Газотурбинные электростанции (ГТЭС)

Газотурбинная электростанция. Преимущества газотурбинных электростанций. ГТЭС комбинированного цикла. Схема газотурбинной электростанции комбинированного цикла.

Газотурбинная электростанция — современная, высокотехнологичная установка, генерирующая электричество и тепловую энергию.

Основу газотурбинной электростанции составляют один или несколько газотурбинных двигателей - силовых агрегатов, механически связанных с электрогенератором и объединенных системой управления в единый энергетический комплекс. Газотурбинная электростанция может иметь электрическую мощность от двадцати киловатт до сотен мегаватт. Газотурбинная электростанция способна отдавать потребителю значительное количество тепловой энергии - с коэффициентом ~ 1:2 по отношению к электрической мощности.

Газотурбинная электростанция - тепловая электростанция, в которой в качестве привода электрического генератора используется газовая турбина.

Газотурбинные электростанции появились как станции, работающие на продуктах подземной газификации углей. Первая такая Газотурбинная электростанция в СССР — Шатская буроугольная подземногазовая электростанция (Тульская обл.) — была сооружена в районе залегания высокозольного и влажного бурого угля. Угольные газотурбинные электростанции широкого применения не получили главным образом из-за быстрого износа лопаток газовых турбин под воздействием содержащихся в газах частиц угля.

В 50-60-х гг. 20 в. в мировой практике получили широкое распространение газотурбинные электростанции с газотурбинными двигателями. Их суммарная мощность к 1970 превысила 2000 Мвт. Так, в США и Великобритании тепловые блоки мощностью свыше 500 Мвт, как правило, снабжаются газотурбинными установками мощностью 25-35 Мвт для покрытия нагрузок в часы «пик». Получили также распространение автоматические газотурбинные электростанции на базе авиационных турбин с 2-4 газовыми турбоагрегатами (каждый мощностью 10-20 Мвт).

Конструктивно газотурбинные электростанции могут быть размещены на полуприцепах-фургонах или железнодорожных платформах и использованы в местах новых разрабатываемых месторождений полезных ископаемых, особенно в районах месторождений нефти, где газотурбинные электростанции могут работать на попутном газе, или в районах строительств в качестве временных электростанций. Газотурбинные электростанции могут также служить резервными источниками мощности, включаемыми в случае возникновения в энергосистемах аварийных ситуаций. Газотурбинные электростанции, предназначенные для покрытия нагрузок в часы «пик», имеют облегчённую тепловую схему безрегенерационного типа, кпд порядка 20-25%; стоимость установленного КВТ таких электростанций составляет примерно 50% стоимости установленного КВТ современной ТЭС.

Газотурбинные электростанции имеют, как правило, высокую степень автоматизации и дистанционное управление. Пуск станции и приём нагрузки, а также работа вспомогательного оборудования (например, пополнение топливных и масляных баков) обычно автоматизируются.

Передвижные газотурбинные электростанции применяются редко, т. к. имеют низкий кпд и относительно высокую стоимость оборудования по сравнению, например, с дизельными электростанциями.

Существуют проекты атомных газотурбинных электростанций (США), в которых рабочий газ (гелий), нагретый до 800-1000°С, будет поступать от высокотемпературных графито-газовых реакторов.

Преимущества газотурбинных электростанций

Основные преимущества газотурбинных электростанций:

• ГТЭС весьма надежны. В среднем, длительность работы основных узлов без капитального ремонта составляет до 100-130 тыс. часов.
• КПД самой газотурбинной установки составляет порядка 51%, а при утилизации уходящих газов, общий КПД достигает уже 93%
• Газотурбинные электростанции, как уже было отмечено выше, имеют довольно небольшие размеры, что значительно уменьшает срок строительства, и, соответственно, позволяет им быстро окупаться.
• Газотурбинные электростанции довольно экологичны, чему в последнее время уделяется все больше внимания.
• ГТЭС могут работать в полностью автоматическом режиме, а возможность полной диагностики состояния оборудования или основных узлов станции, простота управления и, соответственно, минимальное количество обслуживающего персонала делают их наиболее оптимальным решением в самых различных ситуациях.

ГТЭС комбинированного цикла

Рис. Схема газотурбинной электростанции комбинированного цикла

В настоящее время основным типом электростанций является электростанции комбинированного цикла. Это парогазовые установки (STAG).

Парогазовые электростанции представляют собой сочетание газовой и паровой турбины. Электростанции комбинированного типа на базе парогазовых установок обладают очень высоким КПД – 58%, а также более экологически чистые, т.к. они производят гораздо меньше выбросов парниковых газов.

Парогазовые установки могут работать на природном газе или жидких видах топлива (дизельное топливо, солярка, мазут), а комбинированность достигается в результате утилизации отработанных газов. Газы, образующиеся в результате горения топлива, не только приводят в действие основную турбину, но и поступают в специальный котел-утилизатор. Здесь они нагревают водяной пар, и в результате высокого давления последнего, приводится в действие паровая турбина, передающая энергию на второй генератор.

Именно благодаря такой совокупности выработки энергии и достигается высокая эффективность работы электростанции комбинированного типа на базе парогазовой установки.