Газотурбінні електростанції. Мобільна газотурбінна електростанція

Для функціонування промислових і господарських об'єктів, що знаходяться на значному видаленні від централізованих ліній електропередачі, застосовуються електрогенеруючі установки малої енергетики. Вони можуть функціонувати на різних видах палива. Найбільше поширення отримали газотурбінні електростанції завдяки високому ККД, здатності генерувати теплову енергію та ряду інших особливостей.

Принцип дії

Основу газотурбінної електростанції (ГТЕС) становить газотурбінний двигун – силова установка, що працює на енергії згоряння газоподібного палива, механічно пов'язана з електрогенераторами і об'єднана з ними в єдину систему. Газотурбінна установка є самим потужним двигуном внутрішнього згоряння. Її питома потужність може становити 6 кВт/кг. На відміну від інших типів силових установок, в ВМД всі процеси відбуваються в потоці постійно рухається газу. Стислий компресорами атмосферне повітря разом з паливом надходить в камеру згоряння. Суміш запалюється з виділенням великої кількості продуктів згоряння під високим тиском, які тиснуть на лопаті, обертають їх, а разом з ними і електрогенератори.


Потужність газотурбінної електростанції варіюється від 20 кіловат до декількох сотень мегават. В якості палива може використовуватися будь-горючий матеріал, який можна диспергировать (тонко подрібнити) і представити у газоподібному вигляді.

Переваги ГТЕС

Важливою перевагою газотурбінних електростанцій є можливість одночасного використання двох видів енергії – електричної і теплової. Причому кількість тепла, що віддається споживачеві, у два-три рази більше, ніж кількість вироблюваної електрики. Когенерація (процес вироблення двох типів енергії) стає можливою при установці спеціального котла утилізатора на вихлопі турбіни. Використовуючи газотурбінні електростанції, вдається створити автономні енергетичні комплекси, які здатні вирішити одночасно кілька завдань:

Забезпечити електроенергією приватні та промислові об'єкти.

Утилізувати побічний газ при нафтовидобутку.

Обігріти технічні приміщення і житлові корпуси побічним теплом.

Все це дозволяє значною мірою знизити витрати на забезпечення підприємства, створити оптимальні умови для роботи персоналу і сконцентрувати матеріальні кошти та капітал на розширення виробництва і вирішення інших, більш важливих завдань.

Особливості газотурбінних електростанцій

Однією з головних особливостей ГТЕС є здатність функціонування практично на будь-якому виді палива. Як вже зазначалося раніше, для роботи газотурбінні електростанції можуть використовувати пальне, яке можна диспергировать. В якості такого можуть виступати бензин, мазут, нафта, природний газ, спирт і навіть подрібнений вугілля. У конструкції ГТЕС практично відсутні рухомі елементи. Єдина рухома деталь, яка об'єднує ротор генератора, колеса турбіни і компрес, може бути підвішена за допомогою газодинамічного підшипника. В результаті цього знос робочих вузлів буде зведений до мінімуму, що істотно позначиться на довговічності установки.
Одночасно з цим збільшується і період міжсервісного обслуговування до 60 тис. годин безперервної роботи або до 7 років експлуатації. Газотурбінні електростанції можна використовувати в якості резервних джерел енергії, бо в момент пуску особливо інтенсивно зношуються деталі. Кількість запусків установок обмежена 300 в рік.

Мобільні ГТЕС

Особливе місце у промисловій сфері займають мобільні газотурбінні установки. На відміну від звичайних ГТЕС вони володіють меншими габаритами і масою, обладнуються на пересувній платформі і оснащуються електронними системами управління. Як правило, такі комплекси використовуються для відновлення подачі електроенергії на об'єкт. Мобільна газотурбінна електростанція розгортається на майданчиках з твердим покриттям, що забезпечують стійке положення. До неї підходить паливопровід, а в безпосередній близькості встановлюється трансформаторна підстанція. Час розгортання залежить від типу установки, але зазвичай не перевищує 8-12 годин. Потужність мобільних установок варіюється від 5 до 25 МВт. При цьому ККД пересувних ГТЕС починає рости від 35%. Як і стаціонарні електростанції, мобільні комплекси також виділяють теплову енергію. Але разом з цим створюють менше витрат, пов'язаних з експлуатацією та пусконалагоджувальними роботами.

Парогазові електростанції

Парогазову установку можна назвати модифікацією ГТЕС. Як і газотурбінні установки електростанцій, подібні генератори використовують енергію згоряння диспергованого палива. Але проходячи через турбіну, газоподібні продукти віддають лише частину своєї енергії і викидаються в атмосферу в нагрітому стані. Парогазові установки використовують це тепло. У конструкції парогазових електрогенераторів є паросилова установка, яка розташовується в торцевій частині турбіни. В ній знаходиться вода, яка закипає від нагрітих продуктів згоряння. Утворюється величезна кількість пари, яка обертає турбіну і призводить додатковий генератор в дію.
Газотурбінні та парогазові електростанції можуть застосовуватися у всіх галузях промисловості, однак другий вид генераторів краще, бо їх ККД становить понад 60%.

Сфери застосування ГТЕС

Використання газотурбінних установок доцільно для віддалених від централізованих ліній електропостачання споживачів, а також для сезонно функціонуючих об'єктів. У такому разі витрати на забезпечення підприємства електроенергією будуть нижче, ніж на підключення до ЛЕП. Великогабаритні ГТЕС доцільно використовувати замість теплових електростанцій в тому випадку, якщо є дешевий джерело палива. Така ситуація характерна для нафтогазоносних районів Півночі. При цьому вдається заощадити на обігріві приміщень. Останнім часом мобільна газотурбінна електростанція стала широко застосовуватися і в міських умовах завдяки низьким рівнем виробленого шуму, вібрації і токсичності вихлопних газів. Її доцільно використовувати у випадках, коли підключення до енергомережі міста утруднено або вартість останньої занадто висока.