Парогазовая установка

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
Упрощённая схема работы парогазовой установки

Парогазовая установка (англ. Combined Cycle Gas Turbine, CCGT) — часть электрогенерирующей станции (ТЭС, ТЭЦ, ГРЭС), служащая для производства электроэнергии.

Принцип действия и устройство

Парогазовая установка содержит два отдельных двигателя: паросиловой и газотурбинный. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива, рассматриваются также проекты с ядерным газотурбинным двигателем, где камера сгорания заменяется ядерным реактором особой конструкции, рассчитанным на работу при очень высоких температурах (на данный момент не реализовано даже в виде чертежей, однако теоретически возможно создать такой газотурбинный двигатель, правда при этом из-за высокой радиоактивности выхлопа потребуется использовать закрытый цикл Брайтона). Топливом может служить как природный газ, так и продукты нефтяной промышленности (дизельное топливо). На одном валу с турбиной находится генератор, который за счёт вращения ротора вырабатывает электрический ток. Проходя через газовую турбину, продукты сгорания отдают лишь часть своей энергии и на выходе из неё, когда их давление уже близко к атмосферному и работа не может быть ими совершена, все ещё имеют высокую температуру. С выхода газовой турбины продукты сгорания попадают в паросиловую установку, в котел-утилизатор, где нагревают воду и образующийся водяной пар. Температура продуктов сгорания достаточна для того, чтобы довести пар до состояния, необходимого для использования в паровой турбине (температура дымовых газов около 500 °C позволяет получать перегретый пар при давлении около 100 атмосфер). Паровая турбина приводит в действие второй электрогенератор (схема multi-shaft).

Широко распространены парогазовые установки, у которых паровая и газовая турбины находятся на одном валу, в этом случае используется только один, чаще всего двухприводный генератор (схема single-shaft). Такая установка может работать как в комбинированном, так и в простом газовом цикле с остановленной паровой турбиной. Также часто пар с двух блоков ГТУ—котёл-утилизатор направляется в одну общую паросиловую установку (дуплексная схема).

Иногда парогазовые установки создают на базе существующих старых паросиловых установок (схема topping). В этом случае уходящие газы из новой газовой турбины сбрасываются в существующий паровой котёл, который соответствующим образом модернизируется. КПД таких установок, как правило, ниже, чем у новых парогазовых установок, спроектированных и построенных «с нуля».

На установках небольшой мощности поршневая паровая машина обычно эффективнее, чем лопаточная радиальная или осевая паровая турбина, и есть предложение применять современные поршневые паровые двигатели в составе ПГУ[1].

Преимущества

  • Парогазовые установки позволяют достичь электрического КПД более 60 %. Для сравнения, у работающих отдельно паросиловых установок КПД обычно находится в пределах 33-45 %, для газотурбинных установок — в диапазоне 28-42 %
  • Низкая стоимость единицы установленной мощности
  • Парогазовые установки потребляют существенно меньше воды на единицу вырабатываемой электроэнергии по сравнению с паросиловыми установками
  • Короткие сроки возведения (9-12 мес.)
  • Нет необходимости в постоянном подвозе топлива ж/д или морским транспортом
  • Компактные размеры позволяют возводить непосредственно у потребителя (завода или внутри города), что сокращает затраты на ЛЭП и транспортировку эл. энергии
  • Более экологически чистые в сравнении с паротурбинными установками

Недостатки ПГУ

  • Необходимость осуществлять фильтрацию воздуха, используемого для сжигания топлива.
  • Ограничения на типы используемого топлива. Как правило в качестве основного топлива используется природный газ, а резервного — дизельное топливо. Применение угля в качестве топлива возможно только в установках с внутрицикловой газификацией угля, что сильно удорожает строительство таких электростанций. Отсюда вытекает необходимость строительства недешёвых коммуникаций транспортировки топлива — трубопроводов.
  • Сезонные ограничения мощности. Максимальная производительность в зимнее время.

Применение на электростанциях

Северо-Западная ТЭЦ — первая электростанция в России, использующая парогазовый цикл
Аргентинская ТЭС Костанера — первая электростанция в Южной Америке, использующая парогазовый цикл

Несмотря на то, что преимущества парогазового цикла были впервые доказаны ещё в 1950-х годах советским академиком С. А. Христиановичем[источник не указан 4676 дней], этот тип энергогенерирующих установок не получил в России широкого применения. В СССР были построены несколько экспериментальных ПГУ. Примером могут служить энергоблоки мощностью 170 МВт на Невинномысской ГРЭС и мощностью 250 МВт на Молдавской ГРЭС. За последние 10 лет в России введены в эксплуатацию более 45 мощных парогазовых энергоблоков. Среди них:

По сравнению с Россией в странах Западной Европы и США парогазовые установки стали широко применяться раньше. На западных ТЭС, использующих в качестве топлива природный газ, установки такого типа используются гораздо чаще.

Альтернативное применение

В компании BMW сделали предположение о возможности использования парогазового цикла в автомобилях. Предлагается использовать выхлопные газы автомобиля для работы небольшой паровой турбины.[15]

Дальнейшее развитие

В развитие идеи ПГУ было предложено использовать газогенератор для получения горючего газа из угля, биомассы и проч.

Примечания

  1. ↑ Трохин, Иван Газотурбопаропоршневая электростанция: эффективность турбины повысит «паровоз» (недоступная ссылка). Энергетика и промышленность России (февраль 2013). Дата обращения: 28 марта 2013. Архивировано 4 апреля 2013 года.
  2. ↑ Фоторепортаж о пуске ПГУ-450Т на ТЭЦ-27 Мосэнерго (недоступная ссылка). Дата обращения: 1 июля 2011. Архивировано 1 мая 2011 года.
  3. ↑ Статья о ТЭЦ-27 на сайте Мосэнерго (недоступная ссылка). Дата обращения: 1 июля 2011. Архивировано 13 декабря 2010 года.
  4. ↑ Статья о ТЭЦ-21 на сайте Мосэнерго (недоступная ссылка). Дата обращения: 1 июля 2011. Архивировано 17 октября 2009 года.
  5. ↑ Статья о конструктивных особенностях ТЭС «Международная» на сайте компании «ТехноПромЭкспорт» (недоступная ссылка)
  6. ↑ Няганская ГРЭС | Fortum. Дата обращения: 4 декабря 2014. Архивировано 22 декабря 2014 года.
  7. ↑ Интервью директора Сочинского филиала «Интер РАО ЕЭС» В. А. Белосевича изданию «Огни Большого Сочи» (недоступная ссылка)
  8. ↑ Схема теплоснабжения в административных границах города Челябинска на период до 2034 года (актуализация на 2019 год). Официальный сайт Администрации города Челябинска. Дата обращения: 30 ноября 2018.
  9. ↑ Введен в эксплуатацию 2-й блок Калининградской ТЭЦ-2. Дата обращения: 1 июля 2011. Архивировано 4 января 2014 года.
  10. ↑ Пуск ПГУ-190/220 на Тюменской ТЭЦ-1 (недоступная ссылка). Дата обращения: 1 июля 2011. Архивировано 22 сентября 2013 года.
  11. ↑ Ввод в эксплуатацию ПГУ-325 на Ивановской ГРЭС. Дата обращения: 1 июля 2011. Архивировано 28 декабря 2014 года.
  12. ↑ ПГУ-400 на Шатурской ГРЭС (недоступная ссылка)
  13. ↑ На Краснодарской ТЭЦ состоялся торжественный пуск блока ПГУ-410 (недоступная ссылка). Дата обращения: 17 января 2012. Архивировано 22 ноября 2011 года.
  14. ↑ ОАО «Фортум» — Производство электроэнергии в Челябинской области (недоступная ссылка). Дата обращения: 14 февраля 2012. Архивировано 24 февраля 2012 года.
  15. ↑ «BMW Turbosteamer gets hot and goes». Дата обращения: 5 сентября 2007. Архивировано 18 июня 2017 года.

Ссылки

Литература

  • 3ысин В. А., Комбинированные парогазовые установки и циклы, М. — Л.,1962.


Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Парогазовая_установка&oldid=7074394