ที่ดินปนเปื้อน ขยะชีวภาพและการแพทย์ เศษไม้ ไม้หมอน ฯลฯ) ให้กลายเป็นเชื้อเพลิงที่ดีเยี่ยมสำหรับการผลิตความร้อนและไฟฟ้า จากความร่วมมือระยะยาวได้ออกแบบศูนย์แปรรูปขยะมาตรฐานที่มีความจุ 48 ตัน / วันและอยู่ระหว่างการดำเนินการ (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. แผนผังทั่วไปของศูนย์แปรรูปขยะมาตรฐานที่มีกำลังการผลิต 48 ตัน/วัน

คอมเพล็กซ์ประกอบด้วยหน่วยแปรสภาพเป็นแก๊ส MES พร้อมพื้นที่จัดเก็บของเสีย OPRA GTU สองเครื่องที่มีพลังงานไฟฟ้ารวม 3.7 เมกะวัตต์และพลังงานความร้อน 9 เมกะวัตต์ ตลอดจนระบบเสริมและระบบป้องกันต่างๆ

การใช้งานคอมเพล็กซ์ดังกล่าวทำให้พื้นที่ 2 เฮกตาร์ได้รับโอกาสสำหรับพลังงานอิสระและการจ่ายความร้อนให้กับโรงงานอุตสาหกรรมและชุมชนต่าง ๆ ในขณะที่แก้ปัญหาการรีไซเคิลขยะในครัวเรือนประเภทต่าง ๆ

ความแตกต่างระหว่างความซับซ้อนที่พัฒนาขึ้นและเทคโนโลยีที่มีอยู่นั้นเกิดจากการผสมผสานเทคโนโลยีที่นำเสนอ ปริมาณขยะที่ใช้แล้วขนาดเล็ก (2 t / h) พร้อมกับพื้นที่ที่ต้องการเล็กน้อยของไซต์ช่วยให้คุณวาง ที่ซับซ้อนนี้ใกล้กับการตั้งถิ่นฐานขนาดเล็กสถานประกอบการอุตสาหกรรม ฯลฯ ช่วยประหยัดเงินในการขนส่งขยะไปยังสถานที่กำจัดอย่างต่อเนื่อง ความเป็นอิสระที่สมบูรณ์ของคอมเพล็กซ์ช่วยให้คุณปรับใช้ได้เกือบทุกที่ การใช้โครงการมาตรฐานที่พัฒนาขึ้นโครงสร้างโมดูลาร์และระดับความพร้อมสูงสุดของโรงงานทำให้สามารถลดเวลาการก่อสร้างลงเหลือ 1-1.5 ปี การใช้เทคโนโลยีใหม่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสูงสุดของคอมเพล็กซ์ หน่วยแปรสภาพเป็นแก๊ส MES ผลิตเศษส่วนก๊าซและเชื้อเพลิงเหลวได้พร้อมกัน และเนื่องจากลักษณะเชื้อเพลิงคู่ของ OPRA GTU จึงถูกนำมาใช้พร้อมกัน ซึ่งเพิ่มความยืดหยุ่นของเชื้อเพลิงและความน่าเชื่อถือของแหล่งจ่ายไฟ ความต้องการต่ำของ OPRA GTU ในด้านคุณภาพเชื้อเพลิงช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบทั้งหมด หน่วย MES อนุญาตให้ใช้ของเสียที่มีความชื้นสูงถึง 85% ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องทำให้แห้งของเสียซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพของคอมเพล็กซ์ทั้งหมด อุณหภูมิสูงของไอเสียของ OPRA GTU ทำให้สามารถจ่ายความร้อนที่เชื่อถือได้ด้วยน้ำร้อนหรือไอน้ำ (ไอน้ำสูงสุด 11 ตันต่อชั่วโมงที่ 12 บาร์) โครงการนี้เป็นมาตรฐานและปรับขนาดได้ ซึ่งช่วยให้สามารถกำจัดขยะจำนวนเท่าใดก็ได้

การคำนวณแสดงให้เห็นว่าต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจะอยู่ที่ 0.01 ถึง 0.03 ยูโรต่อ 1 กิโลวัตต์ชั่วโมง ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจโครงการ. ดังนั้น บริษัท OPRA จึงยืนยันอีกครั้งว่าจะมุ่งเน้นไปที่การขยายช่วงของเชื้อเพลิงที่ใช้และเพิ่มความยืดหยุ่นของเชื้อเพลิง รวมทั้งมุ่งเน้นไปที่การใช้เทคโนโลยี "สีเขียว" สูงสุดในการพัฒนา