14.Когенерация на базе газотурбинной установки. Энергоустановки с внутрицикловой газификацией угля.
Когенерация - процесс совместной выработки электрической и тепловой энергии.
Когенерация есть термодинамическое производство двух или более форм полезной энергии из единственного первичного источника энергии.
Когенерационные установки - это оборудование, позволяющее вырабатывать электроэнергию и тепло одновременно.
К основным преимуществам когенерационных установок относятся:
- увеличение эффективности использования топлива благодаря более высокому КПД;
- снижение вредных выбросов в атмосферу по сравнению с раздельным производством тепла и электроэнергии;
- уменьшение затрат на передачу электроэнергии, т.к. когенерационные установки размещаются в местах потребления тепловой и электрической энергии, потери в сетях практически отсутствуют;
- возможность работы на биотопливе и на др. альтернативных видах топлива;
- бесшумность и экологичность оборудования;
- обеспечение собственных потребностей котельной в электроэнергии.
Принцип работы газовых турбин состоит в следующем: газ, нагнетаемый в камеру сгорания компрессором, смешивается с воздухом, формируя топливную смесь, и поджигается. Образующиеся продукты горения с высокой температурой, проходя через несколько рядов лопаток, установленных на валу турбины, приводят к вращению турбины. Механическая энергия вала передается через (понижающий) редуктор электрическому генератору. Тепловая энергия выходящих из турбины газов поступает в теплоутилизатор. Вместо производства электричества, механическая энергия турбины может использоваться для работы насосов, компрессоров и т.п. Наиболее традиционным видом топлива для газовых турбин является природный газ, хотя это не исключает возможности использования других видов газообразного топлива. При этом газовые турбины предъявляют повышенные требования к качеству его подготовки (механические включения, влажность).
Когенерационные системы, различающиеся по типу теплоносителя:
- Непосредственное (прямое) использование отходящих горячих газов;
- Производство пара низкого или среднего давления (8-18 кг/см2) во внешнем котле;
- Производство горячей воды;
- Производство пара высокого давления
КПД газовой турбины составляет 25% - 35%, в зависимости от параметров работы конкретной модели турбины и характеристик топлива. В составе когенерационных систем эффективность возрастает до 90% в расчете на условную единицу израсходованного топлива (по теплотворной способности).
Работа турбины сопровождается высоким уровнем шума, поэтому для их установки используются индустриального типа здания (в том числе контейнерного типа), которые также обеспечивают влагозащищенность оборудования.[9]
Преимущества газовой турбины:
- Надежность;
-Отсутствие водяной системы охлаждения;
- «Высокоэнергетический» выход тепловой энергии.
газовые
турбины со сжиганием топлива при
постоянном давлении с последующим
расширением продуктов сгорания в
проточной части турбины (цикл Брайтона).
Такие установки называются газотурбинными
(ГТУ). Они могут работать только на
природном газе или на жидком качественном
топливе (соляровом масле). Эти энергетические
установки требуют наличия воздушного
компрессора, потребляемая мощность
которого достаточно велика.
Принципиальная
схема ГТУ изображена на рис. 1.3. Благодаря
большой маневренности (быстрый пуск в
работу и загрузка) ГТУ получили применение
в энергетике в качестве пиковых установок
для покрытия внезапного дефицита
мощности в энергосистеме.
Рисунок
3. Принципиальная схема парогазовой
установки
1-компрессор;
2-камера
сгорания;
3-топливо;
4-газовая
турбина;
5-электрический
генератор;
6-паровая
турбина;
7-котел-утилизатор;
8-
конденсатор паровой турбины;
9-конденсатный
насос;
10-регенеративный
подогреватель в паровом цикле;
11-питательный
насос котла-утилизатора;
12-дымовая
труба.
Парогазовая установка с внутрицикловой газификацией угля (ПГУ-250 с ВЦГ)
• систему подготовки топлива, обеспечивающую приготовление топлива заданной зернистости и влажности. В системе подготовки топлива используется как традиционное оборудование, так и новое:
Установка включает в себя:
• систему внутрицикловой газификации твердого топлива под давлением, включая подсистемы подачи топлива и очистки низкокалорийного газа, вывода золы;
режущая дробилка, сушилка кипящего слоя и оком-кователь угольной мелочи;
• высоконапорный парогенератор;
• оборудование подачи воздуха в газогенератор, состоящего из дожимного осевого компрессора, расширительной газовой и приводной паровой турбин, входящие в состав одновального дожимного компрессорного агрегата (ДКА);
• паровую турбину.
• газотурбинный агрегат;
Возможность снижения вредных выбросов (золы, SO2 и NОX).
Преимущества такой схемы:
• запыленность газа за установкой не более 2 мг/м3 (при нормальных условиях);
Так, при эксплуатации ПГУ-250 с ВЦГ ожидалось:
• связывание серы не менее 80 %.
• концентрация NОX (при 02 = 6 %) – 150-250 мг/м3 (при нормальных условиях) в зависимости от содержания азота в топливе;