Газотурбинные установки (ГТУ)

Режим работы: базовый/резервный;
Номинальная мощность: 1001 — 350 000 кВт;
Вид топлива: газ (соответствующей теплотворной способности); аварийное — ДТ, реактивное топливо.дизельное топливо, керосин;
Рекомендации к применению: рекомендуется массовое использование в случае невозможности использования ветроэлектростанций, малых ГЭС, солнечных батарей.
Капиталовложения в строительство: от 1400 $/кВт
Себестоимость электроэнергии составляет 0,25-1,2 руб/кВт·ч с учетом амортизации).


Ведущие фирмы производители:

  • ОАО «Авиадвигатель»;
  • ОАО «НПП «Аэросила»;
  • ОАО «Белэнергомаш»;
  • AlliedSignal;
  • Ansaldo;
  • Capstone Turbine Corporation;
  • Centrax Ltd.;
  • Cummins Inc;
  • Daihatsu Diesel;
  • Dresser-Rand;
  • Ebara Corporation;
  • GE Energy Aero derivative;
  • GE Energy Heavy Duty;
  • Hitachi Ltd.;
  • International Energy Systems Ltd.;
  • IHH;
  • Kawasaki Heavy Industries Ltd.;
  • MAN Turbo AG;
  • Mitsubishi Heavy Industries Ltd.;
  • Niigata Power Systems;
  • OPRA Technologies;
  • Pratt & Whitney Canada;
  • Rolls-Royce Power Engeneering;
  • Siemens AG;
  • Solar Turbines Incorporated;
  • The BGT Group Inc.;
  • Toyota Turbine And Systems Inc.;
  • Turbomach;
  • Yanmar Co. Ltd.


Основные типы современных энергетических газотурбинных установок:

aeroderivative

  • созданные на базе авиационных реактивных газотурбинных двигателей;
  • созданные на базе газотурбинных двигателей для морского использования;

heavy-duty

  • созданные специально для энергетического использования.


ГТУ, относящиеся к первой и второй категории (aeroderivative) — более форсированные и легкие установки, отличающиеся простотой обслуживания, меньшими требованиями к инфраструктуре, но также и меньшим ресурсом.

Обычно общее число независимых валов в ГТУ на базе авиационных двигателей и двигателей морского применения 1-3, причем валы, расположенные в газогенераторе имеют переменное число оборотов (в зависимости от нагрузки) в диапазоне 6-14 тыс. оборотов/мин.
Конвертированные для газового топлива двигатели морского применения составили так называемый «промежуточный класс», поскольку в спектре газотурбинной техники они заняли нишу между конвертированными авиационными и двигателями созданные специально для энергетического использования. Такие установки имеют достоинства авиационных двигателей (небольшие вес и габариты, легкость замены двигателя целиком или его отдельного модуля для выполнения высококачественного ремонта в условиях специализированного производства, высокая приемистость, что позволяет использовать их в пиковом режиме). Кроме того, технологии, материалы и покрытия, используемые при создании этих двигателей, позволяют применять их в условиях морского климата: на судах, морских платформах, береговых и прибрежных объектах и т.д.

ГТУ, относящиеся к третьей категории, — это значительно более тяжелые, как правило, одновальные установки, имеющие постоянную частоту вращения, равную частоте вращения генератора. Для обеспечения надежности, тепловой экономичности, снижения стоимости и эксплуатационных затрат, данные энергетические ГТУ проектируются по простейшему циклу. Технические решения таких установок соответствуют принципам, исторически сложившимся в энергетическом машиностроении: тяжелый жесткий вал, подшипники скольжения, лопатки постоянного профиля на основном протяжении проточной части (кроме первых ступеней компрессора и последних ступеней турбины) и т.п. Основным охладителем для рабочих лопаток и лопаток соплового аппарата является воздух.

Heavy-duty ГТУ предъявляют значительно более высокие требования к строительным работам и инфраструктуре. Срок службы таких установок значительно выше и соответствует значениям, сложившимся в паротурбинных установках.

Если в диапазоне мощностей от нескольких МВт до 15-20 МВт среди установленных ГТУ и на рынке преобладают aeroderivative ГТУ, то в области мощностей более 100 МВт господствуют heavy-duty ГТУ крупнейших фирм-производителей.

Ведущие позиции в изготовлении газотурбинных энергетических установок занимают фирмы, разрабатывающие и изготовляющие авиационные газотурбинные двигатели и газотурбинные установки, созданные специально для энергетического использования, обладающие достаточной производственной и научно-исследовательской базой для освоения этого рынка.

В начало ↑

Достоинства газотурбинных энергетических установок:

  • малый удельный вес, компактность, простота транспортировки и легкость монтажа являются одними из основных достоинств газотурбинных установок, наиболее привлекательным с точки зрения их использования. Чрезвычайно важно, что современные ГТУ (особенно aeroderivative ГТУ мощностью не выше 16 МВт) поставляются в виде одного или нескольких блоков полной заводской готовности, требующих небольшого объема монтажных работ, либо не требующих их вовсе. Компактность установок позволяет их размещать в условиях стесненного генерального плана. Из этого вытекают и низкие требования, которые предъявляют эти установки к строительным работам и инфраструктуре;
  • минимальные объемы вредных выбросов в окружающую среду;
  • возможность организации сервисного обслуживания, в том числе с быстрой заменой газотурбинного привода ГТУ или агрегатов;
  • относительно низкие капитальные вложения и малые (для энергетических объектов) сроки окупаемости;
  • основой экономической эффективности газотурбинных когенеративных энергетических установок является их высокая электрическая и тепловая экономичность, достигаемая за счет базового режима их работы на тепловом потреблении (отопление, горячее водоснабжение, отпуск тепла для производственных нужд);
  • назначенный ресурс составляет до 300 000 часов, ресурс до капитального ремонта до 66000 часов;
  • общий КПД при выработке электроэнергии и утилизации выхлопных газов до 95%;
  • высокая надежность;
  • низкие затраты на обслуживание агрегата, низкий расход смазочного масла;
  • наброс нагрузки от 0 до 100%;
  • возможность автоматического и дистанционного управления;
  • отсутствие водяного охлаждения;
  • по сравнению с ДВС содержание вредных выбросов в выхлопных газах NOх и CO в несколько раз меньше;
  • при утилизации тепла выхлопных газов возможно получение пара, в отличии от ДВС.

На сегодняшний день газотурбинные электростанции являются самыми перспективными генерирующими устройствами из всего спектра невозобновляемых источников энергии.

В начало ↑