Газотурбинная электростанция (ГТЭС): что такое, преимущества и недостатки

Газотурбинные электростанции позволяют генерировать не только электрическую, но и тепловую энергию, которую можно использовать для объекта, обеспечив его независимость от поставок извне. В качестве топлива в таких комплексах используется газ или жидкое топливо.

Основными компонентами ГТЭС являются газотурбинные устройства. Они могут быть как самостоятельным источником обеспечения энергией, так и резервным. В зависимости от конструкции и конфигурации, оборудование размещают внутри помещений или на открытых площадках, подбирая оптимальный по характеристикам вариант с учетом эксплуатационных особенностей объекта. 

Что такое газотурбинные электростанции (ГТЭС)

Газотурбинные электростанции представляют собой высокотехнологичные энергетические комплексы, которые для генерации тепла и электрической энергии используют теплоноситель, нагретый до высокой температуры. К основным конструктивным элементам оборудования относятся:

• Газовая турбина.
• Камера сгорания.
• Компрессор.

В состав также входят компоненты управления и контроля, позволяющие оперативно следить за работой станции и настраивать ее параметры. Мощность газотурбинного агрегата может составлять до нескольких мегаватт. В состав может входить один или несколько газотурбинных элементов. Вариант выбирается с учетом мощности и назначения оборудования.

Работать ГТЭС могут на жидком или газообразном топливе. При нормальном режиме эксплуатации установка генерирует электрическую и тепловую энергию.

Принцип работы ГТЭС

Действие оборудования происходит в такой последовательности:

• В камеру сгорания поступает топливо. Это может быть газ или дизель.
• Также в камеру с помощью компрессора закачивается сжатый воздух.
• Полученная в результате топливно-воздушная смесь воспламеняется и под высоким давлением попадает на лопасти турбины.
• Под действием потока турбина начинает вращаться, что способствует преобразованию тепловой энергии в механическую.
• За счет передачи крутящего момента на ротор генератора механический поток трансформируется в электрический.
• Для утилизации отработанных газов в конструкции предусмотрен котел или теплообменник, обеспечивающий возможность подачи энергии для теплоснабжающей системы объекта.

Если в составе ГТЭС нет котла или теплообменника, то выхлопные газы через специальную трубу отправляются в атмосферу.

Сферы применения газотурбинных электростанций

ГТЭС находят широкое применение в различных сферах промышленности. Применение таких установок целесообразно на объектах, где важно обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии или теплоэнергии. К ним относятся:

• Отдаленные объекты промышленности.
• Обособленные потребители, удаленные от систем и коммуникаций.
• Предприятия гражданского и целевого назначения, не подключенные к централизованным коммуникациям.
• Месторождения газа и нефти, где обеспечено дешевое и легкодоступное топливо для эксплуатации техники.

Газовые электростанции на турбинах стоит использовать на объектах, где предусмотрены длительные циклы и чередование этапов функционирования и простоя, что делает подключение к централизованным сетям нецелесообразным.

Широкое применение ГТЭС находят в сфере ЖКХ, на местах добычи газа и нефти, в сельском хозяйстве и других отраслях экономики. При необходимости, с помощью подобной станции можно обеспечить электричеством и теплом целые населенные пункты.

Виды газотурбинных электростанций

В зависимости от способа установки и конструктивных особенностей различают несколько основных разновидностей оборудования аналогичного типа:

• Стационарные. Для их монтажа используют капитальные основания. Такие модели отличаются высокой мощностью и рассчитаны на обеспечение электрической энергией и теплом крупных промышленных объектов. Конструктивные особенности не позволяют перемещать оборудование с одного места на другое, обеспечивая его жесткую привязку к конкретному предприятию или комплексу. Обычно конструктивно состоят из типовых боков. Такие станции отличаются высоким уровнем автоматизации, что значительно упрощает эксплуатацию и контроль.
• Передвижные. Это мобильная разновидность установки ГТЭС. Передвижная техника может обладать различной мощностью и часто используется для обеспечения энергией удаленных объектов. Иногда их используют для разработки мест полезных ископаемых. При необходимости конструкцию легко переместить на другое место или отправить на новый объект. Это более компактное оборудование, которое отличается высокой универсальностью применения. Работать такие системы могут на газе или жидком топливе. В состав оборудования обычно включены все необходимые для эффективной работы элементы – вентиляция, освещение. Выполняются в форм-факторе передвижных блоков.
• Установки формата мини. Компактные модели, которые удобно транспортировать и можно размещать в непосредственной близости от объекта, не только производственного, но и жилого типа. Они также рассчитаны на выработку электрической и тепловой энергии и характеризуются низким уровнем шума во время эксплуатации. Небольшие модели могут комплектовать мини турбинами.

В зависимости от конфигурации оборудования, мини ГТЭС могут работать в режиме когенерации. Это позволяет выполнять выработку воды и пара для систем отопления. В режиме тригенерации, системы могут обеспечивать объекты помимо электроэнергии и тепла, холодом.

Плюсы и минусы газотурбинных электростанций

Есть у ГТЭС свои плюсы и минусы. К основным преимуществам таких систем относятся:

• Простота конструкции. В составе отсутствуют сложные элементы – системы для подвода пара или вспомогательные устройства. Это позволяет снизить общий вес установок и материальные затраты на их изготовление.
• Минимальное водопотребление. Вода в системе используется только для снижения температуры масла в подшипниках.
• Высокая скорость монтажа и запуска. Турбогенераторы оперативно включаются в работу, переходя в режим нагрузки в течение 15-20 минут.
• Возможность дополнительного получения большого количества тепловой энергии, которую можно использовать для обогрева помещений, не тратя средства на подвод коммуникаций и оплату тепловой энергии от централизованных сетей.
• Низкая токсичность во время работы позволяет использовать станции даже в городских условиях. Экологичность обеспечивается также небольшим уровнем вибрации при работе оборудования.
• Доступность топлива, и большие возможности для подключения.
• Надежность. Устройства, входящие в состав ГТЭС рассчитаны на продолжительную и бесперебойную работу в течение длительного времени.
• За счет возможности работы в автономном режиме и комплектации оборудования системами автоматики, такие станции не требуют большого количества персонала. Устройствами легко управлять и контролировать их режимы.

Есть у таких установок и некоторые недостатки. Из-за того, что на входе в турбину температура газа может подниматься до высоких значений, для изготовления необходимо использовать стали жаростойких марок. Также для станций характерна низкая фактическая мощность, что обусловлено большим энергорасходом на привод в действие компрессора. Для эксплуатации установок можно использовать только газ или жидкое топливо, при необходимости применения твердого топлива, оно нуждается в дополнительной обработке. Также вращение турбины создает высокий уровень шума.

Если сравнить газотурбинные и газопоршневые конфигурации, то для них характерна одинаковая стоимость сервиса, оптимальная экологичность и быстрота запуска, а также высокий КПД по когенерации двух видов энергии – электрической и тепловой. Разница этих систем состоит в стоимости за 1 кВт. Для газопоршневых моделей цена в два раза меньше, а их КПД по электроэнергии выше на 10-15%. Оптимально использовать комплексы при условии ограниченности пространства и высокой необходимости получения тепловой отдачи. В иных случаях, целесообразно использовать газопоршневые модификации.

Выбор, уход и эксплуатация

При выборе конфигурации учитывается целый спектр параметров. В первую очередь важно обеспечить запас по мощности, что позволит создать безопасные условия эксплуатации при превышении уровня нагрузки. Учитывают также уровень генерируемого шума, габаритные характеристики, КПД, температурные режимы работы.

Для надежной и бесперебойной работы комплекса важно обеспечить ее качественное сервисное обслуживание. При выборе модели и монтаже конструкции следует предусмотреть удобство технического обслуживания. В процессе эксплуатации сервисные работы сводятся к тому, чтобы обеспечить эффективность работы подвижных механизмов, проконтролировать герметичность всех соединений. Это позволяет поддерживать производительность на необходимом уровне.

Силовые турбинные комплексы позволят сделать объект энергонезависимым, обеспечив возможность экономии расходов на предприятии за счет более низкой стоимости электро и теплоэнергии. Системы окупаются за небольшой промежуток времени, но не так быстро, как газопоршневые конфигурации. Последние более эффективны в плане стоимости одного киловатта электроэнергии.

Газопоршневые электростанции от компании ТЕХ – это сочетание инновационных и годами проверенных решений в плане технологичности. Компания с 2015 года занимается разработкой и производством ГПУ. Газопоршневые электростанции Вы можете купить по цене производителя с доставкой в Нижнем Новгороде.
По всем вопросам обращайтесь по телефону: ☎ +7 (800) 250-250-7.