Turbine cu gaz

3 INSTALAȚII GAS-TURBINE

3.1 Aplicarea unităților de turbine cu gaz în industria de petrol și gaze

O analiză a flotei de GTU staționate, în producție și proiectate arată că GTU-urile moderne (interne și externe) sunt concepute în primul rând pe o schemă termică simplă. Această preferință se datorează dorinței de a realiza mai bine astfel de proprietăți pozitive ale turbinelor cu gaz, cum ar fi costurile unitare scăzute, manevrabilitatea, fiabilitatea și ușurința întreținerii, posibilitatea unei automatizări complete, precum și o mică nevoie de apă de răcire. Aceste proprietăți fac posibilă introducerea GTU staționare pentru utilizarea lor ca acționări de compresoare centrifuge, pompe, instalații de foraj, generatoare electrice pentru nevoile lor.







Standardul internațional ISO prevede următoarea clasificare a schemelor tipice de proiectare GTU.

Schema 1 - turbină cu gaz cu un singur canal dintr-un ciclu simplu, cu posibilă defalcare a grupului de compresoare în două sau trei etape de comprimare (figura 3.1, a).

Schema 2 - Turbină cu gaz cu un singur arbore, cu regenerarea căldurii gazelor de evacuare și posibila defalcare a grupului de compresoare cu includerea a unul sau două răcitoare (Figura 3.1, b).

Schema 3 - un GTU cu doi arbori cu arbore despicat, o turbină de putere liberă (pentru o sarcină utilă) și un dispozitiv pentru prepararea fluidului de lucru (generator de gaz). Generatorul de gaz poate fi asamblat dintr-unul sau mai multe compresoare pentru comprimarea fluidului de lucru, un dispozitiv pentru încălzirea acestuia (o cameră de ardere sau un schimbător de căldură fierbinte) și una sau mai multe turbine utilizate ca sistem de acționare a compresorului. În funcție de schema de proiectare a generatorului de gaz, circuitul 3 poate fi în mai multe variante.

În schema 3a variantă (figura 3.1c) carburator este configurat pentru o schemă de design simplu. În 3b variantă (figura 3.1, g) fluidul de lucru este încălzit într-un ( „hot“) schimbător de căldură special prin transferul de căldură de la sursa de alimentare externa. În versiunea 3c (figura 3.1, d), generatorul de gaze conține, pe lângă elementele enumerate, un regenerator. 3a variantă (figura 3.1, e) generatorul de gaz este conceput ca o unitate cu două ax turbo compresor, în care fiecare dintre compresoarele este antrenat în mișcare de rotație a turbinei independent, iar consumatorul extern - PT turbinei de putere.

Schema 4 - GTU cu două arbori, cu o turbină de putere blocată și un arbore turbocompresor liber (Figura 3.1, g).

Figura 3.1. Schemele tipice de construcție GTU:
CS - camera de combustie; OK - compresor axial; GT - turbină cu gaz; P este receptorul de energie; Р - recuperator; TVD - turbină de înaltă presiune; TND - turbină cu presiune joasă; NU - dispozitiv de încălzire; CPV - compresor de joasă presiune;
HPC - compresor de înaltă presiune; ST - turbină de putere; PSV - încălzitor de apă de rețea; VO - încălzitor de aer; KU - cazan de căldură reziduală

Schema 5 - Unitatea cu turbină de gaz cu un singur arbore sau ax (cu arbore separator și turbină de putere separată) care utilizează potențialul energetic necesar pentru necesitățile de producție ale fluidului de lucru (aer comprimat sau gaz fierbinte) (figura 3.1, h).

Analiza utilizării flotei de putere și a unităților GTU arată că cele mai frecvente în GTU-urile staționare au fost schemele tipice de proiectare 1 (putere) și 3 (unitate).

progresul tehnologic constant construcția turbinei staționare bazată atât creșterea temperaturii ciclului inițial și debitul masic al fluidului de lucru, precum și îmbunătățirea pieselor și elementelor turbomașinior flux aerodinamice ale tractului GTU-gaz. Principiul de vară de proiectare bloc permite interschimbabilitatea de unități individuale (module) de turbină cu gaz în timpul repararea și utilizarea unor metode avansate de asamblare, transport, instalare, întreținere (inspecții tehnice și reparații).







Cele mai comune unități GTU au fost produse la stațiile de compresoare ale rețelei de gaz și a instalațiilor subterane de stocare a gazelor. Există, de asemenea, o bogată experiență străină în utilizarea GTU ca unitate pentru pompele centrifuge la stațiile de pompare a conductelor de petrol și produse petroliere.

- conducte de gaze principale și conducte de gaze pentru încovoiere - 140,750 km, inclusiv conducte de gaze cu diametru mare (1020,1220 și 1,420 mm) - 88025 km.

- stații de compresoare cu o capacitate totală de unități de compresoare de gaz - 38,3 milioane kW, inclusiv 32,7 milioane kW (85,5%) cu acționare cu turbină cu gaz; cu acționare electrică - 5,2 milioane kW (13,5%); piston - 0,4 milioane kW (1,0%).

În ultimele decenii, tendința mondială a creșterii predominante a prețurilor la energie și energie sa manifestat în mod vizibil. Acest lucru conduce la faptul că una dintre cele mai importante domenii ale progresului științific și tehnologic (și nu numai în industria gazelor și petrolului) va fi conservarea energiei.

În etapa de proiectare și construire a unor conducte de gaze noi, acest lucru se va manifesta prin aplicarea unor GPU-uri de înaltă eficiență a noilor generații. La etapa de reconstrucție a conductelor de gaze, una dintre căile de economisire a energiei este renovarea și modernizarea parcului GPA.

Liderul articol de economisire a energiei în exploatarea gazelor este optimizarea condițiilor tehnologice la adaptarea optimă a caracteristicilor de stații de comprimare și o parte liniară prin adaptarea caracteristicilor de compresoare centrifugale și de antrenare a turbinei pentru posibile moduri de conducte de operare.

Problemele perfecțiunii SBS sunt considerate cea mai importantă direcție de progres științific și tehnic în toate etapele de dezvoltare a industriei gazelor. Flota modernă de unități GPU cu turbină cu gaz include 20 de tipuri de GTU produse în anii diferiți, o parte semnificativă din care (până la 30%) este depășită din punct de vedere moral și fizic. Coeficientul de eficiență (eficiență) al flotei GPA operează în medie 27,5% și variază de la 23% la 30%, în funcție de tipul GTU.

Pentru a înlocui parcul GPU învechit și pentru a echipa rețeaua de gaze noi construite, se construiește o nouă generație de unități de turbine cu gaz prin ordinul RAO ​​Gazprom.

Caracteristicile tehnice ale noului GPA oferă un înalt nivel de indicatori de performanță (economie de energie, fiabilitate, ecologie) și include:

- caracterul adecvat pentru dimensiunile re-design, cu costuri minime de operare în diferite variante (unitate de schimb, instalarea fundațiilor pentru exploatarea instalațiilor individuale sau clădiri, înlocuind Packagecontainer AAP la locul existent, etc.);

- bloc-completitudine și pregătirea fabricii;

- economia GTU la nivelul de 31-36% (în funcție de capacitatea unității) și capacitatea structurii de a continua evoluția pe întreaga perioadă a producției în masă;

- unificarea acționărilor și a compresoarelor de gaz care asigură utilizarea lor în diferite combinații;

- autonomia GPU-ului pentru alimentarea cu energie în modul de funcționare;

- fiabilitate la nivel: timp de funcționare pentru defecțiune 3,5 mii ore timp de întrerupere forțată nu mai mult de 1% din calendar, reparații de viață până la 25 mii ore;

- Caracteristici ecologice îmbunătățite (concentrația oxizilor de azot pe gazele de eșapament ale GTU nu depășește 150 mg / nm 3. în perspectivă - 50 mg / nm3.

Următoarea generație de turbine cu gaz se va dezvolta în funcție de mai multe opțiuni posibile:

- un ciclu simplu GTU cu creșterea în continuare a parametrilor ciclului (temperatură și presiune), îmbunătățirea sistemelor interne de răcire, aplicarea de noi materiale (inclusiv cele ceramice); eficiență realizabilă de 35-42%;

- ciclu de ciclu de gaz al GTU, adică cu amestecarea diferitelor corpuri de lucru (aer-abur);

- ciclul turbinei cu gaz combinat; Eficiența este de 37-45%.

Având în vedere noile tendințe ale prețurilor pentru toate tipurile de produse, cea mai simplă utilizare a căldurii gazelor de eșapament (în industria energetică străină se numește "cogenerare") are cele mai bune perspective la stația de compresoare. În prezent, RAO Gazprom devine un producător de echipamente de seră, care ar trebui să dea un nou impuls acestei probleme.

O problemă importantă de reducere a emisiilor de substanțe nocive (în principal oxizi de azot) ar trebui abordată în următoarele domenii:

- Crearea de sisteme calitativ noi de ardere a combustibililor (camere de combustie catalitică cu un indice de emisie de 10-15 mg / Nm 3);

3.2 Relațiile termodinamice de bază în calculele GTU

1. Ecuația de stat

Organismul de lucru este gazele, relația dintre parametrii cărora este descrisă destul de bine de ecuația de stare a unui gaz ideal

2. Energia internă U

u = U - M este energia internă specifică, J / kg.

Energia internă a sistemului depinde numai de starea sa și este determinată în mod unic de o pereche de parametri interdependenți

Pentru gaz real

Pentru un gaz ideal, energia internă nu depinde de V și P, deoarece nu există forțe intermoleculare de interacțiune

3. Lucrul extern L

Extinderea gazului extern (compresie) (J)

4. Prima lege a termodinamicii

Căldura furnizată sistemului este utilizată pentru a schimba energia internă și a efectua lucrări externe







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: