Газотурбинные установки - Курсовая работа

Выходящие из турбины отработанные газы в зависимости от потребностей Заказчика используются для производства горячей воды или пара. Газотурбинная установка состоит из 2-х основных частей: силовая турбина и генератор, которые размещаются в одном корпусе. Поток газа высокой температуры воздействует на лопатки силовой турбины (создает крутящий момент).Использование тепла посредством теплообменника или котла-утилизатора обеспечивает увеличение общего КПД установки. ГТУ может работать как на жидком, так и на газообразном топливе в обычном рабочем режиме - на газе, а в резервном (аварийном) - автоматически переключается на дизельное топливо. 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%.Большинство газотурбинных установок могут работать на низкокалорийных топливах с минимальной концентрацией метана (до 30%).Компрессор 1 засасывает воздух из атмосферы, сжимает его до определенного давления и подает в камеру сгорания 2. Сгорание топлива при такой схеме происходит непрерывно, при постоянном давлении, поэтому такие ГТУ называются газотурбинными установками непрерывного сгорания или ГТУ со сгоранием при постоянном давлении. Горячие газы, образовавшиеся в камере сгорания в результате сжигания топлива, поступают в турбину 3. Так как газовая турбина может работать только при наличии сжатого воздуха, получаемого только от компрессора, приводимого во вращение турбиной, очевидно, что пуск ГТУ должен осуществляться от постороннего источника энергии (пускового мотора), с помощью которого компрессор вращается до тех пор, пока из камеры сгорания не начнет поступать газ определенных параметров и в количестве, достаточном для начала работы газовой турбины. Основными частями ее являются; корпус (цилиндр.) турбины 1, в котором укреплены направляющие лопатки 2, рабочие лопатка 3, установленные по всей окружности на ободе диска 4, закрепленного на валу 5.Газотурбинная установка-это агрегат, состоящий из газотурбинного двигателя, редуктора, генератора и вспомогательных систем. Поток газа, образованный в результате сгорания топлива, воздействуя на лопатки турбины, создает крутящий момент и вращает ротор, который в свою очередь соединен с генератором. В основу устройства газотурбинного агрегата положен принцип модульности: ГТУ состоят из отдельных блоков, включая блок автоматики. Модульная конструкция позволяет в кратчайшие сроки производить сервисное обслуживание и ремонт, наращивать мощность, а также экономить средства за счет того, что все работы могут производиться быстро на месте эксплуатации. Учитывая их неприхотливость к качеству и составу топлива, безотказность и высокий КПД, газотурбинные установки широко востребованы предприятиями, работающими в таких сферах, как: добыча нефти и газа;Классическая схему ГТУ предусматривает расположение компрессора на одном валу с турбиной, а между компрессором и турбиной располагается камера сгорания топлива. В камеру под избыточным давлением подают метано-воздушную смесь, причем меньшая часть воздуха (15-25 %) идет на горение топлива, а остальная часть - на охлаждение поверхностей жаровых труб и элементов конструкции, а также на снижение температуры рабочего тела до рабочей (750-900 0 С). Очевидно, что при использовании в качестве топлива метановоздушной смеси с концентрацией метана до 2 % по «классической» схеме, разбавление ее воздухом приведет к тому, что даже при полном и стабильном горение метана, температура рабочего тела перед турбиной будет явно ниже допустимой и установка не сможет работать. рассчитывать ГТУ на постоянный расход смеси с постоянной концентрацией метана 2,5-3,5 %, когда установка выходит на требуемые параметры (обороты ротора, мощность), которые затруднительно регулировать, т.к. любое отклонение расхода смеси или концентрации в ней метана приведет к изменению температуры рабочего тела перед турбиной. Затем, пройдя теплообменник, газ нагревался до 445 0 С и подавался в реактор, где при температуре свыше 1000 0 С происходило его окисление, где отдав часть тепла на обеспечение работы реактора, газ при температуре 570 0 С поступал на смешение с другим газовым потоком с температурой 900 0 С, получаемым в результате сжигания каптируемого газа с содержанием метана 65-75 % в вынесенной камере сгорания.Для оценки возможности работы ГТУ на определенной концентрации метана следует вычислить удельное подведенное тепло по имеющимся значениям температур газов Т2 за компрессором (на входе в камеру сгорания) и на входе в турбину Т3: q = l/NKC Cp (Т3-Т2) КДЖ/кг, где Ср. Вычислив удельное подведенное тепло на входе в турбину и используя график на рис. 1 от значения q на оси ординат проводим горизонталь до пересечения с зависимостью Q от СН4 %, из точки пересечения опускаем норние минимальной концентрации метана, при которой ГТУ способна работать. Путем расчета парциальных значений теплосодержания продуктов сгорания м

Содержание

Введение

1. Газотурбинная установка

1.1 Описание газотурбинной установки

1.2 Достоинства ГТУ

1.3 Классическая схема ГТУ

1.4 Оценка возможности ГТУ

2. Шахтный газ

2.1 Метан

2.2 Утилизация шахтного газа

2.3 Анализ использование шахтного метана

3. Расчет газотурбинной установки

Заключение

Список использованной литературы газотурбинный метан теплообменник

Газотурбинная установка (ГТУ) - энергетическая установка: конструктивно объединенная совокупность газовой турбины, электрического генератора, газовоздушного тракта, системы управления и вспомогательных устройств: пусковое устройство, компрессор, теплообменный аппарат или котел-утилизатор для подогрева сетевой воды для промышленного снабжения. Выходящие из турбины отработанные газы в зависимости от потребностей Заказчика используются для производства горячей воды или пара. Газотурбинная установка состоит из 2-х основных частей: силовая турбина и генератор, которые размещаются в одном корпусе. Поток газа высокой температуры воздействует на лопатки силовой турбины (создает крутящий момент).Использование тепла посредством теплообменника или котла-утилизатора обеспечивает увеличение общего КПД установки.

ГТУ может работать как на жидком, так и на газообразном топливе в обычном рабочем режиме - на газе, а в резервном (аварийном) - автоматически переключается на дизельное топливо. Электрическая мощность газотурбинных энергоустановок колеблется от 10-ков КВТ до 10-ков МВТ. Оптимальным режимом работы газотурбинной установки является комбинированная выработка тепловой и электрической энергии. Наибольший КПД достигается при работе в режиме когенерации (одновременная выработка тепловой и электрической энергии) или тригенерации (одновременная выработка тепловой, электрической энергии и энергии холода).

Электрический КПД современных газотурбинных установок 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 газотурбинные установки 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 промышленность, промышленные предприятия, муниципальные образования. Блочно-модульное исполнение ГТУ обеспечивает высокий уровень заводской готовности газотурбинных электростанций.

Степень автоматизации газотурбинной электростанции 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 газотурбинной установки. Газотурбинная установка может работать как на газообразном, так и на жидком топливе.

Так, в газотурбинных установках может использоваться: Дизельное топливо

Керосин

Природный газ

Попутный нефтяной газ

Биогаз (образованный из отходов сточных вод, мусорных свалок и т.п.)