የኃይል ጋዝ ተርባይን ተከላዎች። የጋዝ ተርባይን ተክሎች ዑደቶች

2024 ደራሲ ደራሲ: Howard Calhoun | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 10:17

የጋዝ ተርባይን አሃዶች (ጂቲፒ) አንድ ነጠላ፣ በአንጻራዊ ሁኔታ የታመቀ የሃይል ውስብስብ ሲሆኑ፣ አንድ ሃይል ተርባይን እና ጀነሬተር ጥንድ ሆነው ይሰራሉ። ስርዓቱ አነስተኛ ኃይል በሚባሉት ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ተስፋፍቷል. ለትልቅ ኢንተርፕራይዞች, የርቀት ሰፈራዎች እና ሌሎች ሸማቾች ለኃይል እና ሙቀት አቅርቦት በጣም ጥሩ ነው. እንደ ደንቡ የጋዝ ተርባይኖች በፈሳሽ ነዳጅ ወይም ጋዝ ላይ ይሰራሉ።

በእድገት ጠርዝ ላይ

የኃይል ማመንጫዎችን የኢነርጂ አቅም በማሳደግ የመሪነት ሚናው ወደ ጋዝ ተርባይን ክፍሎች እና ተጨማሪ ዝግመተ ለውጥ - ጥምር ሳይክል ተክሎች (CCGT) ይተላለፋል። ስለዚህ ከ1990ዎቹ መጀመሪያ ጀምሮ በዩኤስ የሃይል ማመንጫዎች ከ60% በላይ የሚሆነው የኮሚሽን እና የዘመናዊነት አቅም ቀድሞውንም ጋዝ ተርባይኖች እና ጥምር ሳይክል ፋብሪካዎች ሲሆኑ በአንዳንድ ሀገራት በተወሰኑ አመታት ውስጥ ድርሻቸው 90% ደርሷል።

ቀላል የጋዝ ተርባይኖችም በብዛት ይገነባሉ። የጋዝ ተርባይን ፋብሪካ - ሞባይል፣ ለመሥራት ቆጣቢ እና ለመጠገን ቀላል - ከፍተኛ ሸክሞችን ለመሸፈን ጥሩ መፍትሄ ሆኖ ተገኝቷል። በክፍለ-ዘመን መባቻ (1999-2000), አጠቃላይ አቅምየጋዝ ተርባይን አሃዶች 120,000 ሜጋ ዋት ደርሰዋል። ለማነፃፀር: በ 1980 ዎቹ ውስጥ, የዚህ አይነት ስርዓቶች አጠቃላይ አቅም 8,000-10,000 ሜጋ ዋት ነበር. ጉልህ የሆነ የጋዝ ተርባይኖች ክፍል (ከ60 በመቶ በላይ) በአማካይ 350MW የሚደርስ ሃይል ያላቸው እንደ ትልቅ ሁለትዮሽ ጥምር ሳይክል ተክሎች አካል ሆኖ እንዲሰራ ታቅዶ ነበር።

ታሪካዊ ዳራ

የጥምር ሳይክል ቴክኖሎጂዎችን አጠቃቀም ቲዎሬቲካል መሠረቶች በሀገራችን በ60ዎቹ መጀመሪያ ላይ በበቂ ሁኔታ ተጠንተዋል። ቀድሞውኑ በዚያን ጊዜ, የሙቀት ኃይል ምህንድስና ልማት አጠቃላይ መንገድ ከተጣመሩ የዑደት ቴክኖሎጂዎች ጋር በትክክል የተገናኘ መሆኑን ግልጽ ሆነ። ነገር ግን የተሳካ ትግበራቸው አስተማማኝ እና በጣም ቀልጣፋ የጋዝ ተርባይን አሃዶችን ይፈልጋል።

በሙቀት ኃይል ምህንድስና ውስጥ ያለውን ዘመናዊ የጥራት ዝላይ የወሰነው በጋዝ ተርባይን ግንባታ ላይ ያለው ጉልህ እድገት ነው። በትእዛዝ ኢኮኖሚ ውስጥ ያሉ የአገር ውስጥ ግንባር ቀደም ድርጅቶች በትንሹ ተስፋ ሰጪ የእንፋሎት ተርባይን ቴክኖሎጂዎችን (STP) በማስተዋወቅ ላይ ባሉበት በዚህ ወቅት በርካታ የውጭ ኩባንያዎች ቀልጣፋ የማይንቀሳቀስ ጋዝ ተርባይኖችን የመፍጠር ችግርን በተሳካ ሁኔታ ፈትተዋል።

በ60ዎቹ ውስጥ የጋዝ ተርባይን ተከላ ቅልጥፍና ከ24-32% ደረጃ ላይ ከነበረ በ80ዎቹ መገባደጃ ላይ ምርጡ የማይንቀሳቀስ የሃይል ጋዝ ተርባይን ተከላዎች ቀድሞውንም 36-37 ቅልጥፍና (በራስ በራሳ አጠቃቀም) ነበራቸው። % ይህም በመሠረታቸው ላይ የሲሲጂቲዎችን ለመፍጠር አስችሏል, ውጤታማነታቸውም 50% ደርሷል. በአዲሱ ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ, ይህ አሃዝ ከ 40% ጋር እኩል ነበር, እና ከተጣመሩ ዑደት ጋዝ-ዑደት ተክሎች ጋር, 60% እንኳን ቢሆን 60%ነበር.

የእንፋሎት ተርባይን ማነፃፀርእና ጥምር ዑደት ተክሎች

በጋዝ ተርባይኖች ላይ በተመሰረቱ ጥምር ሳይክል እፅዋቶች ፈጣን እና እውነተኛ ተስፋው 65% ወይም ከዚያ በላይ ቅልጥፍናን ማግኘት ነበር። በተመሳሳይ ጊዜ ለእንፋሎት ተርባይን ተክሎች (በዩኤስኤስአር ውስጥ የተገነቡ), ከመጠን በላይ የሆነ የእንፋሎት ማመንጨት እና አጠቃቀም ጋር የተያያዙ በርካታ ውስብስብ ሳይንሳዊ ችግሮችን በተሳካ ሁኔታ መፍታት ከተቻለ አንድ ሰው ከ 46 ያልበለጠ ውጤታማነት ተስፋ ማድረግ ይችላል. 49% ስለዚህ፣ ከውጤታማነት አንፃር፣ የእንፋሎት ተርባይን ሲስተሞች ከተጣመሩ ሳይክል ሲስተም ምንም ተስፋ ቢስ ያነሱ ናቸው።

ከእንፋሎት ተርባይን ሃይል ማመንጫዎች በዋጋ እና በግንባታ ጊዜ በከፍተኛ ደረጃ ዝቅተኛ ነው። እ.ኤ.አ. በ 2005 ፣ በዓለም ኢነርጂ ገበያ ፣ 200 ሜጋ ዋት ወይም ከዚያ በላይ አቅም ያለው የ CCGT ክፍል 1 ኪ.ወ ዋጋ $ 500-600 / kW ነበር። አነስተኛ አቅም ላላቸው CCGTs፣ ወጪው ከ600-900 ዶላር በኪዋዋዊ ክልል ውስጥ ነበር። ኃይለኛ የጋዝ ተርባይን ተክሎች ከ200-250 $ / kW እሴቶች ጋር ይዛመዳሉ. በንጥል ኃይል መቀነስ, ዋጋቸው ይጨምራል, ግን አብዛኛውን ጊዜ ከ $ 500 / kW አይበልጥም. እነዚህ እሴቶች በእንፋሎት ተርባይን ስርዓቶች ውስጥ ከአንድ ኪሎዋት የኤሌክትሪክ ዋጋ ብዙ ጊዜ ያነሱ ናቸው። ለምሳሌ የተጫነ ኪሎዋት ዋጋ በእንፋሎት ተርባይን ሃይል ማመንጫዎች ላይ ከ2000-3000$/kW ይደርሳል።

የጋዝ ተርባይን ፋብሪካ እቅድ

መጫኑ ሶስት መሰረታዊ ክፍሎችን ያካትታል፡- ጋዝ ተርባይን፣ የቃጠሎ ክፍል እና የአየር መጭመቂያ። ከዚህም በላይ ሁሉም ክፍሎች በተዘጋጀ ነጠላ ሕንፃ ውስጥ ተቀምጠዋል. መጭመቂያው እና ተርባይን ሮተሮች እርስ በእርሳቸው በጥብቅ የተሳሰሩ ናቸው፣ በመያዣዎች ይደገፋሉ።

የማቃጠያ ክፍሎች (ለምሳሌ 14 ቁርጥራጮች) በመጭመቂያው ዙሪያ ተቀምጠዋል፣ እያንዳንዱም የራሱ የሆነ መኖሪያ አለው። ለመግቢያየአየር መጭመቂያው እንደ ማስገቢያ ቱቦ ሆኖ ያገለግላል, አየር የጋዝ ተርባይኑን በጭስ ማውጫ ቱቦ ውስጥ ይተዋል. የጋዝ ተርባይን አካል በነጠላ ፍሬም ላይ በተመጣጣኝ ሁኔታ በተቀመጡ ኃይለኛ ድጋፎች ላይ የተመሰረተ ነው።

የስራ መርህ

አብዛኞቹ የጋዝ ተርባይን አሃዶች ቀጣይነት ያለው የማቃጠል መርህ ወይም ክፍት ዑደት ይጠቀማሉ፡

• በመጀመሪያ የሚሠራው ፈሳሹ (አየር) በከባቢ አየር ግፊት የሚቀዳው በተገቢው መጭመቂያ ነው።
• በተጨማሪ፣ አየሩ ወደ ከፍተኛ ግፊት ተጨምቆ ወደ ማቃጠያ ክፍሉ ይላካል።
• በነዳጅ የሚቀርብ ሲሆን ይህም በቋሚ ግፊት ስለሚቃጠል የማያቋርጥ የሙቀት አቅርቦት ይሰጣል። በነዳጅ ማቃጠል ምክንያት የሚሠራው ፈሳሽ የሙቀት መጠን ይጨምራል።
• በመቀጠል የሚሠራው ፈሳሹ (አሁን ቀድሞውንም ጋዝ ነው፣ የአየር እና የቃጠሎ ምርቶች ድብልቅ ነው) ወደ ጋዝ ተርባይኑ ውስጥ ይገባል፣ ወደ ከባቢ አየር ግፊት በመስፋፋት ጠቃሚ ስራ ይሰራል (የሚፈጠረውን ተርባይን ይለውጣል)። ኤሌክትሪክ)።
• ከተርባይኑ በኋላ ጋዞቹ ወደ ከባቢ አየር ይለቃሉ፣በዚህም የስራ ዑደቱ ይዘጋል።
• በተርባይኑ እና በመጭመቂያው መካከል ያለው ልዩነት በጋራ ዘንግ ላይ ባለው ተርባይን እና ኮምፕረርተሩ ላይ በሚገኝ ኤሌክትሪክ ጄኔሬተር ነው።

የሚያቋርጥ የሚቃጠሉ ተክሎች

ከቀደመው ንድፍ በተለየ፣ የሚቆራረጥ ማቃጠል ከአንድ ይልቅ ሁለት ቫልቮች ይጠቀማል።

• መጭመቂያው በመጀመሪያው ቫልቭ በኩል አየር ወደ ማቃጠያ ክፍሉ ውስጥ እንዲገባ ያስገድዳል ፣ ሁለተኛው ቫልቭ ሲዘጋ።
• በቃጠሎው ክፍል ውስጥ ያለው ግፊት ሲጨምር የመጀመሪያው ቫልቭ ይዘጋል።በዚህ ምክንያት የክፍሉ መጠን ተዘግቷል።
• ቫልቮቹ ሲዘጉ ነዳጅ በክፍሉ ውስጥ ይቃጠላል, በተፈጥሮ, ማቃጠሉ በቋሚ መጠን ይከሰታል. በዚህ ምክንያት የሚሠራው ፈሳሽ ግፊት የበለጠ ይጨምራል።
• በመቀጠል ሁለተኛው ቫልቭ ይከፈታል፣ እና የሚሠራው ፈሳሽ ወደ ጋዝ ተርባይን ይገባል። በዚህ ሁኔታ, በተርባይኑ ፊት ያለው ግፊት ቀስ በቀስ ይቀንሳል. ወደ ከባቢ አየር ሲቃረብ ሁለተኛው ቫልቭ መዘጋት አለበት እና የመጀመሪያው ተከፍቶ የእርምጃዎቹን ቅደም ተከተል ይድገሙት።

የጋዝ ተርባይን ዑደቶች

ወደ አንድ ወይም ሌላ የቴርሞዳይናሚክስ ዑደት ተግባራዊ ትግበራ ስንሸጋገር ዲዛይነሮች ብዙ የማይታለፉ ቴክኒካል መሰናክሎችን መጋፈጥ አለባቸው። በጣም ባህሪው ምሳሌ: የእንፋሎት እርጥበት ከ 8-12% በላይ በሚሆንበት ጊዜ በእንፋሎት ተርባይኑ ፍሰት መንገድ ላይ ያለው ኪሳራ በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል, ተለዋዋጭ ጭነቶች ይጨምራሉ እና የአፈር መሸርሸር ይከሰታል. ይህ በመጨረሻ ወደ ተርባይኑ ፍሰት መንገድ ጥፋት ይመራል።

በእነዚህ የኢነርጂ ዘርፍ ገደቦች የተነሳ (ሥራ ለማግኘት) እስካሁን ድረስ ሁለት መሠረታዊ ቴርሞዳይናሚክስ ዑደቶች በብዛት ጥቅም ላይ ይውላሉ፡ Rankine cycle እና Brayton cycle። አብዛኛዎቹ የኃይል ማመንጫዎች በእነዚህ ዑደቶች አባሎች ጥምር ላይ የተመሰረቱ ናቸው።

የራንኪን ዑደቱ በዑደቱ ትግበራ ወቅት የደረጃ ሽግግር ለሚያደርጉ ፈሳሾች ጥቅም ላይ ይውላል፤ የእንፋሎት ኃይል ማመንጫዎች በዚህ ዑደት መሠረት ይሠራሉ። ለሥራ ፈሳሾች በተጨባጭ ሁኔታዎች ውስጥ ሊጣበቁ የማይችሉ እና ጋዞች ብለን የምንጠራቸው, የ Brayton ዑደት ጥቅም ላይ ይውላል. በዚህ ዑደት በኩልየጋዝ ተርባይን ተክሎች እና የውስጥ ተቀጣጣይ ሞተሮች እየሰሩ ናቸው።

ነዳጅ ያገለገለ

አብዛኞቹ የጋዝ ተርባይኖች የተሰሩት በተፈጥሮ ጋዝ ላይ ነው። አንዳንድ ጊዜ ፈሳሽ ነዳጆች ዝቅተኛ ኃይል ባላቸው ስርዓቶች (ብዙ ጊዜ - መካከለኛ, በጣም አልፎ አልፎ - ከፍተኛ ኃይል) ጥቅም ላይ ይውላሉ. አዲስ አዝማሚያ የታመቀ የጋዝ ተርባይን ሲስተም ወደ ጠንካራ ተቀጣጣይ ቁሶች (የከሰል ድንጋይ ፣ ብዙ ጊዜ አተር እና እንጨት) መሸጋገር ነው። እነዚህ አዝማሚያዎች ጋዝ ለኬሚካላዊ ኢንዱስትሪ ጠቃሚ የቴክኖሎጂ ጥሬ ዕቃዎች በመሆናቸው ብዙውን ጊዜ አጠቃቀሙ ከኃይል ሴክተሩ የበለጠ ትርፋማ ነው. በጠንካራ ነዳጅ ላይ በብቃት መስራት የሚችሉ የጋዝ ተርባይን ፋብሪካዎችን ማምረት በንቃት እያደገ ነው።

በICE እና GTU መካከል ያለው ልዩነት

በውስጣዊ ማቃጠያ ሞተሮች እና በጋዝ ተርባይን ኮምፕሌክስ መካከል ያለው መሠረታዊ ልዩነት እንደሚከተለው ነው። በውስጣዊ ማቃጠያ ሞተር ውስጥ የአየር መጨናነቅ, የነዳጅ ማቃጠል እና የቃጠሎ ምርቶች መስፋፋት ሂደቶች በአንድ መዋቅራዊ አካል ውስጥ ይከሰታሉ, ሞተር ሲሊንደር ይባላል. በጋዝ ተርባይኖች ውስጥ እነዚህ ሂደቶች ወደ ተለያዩ መዋቅራዊ ክፍሎች ይለያሉ፡

• መጭመቅ የሚከናወነው በመጭመቂያው ውስጥ ነው፤
• የነዳጅ ማቃጠል፣ በቅደም ተከተል፣ በልዩ ክፍል ውስጥ፤
• የቃጠሎ ምርቶች መስፋፋት በጋዝ ተርባይን ውስጥ ይከናወናል።

በዚህም ምክንያት በመዋቅር ደረጃ የጋዝ ተርባይኖች እና የውስጥ ማቃጠያ ሞተሮች ተመሳሳይ በሆነ ቴርሞዳይናሚክስ ዑደቶች መሰረት ቢሰሩም ተመሳሳይነት የላቸውም።

ማጠቃለያ

በአነስተኛ ደረጃ የሃይል ማመንጨት ልማት ዉጤታማነቱን በማሳደግ የጂቲፒ እና የኤስቲፒ ሲስተሞች ከድምሩ እየጨመረ ያለዉን ድርሻ ይይዛሉ።የዓለም የኃይል ስርዓት. በዚህ መሠረት የጋዝ ተርባይን ፋብሪካ ኦፕሬተር ተስፋ ሰጪ ሙያ ተፈላጊነቱ እየጨመረ ነው። የምዕራባውያን አጋሮችን ተከትለው በርካታ የሩሲያ አምራቾች ብዙ ወጪ ቆጣቢ የጋዝ ተርባይን አሃዶችን በማምረት የተካኑ ናቸው። በሴንት ፒተርስበርግ የሚገኘው Severo-Zapadnaya CHPP በሩሲያ ውስጥ የአዲሱ ትውልድ የመጀመሪያው ጥምር ዑደት የኃይል ማመንጫ ሆነ።