В
связи с постоянным ростом цен на электроэнергию многие предприятия,
производящие и использующие водяной пар на технологические нужды и
отопление, переходят на самостоятельное ее производство с помощью
блочных паровых турбогенераторов с противодавленческой турбиной для
комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. Основная
масса производственных и производственно-отопительных котельных
промышленных и муниципальных предприятий оборудована паровыми котлами насыщенного или слабоперегретого пара на давление …

Блочные паровые турбоагрегаты (мини-ТЭЦ)

В связи с постоянным ростом цен на электроэнергию многие предприятия, производящие и использующие водяной пар на технологические нужды и отопление, переходят на самостоятельное ее производство с помощью блочных паровых турбогенераторов с противодавленческой турбиной для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии.

Основная масса производственных и производственно-отопительных котельных промышленных и муниципальных предприятий оборудована паровыми котлами насыщенного или слабоперегретого пара на давление 1,4 МПа производительностью 10 — 25 т/ч.

Использование в собственной котельной турбоагрегата позволит:

• значительно сократить количество закупаемой электроэнергии, вплоть до полного самообеспечения,

• уменьшить заявленную мощность,

• полнее компенсировать реактивную мощность своих электроустановок, используя синхронный генератор турбоагрегата.

Принципиальная схема турбогенераторной установки (ТГУ) в котельной показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема турбогенераторной установки в котельной (мини-ТЭЦ)

Устанавливаемые на нулевой отметке здания котельной блочные турбогенераторы, предназначены для выработки электроэнергии с дальнейшим использованием отработавшего в установке пара для технологических и отопительных нужд. Конструктивно установки выполнены в виде компактных энергоблоков 100%-ной заводской готовности, состоящих из противодавленческой турбины, электрического генератора и редуктора, размещенных вместе со вспомогательным оборудованием на общей раме-маслобаке, и отдельно устанавливаемого оборудования.

В состав турбогенераторов входят циркуляционная система маслоснабжения, локальная гидродинамическая система автоматического регулирования и аварийной защиты турбины, система управления и защиты генератора. Задатчики регуляторов допускают ручное управление и обеспечивают прием электрических управляющих сигналов при дистанционном или автоматическом управлении установкой.

Турбогенераторы комплектуются синхронными генераторами типа СГ2 с выведенной силовой нейтралью и воздушным охлаждением.

Турбогенераторные установки характеризуются:

• высокой надежностью (период непрерывной работы не менее 5000 ч),

• длительным сроком службы (25 лет) и ресурсом (100 000 ч),

• значительным межремонтным периодом (не менее 5 лет),

• минимальным объемом монтажных и пусконаладочных работ,

• малыми эксплуатационными затратами,

• простотой обслуживания и нетребовательностью к уровню подготовки обслуживающего персонала,

• умеренной ценой при коротком (1,5— 2 года) сроке окупаемости,

• наличием системы послепродажного обслуживания.

Газотурбинные электрические станции (ГТЭС)

В отличие от паротурбинного (паросилового цикла Ренкина для водяного пара), в циклах газотурбинных установок рабочим телом служат нагретые до высокой температуры сжатые газы. В качестве таких газов чаще всего используют смесь воздуха и продуктов сгорания жидкого (или газообразного) топлива.

Принципиальная схема газотурбинной установки (ГТУ с подводом тепла при р = const) представлена на рис. 2.

Рис. 2. Принципиальная схема электростанции с газовыми турбинами: КС — камера сгорания, КП — компрессор, ГТ — газовая турбина, G — генератор, Т — трансформатор, М — пусковой двигатель, см — собственные нужды, РУ ВН — распределительное устройство высокого напряжения

Воздушный компрессор КП сжимает атмосферный воздух, повышая давление с p1 до p2, и непрерывно подает его в камеру сгорания КС. Туда же специальным насосом непрерывно подается необходимое количество жидкого или газообразного топлива. Образующиеся в камере продукты сгорания выходят из нее с температурой t3 и практически с тем же давлением р2 (если не учитывать сопротивления), что и на выходе из компрессора (р2 = р3). Следовательно, горение топлива (т.е. подвод теплоты) происходит при постоянном давлении.

В газовой турбине ГТ продукты сгорания адиабатно расширяются, в результате чего их температура снижается до t4 (точка 4), где t4 = 300 — 400 °С, а давление уменьшается почти до атмосферного p1. Весь перепад давлении р3 — р1 используется для получения технической работы в турбине Lтex. Большая часть этой работы Lк расходуется на привод компрессора.Разность Lтex—Lк затрачивается на производство электроэнергии в электрическом генераторе G или на другие цели.

Для повышения КПД ГТЭС применяют способ регенерации теплоты уходящих газов из турбины. В отличие от предыдущей принципиальной схемы (см. рис. 2), в нее включен теплообменник, в котором воздух, идущий от компрессора в камеру сгорания, нагревается отработавшими газами, уходящими из турбины, или теплота газов утилизируется в газовых подогревателях сетевой воды или котлах-утилизаторах.

Котел-утилизатор (КУ) для ГТУ (мощностью 20 МВт) барабанного типа с принудительной циркуляцией в испарительных контурах, башенной компоновкой поверхностей нагрева с верхним отводом дымовых газов может иметь открытую компоновку или устанавливаться в здании. Котел имеет собственный каркас, который является основной несущей конструкцией для поверхностей нагрева, трубопроводы, барабан и дымовую трубу.

Основным, резервным и аварийным топливом для ГТУ мощностью 20 МВт является дизельное топливо или природный газ. Рабочий диапазон нагрузок составляет 50 — 110% номинальной.

Основу современных газотурбинных электростанций России составляют газовые турбины мощностью 25 — 100 МВт. В последние годы для электроснабжения газовых и нефтяных месторождений получили широкое распространение газотурбинные электростанции мощностью 2,5 — 25 МВт.

Газопоршневые электростанции

В последнее время наряду с ГТЭС широкое применение находят электростанции контейнерного исполнения на базе газопоршневых генераторов с использованием оборудования фирмы «Катерпилляр» и др.

Электростанции «Катерпилляр» серии G3500 являются автономными постоянными и резервными источниками электроэнергии. Газопоршневые генераторные установки могут использоваться для выработки как электрической, так и тепловой энергии за счет утилизации теплоты газового двигателя. На рис. 5.8 представлена энергетическая диаграмма (баланс энергии) газопоршневой установки.

Рис. 3. Энергетическая диаграмма газопоршневого двигателя

Такие установки с утилизацией теплоты могут применяться на объектах, потребляющих одновременно тепло и электроэнергию, например на объектах нефтегазового комплекса, удаленных объектах жилищно-коммунального хозяйства (электро- и теплоснабжение небольших поселков и т.п.), в карьерах и рудниках, на различных промышленных предприятиях.

В состав основного оборудования входят: газовый мотор-генератор фирмы «Катерпилляр», модуль утилизации теплоты, контейнер, система подачи топливного газа, система автоматического дополнения масла в двигатель, электрооборудование, система управления.

Дизельные электрические станции

В последние годы получили широкое распространение дизельные электростанции мощностью от 4,5 до 150 МВт с применением автоматизированных малооборотных двухтактных крейцкопфных дизелей с турбонаддувом и электрогенераторов на напряжение 6 или 10 кВ, частотой переменного тока 50 или 60 Гц.

Данные дизель-генераторы стабильно работают на тяжелом топливе вязкостью до 700 cG при 50 °С с содержанием серы до 5 %, могут также работать на любом газообразном топливе в двухтопливном режиме (в смеси не менее 8 % нефтяного топлива), при этом выход электрической энергии составляет около 50 % энергии сгоревшего топлива, имеется возможность повышения КПД установки за счет утилизации теплоты отработавших газов, эксплуатируются без снижения эффективности в различных климатических условиях, срок службы агрегатов составляет до 40 лет при выдаче электроэнергии около 8500 ч ежегодно.

10.12.2016 Без рубрики Нет комментариев