Парогазовая установка
Парогазовая установка — электрогенерирующая станция, служащая для производства электроэнергии. Отличается от паросиловых и газотурбинных установок повышенным КПД.[источник не указан 4806 дней]
Принцип действия и устройство
Парогазовая установка содержит два отдельных двигателя: паросиловой и газотурбинный. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива. Топливом может служить как природный газ, так и продукты нефтяной промышленности (дизельное топливо). На одном валу с турбиной находится генератор, который за счет 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 наружному 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.
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 котел, 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 паровые машины 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. Применения угля в качестве топлива возможно только в установках с внутрицикловой газификацией угля, что сильно удорожает строительство таких электростанций. Отсюда вытекает необходимость строительства недешевых коммуникаций транспортировки топлива — трубопроводов.
- Сезонные ограничения мощности.Максимальная производительность в зимнее время
Применение на электростанциях
Несмотря на то, что преимущества парогазового цикла были впервые доказаны еще в 1950-х годах советским академиком С. А. Христиановичем[источник не указан 4939 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 30-ти мощных парогазовых энергоблоков. Среди них:
- 3 ПГУ мощностью 450 МВт каждый: 2 на ТЭЦ-27[2][3] и 1 на ТЭЦ-21[4]; 3 ПГУ мощностью 420 МВт каждый: 1 на ТЭЦ-16, 1 на ТЭЦ-20, 1 на ТЭЦ-26; 1 ПГУ мощностью 220 МВт на ТЭЦ-12; 2 ПГУ мощностью 121 МВт каждый на ТЭС Международная[5] — в Москве
- 2 энергоблока мощностью 450 МВт каждый на Северо-Западной ТЭЦ, энергоблок мощностью 450 МВт на Южной ТЭЦ и Правобережной ТЭЦ, энергоблок в составе двух ПГУ-180 на Первомайской ТЭЦ — в Санкт-Петербурге
- 3 энергоблока Няганьской ГРЭС сумарной мощностью 1269,8 МВт[6]
- 3 энергоблока на Сочинской ТЭС. Два энергоблока мощностью 39 МВт каждый (1-я очередь строительства). Один энергоблок 80 МВт (2-я очередь строительства)[7].
- 2 ПГУ мощностью 450 МВт каждая на Калининградской ТЭЦ-2[8]
- 2 ПГУ мощностью 220 МВт каждая на Тюменской ТЭЦ-1[9]
- 2 ПГУ мощностью 325 МВт каждая на Ивановской ГРЭС[10] на основе ГТД-110
- 1 ПГУ мощностью 400 МВт на Шатурской ГРЭС[11]
- 1 ПГУ мощностью 420 МВт на Краснодарской ТЭЦ[12]
- 1 ПГУ мощностью 230 МВт на Челябинской ТЭЦ-3[13]
- 1 ПГУ мощностью 410 МВт на Среднеуральской ГРЭС ОАО «Энел ОГК-5»
- 1 ПГУ мощностью 410 МВт на Невинномысской ГРЭС ОАО «Энел ОГК-5»
- 1 ПГУ мощностью 220 МВт на Новгородской ТЭЦ
- 1 ПГУ мощностью 110 МВт на Вологодской ТЭЦ
- 1 ПГУ мощностью 426,4 МВт на Яйвинской ГРЭС
- в различных стадиях проектирования или строительства находятся ещё около 10-ти ПГУ.
По сравнению с Россией, в странах Западной Европы и США парогазовые установки стали широко применяться раньше. На западных электростанциях, 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.[14]
Дальнейшее развитие
В развитие идеи ПГУ было предложено использовать газогенератор для получения горючего газа из угля, биомассы и проч.
Примечания
- ↑ Трохин, Иван Газотурбопаропоршневая электростанция: эффективность турбины повысит «паровоз». Энергетика и промышленность России (февраль 2013). Дата обращения: 28 марта 2013. Архивировано 4 апреля 2013 года.
- ↑ Фоторепортаж о пуске ПГУ-450Т на ТЭЦ-27 Мосэнерго
- ↑ Статья о ТЭЦ-27 на сайте Мосэнерго
- ↑ Статья о ТЭЦ-21 на сайте Мосэнерго
- ↑ Статья о конструктивных особенностях ТЭС «Международная» на сайте компании «ТехноПромЭкспорт»
- ↑ Няганская ГРЭС | Fortum
- ↑ Интервью директора Сочинского филиала «Интер РАО ЕЭС» В. А. Белосевича изданию «Огни Большого Сочи»
- ↑ Введен в эксплуатацию 2-й блок Калининградской ТЭЦ-2
- ↑ Пуск ПГУ-190/220 на Тюменской ТЭЦ-1
- ↑ Ввод в эксплуатацию ПГУ-325 на Ивановской ГРЭС
- ↑ ПГУ-400 на Шатурской ГРЭС
- ↑ На Краснодарской ТЭЦ состоялся торжественный пуск блока ПГУ-410
- ↑ ОАО «Фортум» — Производство электроэнергии в Челябинской области
- ↑ «BMW Turbosteamer gets hot and goes»
Ссылки
- Переход на парогазовый цикл
- Электростанции на базе парогазовых установок
- Расчет парогазовой установки
- История парогазового цикла в России. Перспективы развития
- «Парогазотурбинная установка» в Большой советской энциклопедии
- Статья П. Андреева "История парогазового цикла в России" из издания "Энергетика и промышленность России"
Литература
- 3ысин В. А., Комбинированные парогазовые установки и циклы, М. — Л.,1962.
| ||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||
