Kombianlæg

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 31. maj 2021; checks kræver 12 redigeringer .

Combined Cycle Gasturbine  (CCGT) er en del af en elproduktionsstation (TPP, CHP, GRES), som bruges til at generere elektricitet .

Funktionsprincip og enhed

Kombineret anlæg indeholder to separate motorer : dampdrevne og gasturbine . I et gasturbineanlæg roteres turbinen af ​​gasformige produkter fra brændstofforbrænding; projekter med en nuklear gasturbinemotor overvejes også, hvor forbrændingskammeret er erstattet af en atomreaktor af et specielt design, designet til at fungere ved meget høj temperaturer (i øjeblikket er det ikke blevet implementeret selv i form af tegninger, men det er teoretisk muligt at skabe en sådan gasturbinemotor, men på grund af den høje radioaktivitet i udstødningen vil det være nødvendigt at bruge en lukket Brayton-cyklus ). Brændstoffet kan både være naturgas og produkter fra olieindustrien ( diesel ). På samme aksel med turbinen er en generator , som på grund af rotorens rotation genererer elektrisk strøm . Når de passerer gennem en gasturbine, afgiver forbrændingsprodukterne kun en del af deres energi, og ved udgangen fra den, når deres tryk allerede er tæt på atmosfærisk, og arbejdet ikke kan udføres af dem, har de stadig en høj temperatur. Fra gasturbinens udløb kommer forbrændingsprodukterne ind i dampkraftværket, ind i spildvarmekedlen , hvor de opvarmer vand og den resulterende damp . Temperaturen af ​​forbrændingsprodukterne er tilstrækkelig til at bringe dampen til den tilstand, der kræves til brug i en dampturbine ( en røggastemperatur på ca. 500°C gør det muligt at opnå overophedet damp ved et tryk på ca. 100 atmosfærer ). Dampturbinen driver den anden elektriske generator (multi-aksel-skema).

Kombinerede cyklusanlæg er udbredt, hvor damp- og gasturbinerne er placeret på samme aksel, i dette tilfælde bruges kun en, oftest en to-drevet generator (enkeltaksel-skema). En sådan installation kan fungere både i en kombineret og i en simpel gascyklus med en stoppet dampturbine. Også ofte sendes damp fra to gasturbineenheder - spildvarmekedel til et fælles dampkraftværk (duplex-skema).

Nogle gange bygges kombianlæg på basis af eksisterende gamle dampkraftværker (topordning). I dette tilfælde udledes udstødningsgasserne fra den nye gasturbine til den eksisterende dampkedel, som opgraderes tilsvarende. Effektiviteten af ​​sådanne anlæg er som regel lavere end for nye kombianlæg designet og bygget fra bunden.

I små kraftværker er en frem- og tilbagegående dampmaskine normalt mere effektiv end en radial eller aksial dampturbine med blade , og der er et forslag om at bruge moderne frem- og tilbagegående dampmaskiner som en del af en CCGT [1] .

Fordele

• Kombinerede anlæg gør det muligt at opnå en elvirkningsgrad på mere end 60 %. Til sammenligning er virkningsgraden for separat opererede dampkraftværker normalt i området 33-45%, for gasturbineanlæg - i området 28-42%.
• Lav pris pr. enhed installeret kapacitet
• Kombinerede anlæg bruger væsentligt mindre vand pr. produceret el-enhed sammenlignet med dampkraftværker
• Kort byggetid (9-12 måneder)
• Der er ikke behov for en konstant forsyning af brændstof via jernbane eller sø
• Kompakte dimensioner gør det muligt at bygge direkte hos forbrugeren (fabrikken eller inde i byen), hvilket reducerer omkostningerne til elledninger og transport af elektricitet. energi
• Mere miljøvenlig sammenlignet med dampturbineanlæg

Ulemper ved CCGT

• Behovet for at filtrere den luft, der bruges til brændstofforbrænding.
• Begrænsninger for de anvendte brændstoftyper. Som hovedregel bruges naturgas som hovedbrændstof, og diesel som backup. Brugen af ​​kul som brændstof er kun mulig i anlæg med intracyklisk forgasning af kul, hvilket i høj grad øger omkostningerne ved at bygge sådanne kraftværker. Derfor er behovet for at bygge dyre brændstoftransportkommunikationer - rørledninger.
• Sæsonbestemte strømbegrænsninger. Maksimal ydeevne om vinteren.

Applikationer i kraftværker

På trods af det faktum, at fordelene ved damp-gas-cyklussen først blev bevist tilbage i 1950'erne af den sovjetiske akademiker S. A. Khristianovich , denne type strømgenererende installationer har ikke været meget brugt i Rusland . Adskillige eksperimentelle CCGT'er blev bygget i USSR . Et eksempel er kraftenhederne med en kapacitet på 170 MW ved Nevinnomysskaya GRES og med en kapacitet på 250 MW ved Moldavskaya GRES . I løbet af de sidste 10 år er mere end 45 kraftfulde kombinerede kraftenheder blevet sat i drift i Rusland. Blandt dem:

• 3 CCGT'er med en kapacitet på hver 450 MW: 2 ved CHPP-27 [2] [3] og 1 ved CHPP-21 [4] ; 3 CCGT-enheder med en kapacitet på 420 MW hver: 1 ved CHPP-16 , 1 ved CHPP-20 , 1 ved CHPP-26 ; 1 CCGT med en kapacitet på 220 MW ved CHPP-12 ; 2 CCGT'er med en kapacitet på 121 MW hver ved TPP Mezhdunarodnaya [5] i Moskva
• 2 kraftenheder med en kapacitet på 450 MW hver ved Severo-Zapadnaya CHPP , kraftenheder med en kapacitet på 450 MW ved Yuzhnaya CHPP og Pravoberezhnaya CHPP , en kraftenhed bestående af to CCGT-180 ved Pervomaiskaya CHPP - i St. Petersborg
• 3 kraftenheder af Nyaganskaya GRES med en samlet kapacitet på 1269,8 MW [6]
• 3 kraftenheder hos Sochi TPP . To kraftenheder med en kapacitet på hver 39 MW (1. byggefase). Én kraftenhed 80 MW (2. byggefase) [7] .
• 3 kraftenheder ved Chelyabinsk CHPP-4 , med en kapacitet på henholdsvis 247, 247,5 og 263 MW [8] .
• 2 CCGT'er med en kapacitet på hver 450 MW ved Kaliningrad CHPP-2 [9]
• 2 CCGT'er med en kapacitet på 220 MW hver ved Tyumen CHPP-1 [10]
• 2 CCGT'er med en kapacitet på hver 325 MW ved Ivanovskaya GRES [11] baseret på GTD-110
• 2 CCGT'er med en kapacitet på 123 MW hver ved Kazan CHPP-1
• 2 CCGT'er med en kapacitet på 110 MW hver ved Kazan CHPP-2
• 2 CCGT'er med en samlet kapacitet på 100 MW ved Shakhtinskaya GTPP
• 1 CCGT-enhed med en kapacitet på 400 MW ved Shaturskaya GRES [12]
• 1 CCGT-enhed med en kapacitet på 440 MW ved Krasnodar CHPP [13]
• 1 CCGT-enhed med en kapacitet på 230 MW ved Chelyabinsk CHPP-3 [14]
• 1 CCGT-enhed med en kapacitet på 410 MW ved Sredneuralskaya GRES OJSC Enel OGK-5 
• 1 CCGT-enhed med en kapacitet på 410 MW ved Nevinnomysskaya GRES OJSC Enel OGK-5
• 1 CCGT-enhed med en kapacitet på 220 MW ved Novgorod CHPP
• 1 CCGT-enhed med en kapacitet på 110 MW ved Vologda CHPP
• 1 CCGT-enhed med en kapacitet på 424,6 MW ved Yaivinskaya GRES
• 1 CCGT-enhed med en kapacitet på 330 MW ved Novogorkovskaya CHPP
• 1 CCGT-enhed med en kapacitet på 450 MW ved Cherepovetskaya GRES
• 1 CCGT-enhed med en samlet kapacitet på 800 MW ved Kirishskaya GRES (det mest kraftfulde kombinerede cyklusanlæg i Rusland i 2014-2017)
• 1 CCGT med en samlet kapacitet på 903 MW ved Permskaya GRES (det mest kraftfulde kombinerede cyklusanlæg i Rusland siden 2017)
• 2 CCGT'er med en samlet kapacitet på 235 MW på Astrakhan CCGT-235 og 2 CCGT'er på Astrakhan CCGT-110 (tidligere Astrakhan GRES ) med en samlet faktisk kapacitet på 121 MW, med en designkapacitet på 110 MW.
• omkring 10 CCGT'er er i forskellige stadier af design eller konstruktion.

Sammenlignet med Rusland, i landene i Vesteuropa og USA, begyndte kombinerede cyklusanlæg at blive brugt i vid udstrækning tidligere. På vestlige termiske kraftværker, der bruger naturgas som brændstof, bruges anlæg af denne type meget oftere.

Alternativ anvendelse

BMW lavede en antagelse om muligheden for at bruge den kombinerede cyklus i biler. Det foreslås at bruge udstødningsgasserne fra en bil til at drive en lille dampturbine. [femten]

Videreudvikling

I udviklingen af ​​CCGT-ideen blev det foreslået at bruge en gasgenerator til at producere brændbar gas fra kul , biomasse og så videre.

Noter

1. ↑ Trokhin, Ivan Gasturbo -damp-stempel kraftværk: Turbinens effektivitet vil blive øget med et "damplokomotiv" (utilgængeligt link) . Ruslands energi og industri (februar 2013). Hentet 28. marts 2013. Arkiveret fra originalen 4. april 2013. (ubestemt) 
2. ↑ Fotorapport om lanceringen af ​​CCGT-450T på Mosenergo's CHPP-27 (utilgængeligt link) . Hentet 1. juli 2011. Arkiveret fra originalen 1. maj 2011. (ubestemt) 
3. ↑ Artikel om CHPP-27 på Mosenergo-webstedet (utilgængeligt link) . Hentet 1. juli 2011. Arkiveret fra originalen 13. december 2010. (ubestemt) 
4. ↑ Artikel om CHPP-21 på Mosenergo-webstedet (utilgængeligt link) . Hentet 1. juli 2011. Arkiveret fra originalen 17. oktober 2009. (ubestemt) 
5. ↑ Artikel om designfunktionerne i TPP "International" på webstedet for virksomheden "TechnoPromExport"  (utilgængeligt link)
6. ↑ Nyaganskaya GRES | Fortum . Dato for adgang: 4. december 2014. Arkiveret fra originalen 22. december 2014. (ubestemt)
7. ↑ Interview med direktøren for Sochi-afdelingen af ​​Inter RAO UES V. A. Belosevich til publikationen Lights of Greater Sochi  (utilgængeligt link)
8. ↑ Varmeforsyningsordning inden for de administrative grænser for byen Chelyabinsk for perioden frem til 2034 (opdateret for 2019) . Officiel side for byadministrationen i Chelyabinsk . Dato for adgang: 30. november 2018. (ubestemt)
9. ↑ Den 2. enhed af Kaliningrad CHP-2 blev sat i drift . Dato for adgang: 1. juli 2011. Arkiveret fra originalen 4. januar 2014. (ubestemt)
10. ↑ Lancering af CCGT-190/220 ved Tyumen CHPP-1 (utilgængeligt link) . Hentet 1. juli 2011. Arkiveret fra originalen 22. september 2013. (ubestemt) 
11. ↑ Idriftsættelse af CCGT-325 ved Ivanovskaya GRES . Hentet 1. juli 2011. Arkiveret fra originalen 28. december 2014. (ubestemt)
12. ↑ CCGT-400 ved Shaturskaya GRES  (utilgængeligt link)
13. ↑ En ceremoniel lancering af CCGT-410-enheden fandt sted ved Krasnodar CHPP (utilgængeligt link) . Dato for adgang: 17. januar 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2011. (ubestemt) 
14. ↑ JSC "Fortum" - Elektricitetsproduktion i Chelyabinsk-regionen (utilgængeligt link) . Hentet 14. februar 2012. Arkiveret fra originalen 24. februar 2012. (ubestemt) 
15. ↑ "BMW Turbosteamer bliver varm og går" . Hentet 5. september 2007. Arkiveret fra originalen 18. juni 2017. (ubestemt)

Links

• Overgang til kombineret cyklus
• Kraftværker baseret på kombianlæg
• Beregning af et kombianlæg
• Historien om damp-gas kredsløbet i Rusland. Udviklingsmuligheder
• [bse.sci-lib.com/article087101.html "Damp- og gasturbineanlæg" i Great Soviet Encyclopedia]
• Artikel af P. Andreev "Historien om den kombinerede cyklus i Rusland" fra publikationen "Energi og industri i Rusland"

Litteratur

• Zysin V.A., Kombinerede damp-gasanlæg og kredsløb, M. - L., 1962.

Motorer
Forbrændingsmotorer (undtagen turbine ) gensidigt Antal cyklusser To takts motor Lenoir motor Firetakts motor Femtakts motor roterende Sekstakts motor Cylinder arrangement inline motor U-motor boxer motor H-motor V-motor VR motor W motor stjerne motor roterende X-motor Stempeltyper Frit stempel Modstempelmotor deltoid Aksial Optændingsmetode _ Diesel Kompressionskarburator Opvarmning og kompression Gløde karburator batteri tænding Magneto Lysbue og tændrør Rotary Wankel motor orbital motor Sarich motor Vigriyanov roterende vingemotor Kombineret hybrid Hesselmann motor
Luft-jet Hovedtyper Ukomprimeret Direkte flow Pulserende Turbojet Turbofan (to-kredsløb) Turboprop Turbopropfan Turboaksel Modifikationer og hybridsystemer Motor-kompressor luft-jet motor Hypersonic én gang Se også: Gasturbinemotorer
raketmotorer Starter Overclocking marts Rangering Kemisk Væske Lukket cyklus åben sløjfe med faseovergang Walther motor Andet Fast brændsel Brændstof hybrid Atomisk Termonuklear Gasfase-nuklear Fastfase-nuklear Salt Elektrisk Plasma elektromagnetisk accelerator VASIMR Ionisk Elektrotermisk Elektrostatisk Andet Kile-luft Bussard motor
Eksterne forbrændingsmotorer Damp maskine Stirlings motor Luftmotor Turbiner og mekanismer med turbiner i sammensætningen Efter type arbejdende krop Gas Gasturbineanlæg gasturbine kraftværk Gasturbine motorer Damp Kombianlæg Kondenserende turbine hydraulisk propel turbine Efter designfunktioner Aksial (aksial) turbine centrifugal turbine radial diagonal Radialaksial turbine (Francis turbine) Kaplan turbine Pelton turbine (Pelton turbine) Turbine Turgo Rotor Daria Turbine i Wales Turbine Tesla Segners hjul
Elektriske motorer Jævnstrøm Vekselstrøm Polyfase Tre-faset To-faset enkelt fase Universel Asynkron kondensator motor Synkron Børsteløs (koblet motor) Samler Ventil reaktiv Stepper Andet Lineær Hysterese Unipolær Ultralyd mendocino motor
Biologiske motorer motoriske proteiner aktin Spise i Kinesin Myosin Tropomyosin Troponin Flagellin
se også evighedsmaskine Gearmotor gummi motor