Газотурбинный двигатель
ГТД - это двигатель внутреннего сгорания (ДВС) непрерывного действия, который преобразует топливо (обычно природный газ) в механическую энергию или электричество. Это достигается за счет всасывания и сжатия окружающего воздуха, смешивания его с подлежащим воспламенению топливом и расширения горячих продуктов сгорания на лопатках турбины для вращения выходного вала.Конструкция ГТД:
- входное устройство - забирает воздух;
- компрессор - сжимает воздух;
- камера сгорания - обеспечивает впрыск и сгорание топлива;
- турбина - преобразует энергию газа во вращение;
- выходное устройство (сопло) - создает тягу или обеспечивает отвода газов.
- компрессор засасывает и сжимает атмосферный воздух;
- сжатый воздух поступает в камеру сгорания, куда подаётся топливо;
- смесь воздуха и топлива сгорает, образуя высокотемпературные газы под давлением;
- эти газы проходят через турбину, вращая её лопатки и вал;
- часть энергии вращения идёт на привод компрессора, остальная передаётся на полезную нагрузку.
- двигатели в авиации;
- силовые установки на кораблях и судах;
- двигатели наземной техники, в тч. военной;
- составная часть газотурбинных установок.
Газотурбинная установка
Конструкция ГТУ:- базовый ГТД;
- электрический генератор;
- редуктор - для согласования скоростей вращения;
- системы управления и автоматизации;
- системы охлаждения и смазки;
- теплообменники и котлы-утилизаторы в комбинированных циклах;
- фильтры и шумоглушители;
- система запуска - стартер;
- вспомогательное оборудование (насосы, клапаны, датчики и др.).
- ГТД создает механическую энергию;
- вал турбины вращает генератор (для выработки электроэнергии) или насос/компрессор (для перекачки газа/жидкости);
- отработавшие газы в зависимости от потребностей заказчика используются для производства горячей воды или пара;
- системы управления поддерживают режим работы, контролируют параметры, обеспечивают безопасность.
- тепловые газовые электростанции (ГТЭС и ГПЭС);
- газоперекачивающие агрегаты (ГПА) на магистральных газопроводах (МГП);
- теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) - когенерация тепла и электричества;
- автономные источники энергии для удалённых объектов.
Поток газа высокой температуры воздействует на лопатки силовой турбины (создает крутящий момент).
Использование тепла посредством теплообменника или котла-утилизатора обеспечивает увеличение общего КПД установки.
Электрическая мощность газотурбинных энергоустановок колеблется от десятков кВт до десятков МВт.
Оптимальным режимом работы ГТУ является комбинированная выработка тепловой и электрической энергии (когенерация).
Наибольший КПД достигается при работе в режиме когенерации или тригенерации (одновременная выработка тепловой, электрической энергии и энергии холода).
Электрический КПД современных ГТУ составляет 33-39%.
С учетом высокой температуры выхлопных газов в мощных ГТУ, комбинированное использование газовых и паровых турбин позволяет повысить эффективность использования топлива и увеличивает электрический КПД установок до 57-59%.
ГТУ в энергетике работают как в базовом режиме, так и для покрытия пиковых нагрузок.
В настоящее время ГТУ начали широко применяться в малой энергетике.
ГТУ предназначены для эксплуатации в любых климатических условиях как основной или резервный источник электроэнергии и тепла для объектов производственного или бытового назначения.
Области применения газотурбинных установок практически не ограничены: нефтегазодобывающая отрасль промышленности, промышленные предприятия, муниципальные образования.
Блочно-модульное исполнение ГТУ обеспечивает высокий уровень заводской готовности газотурбинных электростанций (ГТЭС).
Степень автоматизации ГТУ позволяет отказаться от постоянного присутствия обслуживающего персонала в блоке управления.
Контроль работы станции может осуществляться с главного щита управления, дистанционно.
Возможность получения недорогой тепловой и электрической энергии предполагает быструю окупаемость поставленной ГТУ.
В ГТУ может использоваться газообразное и жидкое топливо:
- дизельное топливо,
- керосин,
- природный газ,
- попутный нефтяной газ (ПНГ),
- биогаз (образованный из отходов сточных вод, мусорных свалок и т.п.),
- метан угольных пластов (МУП),
- коксовый газ, получаемый в коксохимии;
- древесный газ и др.
Большинство ГТУ могут работать на низкокалорийном топливе с минимальной концентрацией метана (до 30%).
Преимуществом при использовании ГТУ непосредственно в местах проживания людей, является то, что содержание вредных выбросов у них минимально и находится на уровне 9-25 ppm. Этот критерий ГТУ значительно лучше, чем у поршневых электростанций (ГПЭС).
При использовании ГТУ потребитель может получить существенную экономию средств на катализаторах и при строительстве дымовых труб.
