Выпускаемые в настоящее время газотурбинные

Выпускаемые в настоящее время газотурбинные электростанции (ГТЭС) мощностью 10100 МВт способны давать тепло и электричество небольшим городам, районам, поселкам
и промышленным предприятиям. Работать они могут как автономно, так и параллельно с
другими источниками питания или централизованной энергосистемой.
Как показывает опыт США, основными потребителями газотурбинных генераторных
установок являются коммунальные службы, на долю которых приходится в настоящее
время около 70% общего объема продаж в этой стране. Доминируют на рынке
газогенераторных установок в США несколько компаний - General Electric, Westinghous,
Siemens, на долю которых приходится около 80% продаж, а также АВВ+.
Газотурбинные электростанции небольшой мощности представляют собой стационарные
установки блочно-контейнерного типа. При необходимости они могут дополняться
дожимающим компрессором, утилизационным теплообменником, установкой подготовки
топливного газа. При отсутствии внешнего источника для запуска газотурбинная
электростанция может дополняться дизельным двигателем.
Основным блоком ГТЭС является энергоблок, в который входят газотурбинная установка
(при необходимости с редуктором) и синхронный генератор с системой возбуждения. На
двигателе предусмотрены системы запуска, защиты и сигнализации, противообледенения.
В комплект входят также система всасывания и очистки воздуха, блок маслоснабжения,
блок автоматики, пожаротушения и вентиляции, укрытия двигателя.
Атмосферный воздух через входное воздухоочистительное устройство и камеру
всасывания поступает в двигатель. Воздухоочистительное устройство предназначено для
очистки циклового воздуха газотурбинной установки от капельной влаги, снега и пыли,
вызывающих эррозийный износ лопаточного аппарата компрессора газотурбинной
установки.
В компрессоре двигателя воздух сжимается и поступает в камеру сгорания, где в потоке
воздуха сжигается топливо, поступающее через форсунки.
Далее горячие газы поступают на лопатки турбины, где тепловая энергия потока
превращается в механическую энергию вращения роторов турбин. Мощность, полученная
на валу свободной турбины, расходуется на привод турбогенератора, который
вырабатывает электроэнергию.
Крутящий момент от cвободной турбины передается на ротор генератора. При вращении
ротора возникает магнитный момент, создающий в обмотках статора электрический ток. С
помощью системы возбуждения генератора поддерживается постоянство напряжения на
всех режимах работы генератора.
Отработанные в двигателе газы через выхлопное устройство и шумоглушитель уходят в
дымовую трубу. Если предусмотрена утилизация тепла выхлопных газов, то после
выхлопного устройства отработанные газы поступают в утилизационный теплообменник.
Вместо него в цепочке может находиться котел-утилизатор.
Система автоматического управления ГТЭС обеспечивает полную автоматизацию пуска
станции, синхронизацию электрогенератора, а также контроль необходимого при
эксплуатации числа параметров.
Система подготовки топливного газа включает в себя блоки очистки газа от механических
примесей, капельной жидкости и сероводорода. Выполненные в виде отдельных модулей
высокой заводской готовности БГТЭС позволяют производить монтаж на ограниченной
площади в непосредственной близости от потребителя или источника газа.
При этом газотурбинные электростанции обладают следующими несомненными
преимуществами:
- высокая надежность, показатель наработки до капитального ремонта составляет 25-30
тыс. часов, ресурс основных узлов - до 100-150 тыс. часов;
- КПД до 93% достигается не только за счет высокого КПД установки (до 51%), но и за
счет утилизации тепла уходящих газов;
- экономичность установок, короткий срок окупаемости (3-5 лет) при небольшом сроке
строительства;
- коэффициент технической готовности достигает 0,99;
- автоматическая система управления и широкая диагностика технического состояния,
простота в управлении, минимальная численность обслуживающего персонала;
- высокие экологические показатели: удельные выбросы Nox в пределах 50-100 мг/нмЗ,
СО не более 150 мг/нмЗ и уровень шума не более 80 децибел.
ФГУП «ММПП «САЛЮТ» имеет многолетний опыт производства и ремонта
авиационных двигателей, таких как Р15Ф-300, АЛ-21Ф, АЛ-31Ф.
В настоящее время большое внимание уделено наземной тематике. Отделение
«Промышленные ГТУ» работает в трех направлениях.
По первому направлению в рамках конверсии налажено серийное производство
газотурбинных установок ГТЭ-20С на базе авиационных двигателей АЛ-21ф. Создан
наземный газотурбинный привод ГПА-10. Это газотурбинные установки простого цикла,
не дорогие с возможностью комбинированной выработки энергии.
При установке котла-утилизатора коэффициент использования топлива может быть
доведен до 0,9. Второе направление представляют энергетические установки больших
мощностей сложного цикла 20-150...МВт.
Это парогазовые установки контактного типа с улавливанием цикловой воды в
контактном конденсаторе. Они выполнены по оригинальной схеме с противодавленческой
паровой турбиной.
Такая схема обеспечивает большую удельную мощность с достаточно низким значением
оптимальной степени повышения давления.
Для утилизации тепла конденсирующейся воды могут быть предложены теплонасосные
установки, которые дадут полезную тепловую энергию и повысят общий коэффициент
использования топлива до 0,95. Первая установка такого типа мощностью 60МВт
планируется для установки на ТЭЦ-28 Мосэнерго.
Третье направление представлено газотурбинными установками малых мощностей 100
кВт -10 МВт в стадии разработки. В них применен цикл с регенерацией тепла уходящих
газов, обеспечивающий электрический КПД 40-45%, с поддержанием его в широком
диапазоне частичных нагрузок, предусматривающий возможность когенерации с
повышением коэффициента использования топлива до 0,85.