Реферат газотурбінні установки - банк рефератів, творів, доповідей, курсових і дипломних робіт

Типова конструкція ГТУ (ВМД)

Схеми і креслення

Енергетика хвора. У наявності всі симптоми її зносу і старіння. "Лампочка Ілліча" повільно, але вірно знижує напруження. Опиниться Україна в імлі чи ні, залежить від того, як скоро і адекватно відреагує суспільство, і енергетики в тому числі, на стан енергетичної промисловості, яка стоїть перед альтернативою: або повільно померти і звільнити вітчизняний ринок для закордонних продавця електричної і теплової енергії; або повернутися обличчям до сучасних технологій виробництва, впровадити їх, а потім на основі високої конкурентоспроможності забезпечити енергетичну незалежність держави. Третього не дано.

Одним з найбільш перспективних напрямків розвитку енергетики (з технічної, економічної і екологічної точок зору) є переобладнання діючих районних котелень в газотурбінні теплоелектроцентралі (ГТУ-ТЕЦ). Такі ГТУ-ТЕЦ забезпечать:

- вдвічі менша витрата палива на виробництво електроенергії;

- наблизять виробництво енергії до споживача і знизять втрати на транспорт енергії (в ВЕО "Татенерго" вони становлять 10,4%, а поУкаіни-12,2%);

- підвищать гнучкість енергосистеми при парирування коливань в споживанні енергії;

- практично вдвічі знизять викиди шкідливих речовин в атмосферу в порівнянні з існуючими ТЕС і котельнями.

Нас наполегливо підштовхують до ГТУ-енергетиці форсовані темпи її впровадження за кордоном і предкрітіческое стан вітчизняної енергетики. ГТУ-технології стали основою енергетики в усьому розвинутому світі. Світовий випуск (в перекладі на сумарну електричну потужність) енергетичних ГТУ знаходиться на рівні 30-35 млн. КВт на рік. Енергетичні ГТУ активно розвиваються і впроваджуються зараз в Японії, Англії, Німеччини, Італії, США та інших країнах.

Будуються ГТУ-ТЕЦ в Каліфорнії і Флориді (США) потужністю по 150. 200 МВт, в Уельсі (Великобританія) електричною потужністю від 200 до 500 МВт.

В Ірані експлуатується 174 енергетичних ГТУ загальною електричною потужністю 8167,8 МВт.

В Італії фірма GE виробляє мікро ГТУ електричною потужністю від 45 до 200 кВт. Фірма PGT (Nuovo Pignona) випускає ГТУ потужністю від 10 до 21 МВт.

Все виробництво фірми Audi (в Німеччині) забезпечують електричною і тепловою енергією два комплексу ГТУ-ТЕЦ марки "Taurus-60" сумарною електричною потужністю 10,4 МВт і теплової - 16 МВт. Фірма "Solar" пропонує ГТУ "під ключ" в діапазоні від 1 до 13 МВт марок: "Centaur", "Mercury", "Taurus", "Mars", "Titan" (рис. 1.3).

Понад 10 000 газових турбін експлуатуються зараз в 86 країнах світу.

- Розробити надійні і дешеві зразки газотурбінних установок для промислової вироблення електричної і теплової енергії;

- Здійснити відбір найбільш перспективних розробників і виробників енергетичних ГТУ;

- Забезпечити лідируюче положення США в сфері виробництва енергогенеруючої техніки.

- Створити умови для прямого контролю енерговиробних галузей промисловості більшості країн світу.

Перерахування тільки основних виробників енергетичних ГТУ за кордоном (табл.1) дає уявлення про масштаби розвитку даної галузі енергетики та увагу, яку приділяють їй урядами промислово розвинених країн.

Провідні розробники і виробники ГТУ на світовому ринку

Фірма-виробник енергетичних ГТУ

Westinghouse (Siemence Westinghouse)

Чому ж був обраний енергоблок з газотурбінної установкою? Газотурбінні установки успішно працюють в промисловості, особливо коли потрібно спільне виробництво тепла, механічної енергії і електроенергії. Газові турбіни дозволяють дотримати жорсткі вимоги з охорони навколишнього середовища. Ці установки здатні працювати на двох видах палива - рідкому і газоподібному. При цьому здійснюється постійна робота на природному газі, а при необхідності, в аварійних ситуаціях, проводиться автоматичний перехід на дизельне паливо. Потреба в технічному обслуговуванні у газових турбін відносно мала. Після певного терміну служби, приблизно 30000-40000 годин роботи, за контрактом на повне технічне обслуговування проводиться зміна гарячих деталей турбіни, включаючи камеру згоряння. Коефіцієнт працездатності газових турбін дуже високий і при повному сервісному обслуговуванні становить 95 і більше відсотків.

До теперішнього часу встановлена ​​електрична потужність енергосистеми Татарстану становить 6986 МВт, теплова потужність - 15233 Гкал / год. Останній турбогенератор ТГВ-200 був введений в роботу на НАБЕРЕЖНОЧЕЛНІНСКІЙ ТЕЦ в 1988 році, що визначає явно виражений процес старіння генеруючого обладнання.

У той же час підйом економіки Республіки Татарстан, інтенсивна реконструкція центру Казані викликають зростання споживання електричної і теплової енергії. Збільшується електродефіцітность Казанського енергорайона. Ситуація ускладнюється зростанням тарифів на енергетичне паливо, на теплову і електричну енергію, що виробляється на старому неефективному устаткуванні, що стимулює споживачів шукати альтернативні джерела енергії.

Переможцем тендеру було визнано ВАТ «Моторобудівник» (м.Миколаїв) запропонувала найбільш оптимальне рішення на базі конвертованого авіаційного двигуна типу НК-37. В реалізації цього проекту здійснюється в непростих умовах діючого підприємства також беруть участь і інші українські підприємства:

- ВАТ «СНТК ім. Н.Д. Кузнєцова (м.Миколаїв)

- ВАТ «Привід» (м Лисьва)

- Генеральним проектувальником є ​​РУП «БелНІПІЕнергопром» (м.Мінськ).

2. Обладнання КДТУ

Спрощена структурна схема газотурбінного енергоблоку Казанської ТЕЦ-1 представлена ​​на рис. 1.

Проект ГТУ-ТЕЦ Казанської ТЕЦ-1 передбачає установку двох газотурбінних двигунів НК-37 авіаційного типу потужністю по 25МВт кожен, з утилізацією тепла відхідних газів в котлах-утилізаторах. Двигун НК-37 розроблений базі серійного двигуна НК 321 для стратегічного бомбардувальника ТУ-160. Вибір конкурсної комісії зупинився на цьому двигуні завдяки поєднанню в ньому високих термодинамічних і газодинамічних параметрів з великим ресурсом, споконвічно закладеним в нього конструкцію. Двигуни і генератори будуть змонтовані в контейнерах. Використання подібних двигунів на електростанціях обумовлено цілим рядом переваг:

- Високий рівень термодинамічних і газодинамічних параметрів, що базується на теорії і практиці створення авіадвигунів;

- Високий технічний рівень конструювання, який забезпечує створення ВМД великої потужності високої надійності і довговічності при малій масі і габаритах вузлів;

- Можливість використання в якості газогенераторів ГТУ авіаційних двигунів, які пройшли доведення в стендових умовах і на крилі.

- Простота експлуатації, можливість управління і обслуговування мінімальною кількістю персоналу.

- Короткий час запуску, зупинки, виходу на номінальне навантаження.

ГТУ-ТЕЦ «Казань-50» також передбачає два газодожімних компресора «Таката» виробництва ВАТ «Казанькомпрессормаш», розташованих в окремому модулі. Газотурбінні двигуни з генераторами будуть змонтовані в контейнерах з високим ступенем заводської готовності на майданчику перед котельним відділенням першої черги Казанської ТЕЦ-1, в якому будуть встановлені два котла-утилізатора МКУ-13 Марганецского котельного заводу «Червоний казаняр». Пар 30ата і гаряча вода будуть підключені до існуючих схем відпустки пара і гарячого водопостачання. Проект передбачає можливість використання в тепловій схемі існуючої парової турбіни 30ата, що дозволить ще більш економічно використовувати генерує обладнання в різних режимах зі збільшенням електричної потужності ще на 10. 15 МВт. На ГТУ-ТЕЦ буде використовуватися система водопідготовки Казанської ТЕЦ-1. Мінімальних витрат зажадає і реалізація схеми видачі електричної потужності блоків ГТУ. Так, наприклад, розрахунки показали допустимість підключення нових генераторів виробництва Лисьвінского заводу потужністю 25МВт до існуючого генераторному розподільного пристрою (ГРУ) напругою 6 кВ, що має зв'язок з закритим розподільчим пристроєм (ЗРП) 110 кВ. Підключення генераторів буде здійснено кабельними лініями.

Можливість роботи в автоматичному режимі дозволяють використовувати енергетичні установки з двигуном НК-37 як в звичайному режимі, так і при пікових режимах вироблення електроенергії, а модульна конструкція газотурбінних електростанцій полегшує їх транспортування і монтажні роботи.

Економічний ефект від оснащення Казанської ТЕЦ-1 сучасними більш економічними і екологічно безпечними установками буде вимірюватися сотнями тонн зекономленого палива, витрата якого на виробництво електроенергії знизиться більш, ніж у півтора рази. Так, за рахунок економії, яку передбачається досягти після впровадження ГТУ в структуру станції, можна виробити стільки енергії, скільки необхідно для цілорічного постачання трьохсот 180-квартирних будинків. Недовикористаної теплова енергія після газової турбіни утилізується в котлі і відпускається споживачам у вигляді пари і гарячої води. Переваги нової технології показують доцільність роботи ГТУ-ТЕЦ «Казань-50» в базовому режимі з розвантаженням в літній період існуючих парових турбін Казанської ТЕЦ-1 з їх втратами в конденсаторі. При цьому розрахунковий питома витрата палива на вироблення електроенергії і тепла становить відповідно 220. 240 г / кВт-год і 145 кг / Гкал. Результатом оснащення станції ГТУ стане економія близько 60 тис. Т умовного палива на рік.

3. Типова конструкція ГТУ (ВМД)

З типовою конструкцією ГТУ можна ознайомитися на прикладі газотурбінного двигуна НК-16СТ.

НК-16СТ є прототипом розроблювального двигуна НК-18СТЕ (ГТУ-18СТЕ) для ГТЕ-18.

Конструктивно цей двигун є одноконтурним, двохвальним з вільною турбіною, яка забезпечує роботу електрогенератора. В якості основного палива для НК-16 використовується природний газ.

До основних елементів конструкції відносяться:

- повітрозабірні пристрій. Воно призначене для всмоктування атмосферного повітря, його очищення і попереднього стиснення перед входом в компресор;

- вхідний направляючий апарат (1) - це кільце з 12-ю радіальними лопатками, до яких кріпиться передня опора (14) ротора чотириступінчастого компресора низького тиску (КНД) (2);

- середня опора (15), що має повітряний канал для охолодження. У ній суміщені: задня опора ротора КНД, передня опора компресора високого тиску (КВД), корпус центрального приводу агрегатів.

Повітряний потік, стиснений в КНД, надходить на шестиступеневий КВД (5). Стійкість і оптимальний режим роботи КВД підтримується регульованим напрямним апаратом (НА) (4). Стиснутий до розрахункового тиску повітря надходить в камеру згоряння (КС) (6) кільцевого типу. До її складу входять 32 газові форсунки з Завихрювачі і 2 воспламенителя факельного типу.

З КС газоповітряна суміш, придбавши максимальну енергію в результаті спалювання палива, спрямовується на двоступеневу турбіну турбокомпресора.

1-ша щабель - турбіна високого тиску (7) (ТВД), вона є силовим приводом КВД.

2-а ступінь - турбіна низького тиску (8) (ТНД), вона обертає КНД;

- задня опора (16) укладає в собі опору турбіни низького тиску і опору турбіни високого тиску. Проставка (9) входить до складу заднього силового пояса кріплення двигуна.

Каналом з перехідних оболонок (10) газоповітряна суміш, віддавши частину енергії, запасеної в КС, компресора за допомогою ТВД і ТНД, спрямовується до вільної, силовий турбіні (11). На ній спрацьовується від 40% до 50% решти запасу енергії газовоздушного потоку.

Перетворюючи потенційну і кінетичну енергію потоку в механічну роботу, СТ забезпечує роботу електрогенератора, передаючи йому обертання через фланець (13) і муфту.

Вал СТ спирається на передню, охлаждаемую опору (17) і задню опору (18). Газоповітряний потік, вийшовши з СТ, потрапляє в Газозбірний пристрій (равлика), де він розвертається і прямує в систему утилізації тепла.

Крім перерахованих основних елементів конструкції, роботу газотурбінного двигуна забезпечують системи:

- топлівопітанія і регулювання;

- автоматичного контролю і управління;

4. Схеми і креслення