Partie d'une turbine à gaz. Turbine à gaz. Dispositif et principe de fonctionnement. Équipement industriel. Turbines à gaz Siemens

Une turbine à gaz est un moteur dans lequel, dans le processus de fonctionnement continu, l'organe principal de l'appareil (le rotor) convertit (dans d'autres cas, de la vapeur ou de l'eau) en travail mécanique. Dans ce cas, le jet de la substance de travail agit sur les pales fixées autour de la circonférence du rotor, les mettant en mouvement. Dans le sens du flux de gaz, les turbines sont divisées en axiales (le gaz se déplace parallèlement à l'axe de la turbine) ou radiales (mouvement perpendiculaire par rapport au même axe). Il existe des mécanismes à une ou plusieurs étapes.

Une turbine à gaz peut agir sur les aubes de deux manières. Premièrement, il s'agit d'un processus actif, lorsque le gaz est fourni à la zone de travail pour vitesses élevées. Dans ce cas, le flux de gaz a tendance à se déplacer en ligne droite et la partie de lame incurvée qui se trouve sur son chemin le dévie en se tournant. Deuxièmement, il s'agit d'un procédé de type réactif, lorsque le débit d'alimentation en gaz est faible, cependant, il utilise hautes pressions. type dans sa forme pure ne se trouve presque jamais, car dans leurs turbines, il est présent qui agit sur les pales avec la force de réaction.

Où est la turbine à gaz utilisée aujourd'hui ? Le principe de fonctionnement de l'appareil lui permet d'être utilisé pour l'entraînement de générateurs de courant électrique, de compresseurs, etc. Les turbines de ce type sont largement utilisées dans les transports (installations de turbines à gaz de navires). Comparés à leurs homologues à vapeur, ils ont un poids et des dimensions relativement faibles, ils ne nécessitent pas l'aménagement d'une chaufferie, d'une unité de condensation.

La turbine à gaz est prête à fonctionner assez rapidement après le démarrage, développe sa pleine puissance en 10 minutes environ, est facile à entretenir, nécessite une petite quantité d'eau pour le refroidissement. Contrairement aux moteurs à combustion interne, il n'a pas d'effets d'inertie du mécanisme de manivelle. une fois et demie plus court que les moteurs diesel et plus de deux fois plus léger. Les appareils ont la capacité de fonctionner avec du carburant de mauvaise qualité. Les qualités ci-dessus permettent d'envisager des moteurs de ce genre particulièrement intéressants pour les navires sur et hydroptères.

La turbine à gaz en tant que composant principal du moteur présente un certain nombre d'inconvénients importants. Parmi eux, on note un bruit élevé, inférieur à celui des moteurs diesel, l'efficacité, court terme travailler à des températures élevées (si le milieu gazeux utilisé a une température d'environ 1100°C, alors les durées d'utilisation de la turbine peuvent aller jusqu'à 750 heures en moyenne).

L'efficacité d'une turbine à gaz dépend du système dans lequel elle est utilisée. Par exemple, les appareils utilisés dans l'industrie électrique avec une température initiale des gaz supérieure à 1300 degrés Celsius, de l'air dans le compresseur pas plus de 23 et pas moins de 17, ont un coefficient d'environ 38,5% pendant les opérations autonomes. De telles turbines sont peu répandues et sont principalement utilisées pour couvrir les pics de charge des systèmes électriques. Aujourd'hui, environ 15 turbines à gaz d'une capacité allant jusqu'à 30 MW fonctionnent dans plusieurs centrales thermiques en Russie. Dans les usines à plusieurs étages, un indice d'efficacité beaucoup plus élevé (environ 0,93) est atteint en raison de l'efficacité élevée des éléments structurels.

« Turbo », « turboréacteur », « turbopropulseur » - ces termes se sont solidement établis dans le lexique des ingénieurs du XXe siècle impliqués dans la conception et la maintenance. Véhicule et installations électriques fixes. Ils sont utilisés même dans des domaines connexes et dans la publicité, lorsqu'ils veulent donner au nom du produit une touche de puissance et d'efficacité particulières. Dans l'aviation, les fusées, les navires et les centrales électriques, la turbine à gaz est le plus souvent utilisée. Comment est-il organisé ? Fonctionne-t-il au gaz naturel (comme son nom l'indique) et à quoi ressemblent-ils ? En quoi une turbine est-elle différente des autres types de moteurs à combustion interne ? Quels sont ses avantages et ses inconvénients ? Une tentative de répondre à ces questions aussi complètement que possible est faite dans cet article.

UEC, leader russe de la construction de machines

La Russie, contrairement à de nombreux autres États indépendants formés après l'effondrement de l'URSS, a réussi à préserver en grande partie l'industrie de la construction mécanique. En particulier, la société Saturn est engagée dans la production de centrales électriques à usage spécial. turbines à gaz de cette société sont utilisés dans la construction navale, l'industrie des matières premières et l'énergie. Les produits sont de haute technologie, ils nécessitent une approche particulière lors de l'installation, du débogage et de l'exploitation, ainsi que des connaissances particulières et des équipements coûteux lorsque maintenance prévue. Tous ces services sont à la disposition des clients de UEC - Gas Turbines, comme on l'appelle aujourd'hui. Il n'y a pas tellement d'entreprises de ce type dans le monde, bien que le principe de la disposition des principaux produits soit à première vue simple. L'expérience accumulée est d'une grande importance, ce qui permet de prendre en compte de nombreuses subtilités technologiques, sans lesquelles il est impossible d'obtenir un fonctionnement durable et fiable de l'unité. Voici juste une partie de la gamme de produits UEC : turbines à gaz, centrales électriques, unités de pompage de gaz. Parmi les clients figurent "Rosatom", "Gazprom" et autres "baleines" de l'industrie chimique et de l'énergie.

La fabrication de machines aussi complexes nécessite une approche individuelle dans chaque cas. Le calcul d'une turbine à gaz est actuellement entièrement automatisé, mais les matériaux et les caractéristiques des schémas de câblage sont importants dans chaque cas individuel.

Et tout a commencé si facilement...

Recherches et couples

Les premières expériences de conversion de l'énergie de translation du flux en force de rotation ont été réalisées par l'humanité dans l'Antiquité, à l'aide d'une roue hydraulique ordinaire. Tout est extrêmement simple, le liquide coule de haut en bas, des lames sont placées dans son écoulement. La roue, qui en est équipée autour du périmètre, tourne. Le moulin à vent fonctionne de la même manière. Puis vint l'ère de la vapeur, et la roue tourna plus vite. Soit dit en passant, le soi-disant "eolipil", inventé par l'ancien héron grec environ 130 ans avant la naissance du Christ, était une machine à vapeur qui fonctionne exactement sur ce principe. En substance, il s'agissait de la première turbine à gaz connue de la science historique (après tout, la vapeur est un état gazeux d'agrégation d'eau). Aujourd'hui, cependant, il est d'usage de séparer ces deux concepts. L'invention de Heron fut alors traitée à Alexandrie sans grand enthousiasme, bien qu'avec curiosité. Équipement industriel Le type à turbine n'est apparu qu'à la fin du XIXe siècle, après la création du premier groupe électrogène actif au monde équipé d'une tuyère par le Suédois Gustaf Laval. Approximativement dans la même direction, l'ingénieur Parsons a travaillé, fournissant à sa machine plusieurs étapes fonctionnellement connectées.

La naissance des turbines à gaz

Un siècle plus tôt, un certain John Barber a eu une idée géniale. Pourquoi faut-il d'abord chauffer la vapeur, n'est-il pas plus facile d'utiliser directement les gaz d'échappement générés lors de la combustion du carburant, et ainsi d'éliminer les médiations inutiles dans le processus de conversion d'énergie ? C'est ainsi qu'est née la première véritable turbine à gaz. Le brevet de 1791 énonce l'idée de base d'être utilisé dans une voiture sans chevaux, mais des éléments de celui-ci sont utilisés aujourd'hui dans les moteurs de fusées, d'avions, de chars et d'automobiles modernes. Le début du processus de construction de moteurs à réaction a été donné en 1930 par Frank Whittle. Il a eu l'idée d'utiliser une turbine pour propulser un avion. Plus tard, elle a trouvé le développement dans de nombreux projets de turbopropulseurs et de turboréacteurs.

Turbine à gaz Nikola Tesla

Le célèbre scientifique-inventeur a toujours abordé les questions à l'étude d'une manière non standard. Il semblait évident à tout le monde que les roues à palettes ou à pales "attrapent" mieux le mouvement du médium que les objets plats. Tesla, à sa manière habituelle, a prouvé que si vous assemblez un système de rotor à partir de disques disposés en série sur l'axe, puis en ramassant les couches limites avec un flux de gaz, il ne tournera pas pire, et dans certains cas même mieux, que une hélice multipale. Certes, la direction du support en mouvement doit être tangentielle, ce qui n'est pas toujours possible ou souhaitable dans les unités modernes, mais la conception est grandement simplifiée - elle n'a pas du tout besoin de pales. Une turbine à gaz selon le schéma Tesla n'est pas encore en construction, mais peut-être que l'idée attend son heure.

schéma

Parlons maintenant du dispositif fondamental de la machine. C'est une combinaison d'un système tournant monté sur un axe (rotor) et d'une partie fixe (stator). Sur l'arbre, il y a un disque avec des pales de travail formant un réseau concentrique, elles sont affectées par du gaz fourni sous pression à travers des buses spéciales. Ensuite, le gaz détendu pénètre dans la roue à aubes, également équipée d'aubes, appelées ouvrières. Pour l'entrée du mélange air-carburant et la sortie (échappement), des tuyaux spéciaux sont utilisés. Le compresseur est également impliqué dans le schéma global. Il peut être réalisé selon un principe différent, en fonction de la pression de travail requise. Pour son fonctionnement, une partie de l'énergie est prélevée sur l'axe, qui sert à comprimer l'air. La turbine à gaz fonctionne au moyen du processus de combustion du mélange air-carburant, accompagné d'une augmentation significative du volume. L'arbre tourne, son énergie peut être utilisée utilement. Un tel schéma est appelé circuit unique, mais s'il est répété, il est alors considéré comme à plusieurs étages.

Avantages des turbines d'avion

Depuis le milieu des années 50 environ, une nouvelle génération d'avions est apparue, y compris des passagers (en URSS, ce sont les Il-18, An-24, An-10, Tu-104, Tu-114, Tu-124, etc. ), dans des conceptions dont les moteurs à pistons d'avion ont finalement et irrévocablement été supplantés par ceux à turbine. Cela indique une plus grande efficacité de ce type de centrale électrique. Les caractéristiques d'une turbine à gaz sont supérieures à celles des moteurs à carburateur à bien des égards, notamment en termes de puissance / poids, ce qui est d'une importance primordiale pour l'aviation, ainsi que dans des indicateurs de fiabilité tout aussi importants. Consommation de carburant réduite, moins de pièces mobiles, meilleures performances environnementales, réduction du bruit et des vibrations. Les turbines sont moins critiques pour la qualité du carburant (ce qui ne peut pas être dit des systèmes de carburant), elles sont plus faciles à entretenir, elles nécessitent moins huile de graissage. En général, à première vue, il semble qu'ils ne soient pas constitués de métal, mais de solides vertus. Hélas, ce n'est pas le cas.

Les moteurs à turbine à gaz présentent des inconvénients

La turbine à gaz s'échauffe pendant le fonctionnement et transfère la chaleur aux éléments structurels environnants. Ceci est particulièrement critique, toujours dans l'aviation, lors de l'utilisation d'un schéma de disposition redan qui implique de laver la partie inférieure de l'empennage avec un jet stream. Et le carter du moteur lui-même nécessite une isolation thermique spéciale et l'utilisation de matériaux réfractaires spéciaux pouvant résister à des températures élevées.

Refroidissement des turbines à gaz - complexe tâche technique. Ce n'est pas une blague, ils fonctionnent sur le mode d'une explosion quasi permanente se produisant dans le corps. L'efficacité dans certains modes est inférieure à celle des moteurs à carburateur, cependant, lors de l'utilisation d'un schéma à double circuit, cet inconvénient est éliminé, bien que la conception devienne plus compliquée, comme dans le cas de l'inclusion de compresseurs "surpresseurs" dans le schéma. L'accélération des turbines et l'atteinte du mode de fonctionnement nécessitent un certain temps. Plus l'unité démarre et s'arrête souvent, plus elle s'use rapidement.

Application correcte

Eh bien, aucun système n'est sans défauts. Il est important de trouver une telle application de chacun d'eux, dans laquelle ses avantages se manifesteront plus clairement. Par exemple, des chars comme l'américain Abrams, qui est propulsé par une turbine à gaz. Il peut être rempli de tout ce qui brûle, de l'essence à indice d'octane élevé au whisky, et il produit beaucoup de puissance. Ce n'est peut-être pas un très bon exemple, car l'expérience en Irak et en Afghanistan a montré la vulnérabilité des aubes de compresseur au sable. La réparation des turbines à gaz doit être effectuée aux États-Unis, à l'usine de fabrication. Prenez le réservoir là-bas, puis revenez, et le coût de l'entretien lui-même, plus les accessoires ...

Les hélicoptères, russes, américains et autres pays, ainsi que les puissants hors-bords, sont moins touchés par le colmatage. Dans les fusées à liquide, ils sont indispensables.

Les navires de guerre modernes et les navires civils ont également des moteurs à turbine à gaz. Et aussi de l'énergie.

Centrales trigénérateurs

Les problèmes rencontrés par les avionneurs ne sont pas aussi préoccupants pour ceux qui fabriquent des équipements industriels de production d'électricité. Le poids dans ce cas n'est plus si important et vous pouvez vous concentrer sur des paramètres tels que l'efficacité et l'efficacité globale. Les groupes électrogènes à turbine à gaz ont un châssis massif, un châssis fiable et des pales plus épaisses. Il est tout à fait possible d'utiliser la chaleur générée, en l'utilisant pour une variété de besoins, du recyclage secondaire dans le système lui-même, au chauffage des locaux domestiques et à l'alimentation thermique des unités de réfrigération à absorption. Cette approche est appelée trigénérateur et le rendement dans ce mode approche les 90 %.

Centrales nucléaires

Pour une turbine à gaz, peu importe quelle est la source du fluide chauffé qui transmet son énergie à ses aubes. Il peut s'agir d'un mélange air-carburant brûlé, ou simplement de vapeur surchauffée (pas nécessairement d'eau), l'essentiel est qu'il assure son alimentation électrique ininterrompue. En son coeur centrales électriques toutes les centrales nucléaires, sous-marins, les porte-avions, les brise-glaces et certains navires de surface militaires (le croiseur lance-missiles Pierre le Grand, par exemple) sont basés sur une turbine à gaz (GTU) entraînée en rotation par la vapeur. Les questions de sécurité et d'environnement imposent une boucle primaire fermée. Cela signifie que l'agent thermique primaire (dans les premiers échantillons, ce rôle était joué par le plomb, maintenant il a été remplacé par la paraffine) ne quitte pas la zone proche du réacteur, circulant autour des éléments combustibles en cercle. Le chauffage de la substance de travail est effectué dans des circuits ultérieurs et le dioxyde de carbone, l'hélium ou l'azote évaporé fait tourner la roue de la turbine.

Application large

Les installations complexes et de grande taille sont presque toujours uniques, leur production est réalisée en petits lots ou en général des exemplaires uniques sont réalisés. Le plus souvent, les unités produites en grande quantité sont utilisées dans des secteurs pacifiques de l'économie, par exemple pour pomper des matières premières d'hydrocarbures à travers des pipelines. Ce sont ceux-ci qui sont produits par la société UEC sous la marque Saturn. Les turbines à gaz des stations de pompage correspondent parfaitement à leur nom. Ils pompent vraiment du gaz naturel, utilisant sa propre énergie pour leur travail.

Turbine thermique à action constante, dans laquelle l'énérgie thermique le gaz comprimé et chauffé (généralement des produits de combustion de carburant) est converti en travail de rotation mécanique sur l'arbre ; est un élément structurel d'un moteur à turbine à gaz.

Le chauffage du gaz comprimé, en règle générale, se produit dans la chambre de combustion. Il est également possible d'effectuer un chauffage dans un réacteur nucléaire, etc. Les turbines à gaz sont apparues à la fin du 19ème siècle. en tant que moteur à turbine à gaz et en termes de conception, ils se sont approchés d'une turbine à vapeur. Structurellement, une turbine à gaz est une série de jantes d'aubes fixes disposées de manière ordonnée de l'appareil à tuyère et de jantes rotatives de la roue à aubes, qui forment par conséquent une partie d'écoulement. L'étage de turbine est un appareil à tuyère combiné à une roue à aubes. L'étage se compose d'un stator, qui comprend des pièces fixes (boîtier, aubes de tuyère, anneaux de carénage), et d'un rotor, qui est un ensemble de pièces rotatives (telles que des pales de rotor, des disques, un arbre).

La classification d'une turbine à gaz s'effectue selon de nombreuses caractéristiques de conception: selon le sens du flux de gaz, le nombre d'étages, la méthode d'utilisation de la différence de chaleur et la méthode d'alimentation en gaz de la roue. Dans le sens du flux de gaz, les turbines à gaz peuvent être distinguées axiales (les plus courantes) et radiales, ainsi que diagonales et tangentielles. Dans les turbines à gaz axiales, le flux dans la section méridienne est transporté principalement selon tout l'axe de la turbine ; dans les turbines radiales, au contraire, il est perpendiculaire à l'axe. Les turbines radiales sont divisées en centripètes et centrifuges. Dans une turbine diagonale, le gaz s'écoule selon un certain angle par rapport à l'axe de rotation de la turbine. L'impulseur d'une turbine tangentielle n'a pas d'aubes ; de telles turbines sont utilisées à de très faibles débits de gaz, généralement dans des instruments de mesure. Les turbines à gaz sont à un, deux et plusieurs étages.

Le nombre d'étages est déterminé par de nombreux facteurs : le but de la turbine, son schéma de conception, la puissance totale et développée par un étage, ainsi que la perte de charge actionnée. Selon la méthode d'utilisation de la différence de chaleur disponible, on distingue les turbines à étages de vitesse, dans lesquelles seul le débit tourne dans la roue, sans changement de pression (turbines actives), et les turbines à étages de pression, dans lesquelles la pression diminue à la fois dans le appareil à tuyère et sur les pales du rotor (turbines à jet). Dans les turbines à gaz partielles, le gaz est fourni à la roue le long d'une partie de la circonférence de l'appareil à tuyère ou sur toute sa circonférence.

Dans une turbine à plusieurs étages, le processus de conversion d'énergie consiste en un certain nombre de processus successifs dans des étapes individuelles. Le gaz comprimé et chauffé est fourni aux canaux interlames de l'appareil de buse à une vitesse initiale, où, dans le processus d'expansion, une partie de la perte de chaleur disponible est convertie en énergie cinétique du jet de sortie. Une expansion supplémentaire du gaz et la conversion de la perte de chaleur en travail utile se produisent dans les canaux interpales de la roue. Le flux de gaz, agissant sur les pales du rotor, crée un couple sur l'arbre principal de la turbine. Dans ce cas, la vitesse absolue du gaz diminue. Plus cette vitesse est faible, plus l'énergie du gaz est convertie en travail mécanique sur l'arbre de la turbine.

Le rendement caractérise le rendement des turbines à gaz, qui est le rapport entre le travail retiré de l'arbre et l'énergie du gaz disponible devant la turbine. L'efficacité effective des turbines à plusieurs étages modernes est assez élevée et atteint 92 à 94%.

Le principe de fonctionnement d'une turbine à gaz est le suivant : du gaz est injecté dans la chambre de combustion par un compresseur, mélangé à de l'air, forme un mélange carburé et s'enflamme. Les produits de combustion résultants à haute température (900-1200 °C) traversent plusieurs rangées d'aubes montées sur l'arbre de la turbine et font tourner la turbine. L'énergie mécanique résultante de l'arbre est transmise via une boîte de vitesses à un générateur qui génère de l'électricité.

L'énérgie thermique les gaz sortant de la turbine entrent dans l'échangeur de chaleur. De plus, au lieu de générer de l'électricité, l'énergie mécanique de la turbine peut être utilisée pour faire fonctionner diverses pompes, compresseurs, etc. Le combustible le plus couramment utilisé pour les turbines à gaz est le gaz naturel, bien que cela ne puisse exclure la possibilité d'utiliser d'autres types de combustibles gazeux. . Mais en même temps, les turbines à gaz sont très capricieuses et imposent des exigences élevées sur la qualité de sa préparation (certaines inclusions mécaniques, l'humidité sont nécessaires).

La température des gaz quittant la turbine est de 450-550 °С. Le rapport quantitatif de l'énergie thermique à l'énergie électrique dans les turbines à gaz varie de 1,5 : 1 à 2,5 : 1, ce qui permet de construire des systèmes de cogénération qui diffèrent par le type de fluide caloporteur :

1) utilisation directe (directe) des gaz d'échappement chauds;
2) production de vapeur basse ou moyenne pression (8-18 kg/cm2) dans une chaudière externe ;
3) production d'eau chaude (meilleure lorsque la température requise dépasse 140 °C) ;
4) production de vapeur à haute pression.

Une grande contribution au développement des turbines à gaz a été apportée par les scientifiques soviétiques B. S. Stechkin, G. S. Zhiritsky, N. R. Briling, V. V. Uvarov, K. V. Kholshchevikov, I. I. Kirillov et d'autres. la création de turbines à gaz pour les centrales à turbine à gaz fixes et mobiles a été réalisée par des sociétés étrangères (la Suisse Brown-Boveri, dans laquelle a travaillé le célèbre scientifique slovaque A. Stodola, et Sulzer, l'Américain General Electric, etc.).

A l'avenir, le développement des turbines à gaz dépendra de la possibilité d'augmenter la température des gaz devant la turbine. Cela est dû à la création de nouveaux matériaux résistants à la chaleur et à des systèmes de refroidissement fiables pour les pales de rotor avec une amélioration significative du chemin d'écoulement, etc.

Grâce à la transition généralisée des années 1990. gaz naturel comme principal combustible pour la production d'électricité, les turbines à gaz ont occupé un segment important du marché. Malgré le fait que l'efficacité maximale de l'équipement est atteinte à des capacités de 5 MW et plus (jusqu'à 300 MW), certains fabricants produisent des modèles dans la gamme 1-5 MW.

Les turbines à gaz sont utilisées dans l'aviation et les centrales électriques.

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Une turbine est un moteur dans lequel l'énergie potentielle d'un fluide compressible est convertie en énergie cinétique dans l'appareil à aubes, et celle-ci dans les roues à aubes en un travail mécanique transmis à un arbre en rotation continue.

Les turbines à vapeur de par leur conception représentent un moteur thermique constamment en fonctionnement. Pendant le fonctionnement, de la vapeur d'eau surchauffée ou saturée pénètre dans le circuit d'écoulement et, en raison de sa dilatation, force le rotor à tourner. La rotation se produit à la suite du flux de vapeur agissant sur l'appareil à lames.

La turbine à vapeur fait partie de la conception de la turbine à vapeur, qui est conçue pour générer de l'énergie. Il existe également des installations qui, en plus de l'électricité, peuvent générer de l'énergie thermique - la vapeur qui a traversé les pales de vapeur pénètre dans les chauffe-eau du réseau. Ce type de turbine est appelé turbines de type cogénération industrielle ou cogénération. Dans le premier cas, l'extraction de vapeur est prévue à des fins industrielles dans la turbine. Complet avec un générateur, une turbine à vapeur est une unité de turbine.

Types de turbines à vapeur

Les turbines sont divisées, selon la direction dans laquelle la vapeur se déplace, en turbines radiales et axiales. Le flux de vapeur dans les turbines radiales est dirigé perpendiculairement à l'axe. Les turbines à vapeur peuvent être à un, deux et trois corps. La turbine à vapeur est équipée de divers dispositifs techniques qui empêchent l'entrée d'air ambiant dans le carter. Il s'agit d'une variété de joints, qui sont alimentés en vapeur d'eau en petite quantité.

Un régulateur de sécurité est situé sur la partie avant de l'arbre, conçu pour couper l'alimentation en vapeur lorsque la vitesse de la turbine augmente.

Caractéristiques des principaux paramètres des valeurs nominales

· Puissance nominale de la turbine- la puissance maximale que la turbine doit développer pendant longtemps aux bornes du générateur électrique, aux valeurs normales des principaux paramètres ou lorsqu'ils évoluent dans les limites spécifiées par l'industrie et normes d'état. Une turbine d'extraction de vapeur contrôlée peut développer une puissance supérieure à sa puissance nominale si celle-ci est conforme aux conditions de résistance de ses pièces.

· Puissance économique des turbines- la puissance à laquelle la turbine fonctionne avec le plus grand rendement. Selon les paramètres de la vapeur vive et le but de la turbine, la puissance nominale peut être égale à la puissance économique ou supérieure de 10 à 25 %.

· Température nominale du chauffage régénératif de l'eau d'alimentation- la température de l'eau d'alimentation en aval du dernier réchauffeur dans le sens de l'eau.

· Température nominale de l'eau de refroidissement- la température de l'eau de refroidissement à l'entrée du condenseur.

turbine à gaz(fr. turbine de lat. turbo tourbillon, rotation) est un moteur thermique continu, dans l'appareil à pales dont l'énergie du gaz comprimé et chauffé est convertie en travail mécanique sur l'arbre. Il se compose d'un rotor (aubes fixées sur des disques) et d'un stator (aubes directrices fixées dans le carter).

Le gaz ayant une température et une pression élevées pénètre à travers l'appareil de tuyère de turbine dans la zone basse pression derrière la partie de la buse, se dilatant et s'accélérant simultanément. De plus, le flux de gaz pénètre dans les aubes de turbine, leur donnant une partie de son énergie cinétique et conférant un couple aux aubes. Les pales du rotor transmettent le couple à travers les disques de turbine à l'arbre. Caractéristiques avantageuses turbine à gaz : une turbine à gaz, par exemple, entraîne une génératrice située sur le même arbre avec elle, ce qui est le travail utile d'une turbine à gaz.

Les turbines à gaz sont utilisées dans le cadre de moteurs à turbine à gaz (utilisés pour le transport) et d'unités de turbine à gaz (utilisées dans les centrales thermiques dans le cadre de GTU fixes, CCGT). Les turbines à gaz sont décrites par le cycle thermodynamique de Brayton, dans lequel l'air est d'abord comprimé de manière adiabatique, puis brûlé à pression constante, puis détendu de manière adiabatique jusqu'à la pression de départ.

Types de turbines à gaz

- Moteurs d'avions et d'avions à réaction

- Groupe auxiliaire de puissance

- Turbines à gaz industrielles pour la production d'électricité

- Les turbomoteurs

- Turbines à gaz radiales

- Microturbines

Mécaniquement, les turbines à gaz peuvent être considérablement plus simples que les moteurs alternatifs à combustion interne. Les turbines simples peuvent avoir une pièce mobile : ensemble arbre/compresseur/turbine/rotor alternatif (voir image ci-dessus), sans compter le système de carburant.

Les turbines plus complexes (celles utilisées dans les moteurs à réaction modernes) peuvent avoir plusieurs arbres (bobines), des centaines d'aubes de turbine, des aubes de stator mobiles et un vaste système de tuyauterie complexe, de chambres de combustion et d'échangeurs de chaleur.

En règle générale, plus le moteur est petit, plus la vitesse du ou des arbres nécessaire pour maintenir la vitesse linéaire maximale des pales est élevée. vitesse maximale les aubes de turbine déterminent la pression maximale qui peut être atteinte, ce qui se traduit par une puissance maximale, quelle que soit la taille du moteur. Le turboréacteur tourne à environ 10 000 tr/min et la micro-turbine à environ 100 000 tr/min.

Le développement de nouveaux types de turbines à gaz, la demande croissante de gaz par rapport aux autres types de combustibles, les projets à grande échelle des consommateurs industriels de créer leurs propres capacités suscitent un intérêt croissant pour la construction de turbines à gaz.

R Le marché de la petite génération a de grandes perspectives de développement. Les experts prédisent une augmentation de la demande d'énergie distribuée de 8 % (actuellement) à 20 % (d'ici 2020). Cette tendance s'explique par le tarif relativement bas de l'électricité (2 à 3 fois inférieur au tarif de l'électricité du réseau centralisé). De plus, selon Maxim Zagornov, membre du conseil général de Delovaya Rossiya, président de l'Association de production d'électricité à petite échelle de l'Oural, directeur du groupe d'entreprises MKS, la petite production est plus fiable que le réseau : en en cas d'accident sur le réseau extérieur, la fourniture d'électricité ne s'arrête pas. Un avantage supplémentaire de l'énergie décentralisée est la rapidité de mise en service : 8-10 mois, contre 2-3 ans pour la création et le raccordement des lignes du réseau.

Denis Cherepanov, co-président du comité Delovaya Rossiya sur l'énergie, affirme que l'avenir appartient à sa propre génération. Selon Sergei Yesyakov, premier vice-président de la commission de l'énergie de la Douma d'État, dans le cas de l'énergie distribuée dans la chaîne de consommation d'énergie, c'est le consommateur, et non le secteur de l'énergie, qui est le maillon décisif. Avec sa propre production d'électricité, le consommateur déclare les capacités nécessaires, les configurations et même le type de combustible, économisant, par la même occasion, sur le prix du kilowatt d'énergie reçu. Entre autres, les experts estiment que des économies supplémentaires peuvent être obtenues si la centrale fonctionne en mode cogénération : l'énergie thermique utilisée sera utilisée pour le chauffage. Ensuite, la période de récupération de la centrale électrique sera considérablement réduite.

Le domaine de l'énergie distribuée qui se développe le plus activement est la construction de centrales électriques à turbine à gaz de faible capacité. Les centrales électriques à turbine à gaz sont conçues pour fonctionner dans toutes les conditions climatiques en tant que source principale ou de secours d'électricité et de chaleur pour les installations industrielles et domestiques. L'utilisation de telles centrales électriques dans les zones reculées vous permet de réaliser des économies importantes en éliminant les coûts de construction et d'exploitation de longues lignes électriques, et dans les zones centrales - pour augmenter la fiabilité de l'approvisionnement en électricité et en chaleur des entreprises et organisations individuelles et des territoires dans son ensemble. Considérez certaines turbines à gaz et unités de turbine à gaz proposées par des fabricants renommés pour la construction de centrales électriques à turbine à gaz sur le marché russe.

General Electric

Les solutions d'éoliennes de GE sont hautement fiables et adaptées aux applications dans un large éventail d'industries, du pétrole et du gaz aux services publics. En particulier, les turbines à gaz GE de la famille LM2500 d'une capacité de 21 à 33 MW et d'un rendement allant jusqu'à 39% sont activement utilisées en petite génération. Le LM2500 est utilisé comme entraînement mécanique et entraînement de groupe électrogène, ils fonctionnent dans les centrales électriques en cycle simple, combiné, en mode cogénération, les plates-formes offshore et les pipelines.

Au cours des 40 dernières années, les turbines GE de cette série ont été les turbines les plus vendues de leur catégorie. Au total, plus de 2 000 éoliennes de ce modèle ont été installées dans le monde avec une durée totale de fonctionnement de plus de 75 millions d'heures.

Principales caractéristiques des turbines LM2500 : conception légère et compacte pour une installation rapide et un entretien facile ; atteindre la pleine puissance dès le moment du lancement en 10 minutes; haute efficacité (dans un cycle simple), fiabilité et disponibilité dans sa catégorie ; la possibilité d'utiliser des chambres de combustion à double combustible pour le distillat et le gaz naturel ; la possibilité d'utiliser du kérosène, du propane, du gaz de cokerie, de l'éthanol et du GNL comme carburant ; faibles émissions de NOx grâce aux chambres de combustion DLE ou SAC ; facteur de fiabilité - plus de 99%; facteur de préparation - plus de 98%; Émissions de NOx - 15 ppm (modification DLE).

Fournir aux clients une assistance fiable tout au long de cycle de vieéquipement de production GE a ouvert un centre de technologie énergétique spécialisé à Kaluga. Elle offre à ses clients des solutions de pointe pour l'entretien, l'inspection et la réparation des turbines à gaz. L'entreprise a mis en place un système de management de la qualité conforme à la norme ISO 9001.

Kawasaki Industries lourdes

La société japonaise Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) est une société d'ingénierie diversifiée. Une place importante dans son programme de production est occupée par les turbines à gaz.

En 1943, Kawasaki a créé le premier moteur à turbine à gaz au Japon et est aujourd'hui l'un des leaders mondiaux reconnus dans la production de turbines à gaz de petite et moyenne puissance, ayant accumulé des références pour plus de 11 000 installations.

Avec le respect de l'environnement et l'efficacité comme priorité, l'entreprise a remporté un grand succès dans le développement des technologies de turbines à gaz et poursuit activement des développements prometteurs, y compris dans le domaine des nouvelles sources d'énergie comme alternative aux combustibles fossiles.

Ayant une bonne expérience dans les technologies cryogéniques, les technologies de production, de stockage et de transport de gaz liquéfiés, Kawasaki recherche et développe activement dans le domaine de l'utilisation de l'hydrogène comme carburant.

En particulier, l'entreprise possède déjà des prototypes de turbines qui utilisent l'hydrogène comme additif au méthane carburant. Dans le futur, on attend des turbines, pour lesquelles, bien plus économes en énergie et absolument écologiques, l'hydrogène remplacera les hydrocarbures.

Série GTU Kawasaki GPB conçu pour un fonctionnement en charge de base, y compris des schémas d'interaction de réseau parallèle et isolé, tandis que la gamme de puissance est basée sur des machines de 1,7 à 30 MW.

À gamme de modèles il existe des turbines qui utilisent l'injection de vapeur pour supprimer les émissions nocives et utilisent la technologie DLE modifiée par les ingénieurs de l'entreprise.

Rendement électrique, selon le cycle de génération et la puissance, respectivement, de 26,9 % pour GPB17 et GPB17D (turbines M1A-17 et M1A-17D) à 40,1 % pour GPB300D (turbine L30A). Puissance électrique - de 1700 à 30 120 kW ; puissance thermique - de 13 400 à 8970 kJ / kWh; température des gaz d'échappement - de 521 à 470°C ; consommation de gaz d'échappement - de 29,1 à 319,4 milliers de m3/h ; NOx (à 15% O2) - 9/15 ppm pour les turbines à gaz M1A-17D, M7A-03D, 25 ppm pour la turbine M7A-02D et 15 ppm pour les turbines L20A et L30A.

En termes d'efficacité, les turbines à gaz Kawasaki, chacune dans sa catégorie, sont soit le leader mondial, soit l'un des leaders. Général efficacité thermique groupes électrogènes dans des configurations de cogénération atteint 86-87 %. La société produit un certain nombre de turbines à gaz en bi-combustible (gaz naturel et combustible liquide) version avec commutation automatique. À l'heure actuelle, trois modèles de turbines à gaz sont les plus demandés par les consommateurs russes - GPB17D, GPB80D et GPB180D.

Les turbines à gaz Kawasaki se distinguent par : une grande fiabilité et une longue durée de vie ; conception compacte, particulièrement attrayante lors du remplacement d'équipements d'installations de production existantes ; facilité d'entretien grâce à la conception en deux parties du corps, aux brûleurs amovibles, aux trous d'inspection idéalement situés, etc., ce qui simplifie l'inspection et l'entretien, y compris par le personnel de l'utilisateur ;

Respect de l'environnement et économie. Les chambres de combustion des turbines Kawasaki sont conçues à l'aide des techniques les plus avancées pour optimiser le processus de combustion et obtenir le meilleur rendement de la turbine, ainsi que pour réduire les NOx et autres substances nocives dans les gaz d'échappement. Les performances environnementales sont également améliorées grâce à l'utilisation de la technologie avancée de suppression des émissions sèches (DLE) ;

Capacité à utiliser une large gamme de carburants. Le gaz naturel, le kérosène, le carburant diesel, les fiouls légers de type A, ainsi que le gaz de pétrole associé peuvent être utilisés ;

Service après-vente fiable. Haut niveau services, dont un système de veille en ligne gratuit (TechnoNet) avec rapports et prévisions, soutien technique par du personnel hautement qualifié, ainsi que le remplacement d'un moteur à turbine à gaz par une reprise lors d'une révision majeure (un temps d'arrêt d'une turbine à gaz est réduit à 2-3 semaines), etc.

En septembre 2011, Kawasaki a présenté dernier système chambre de combustion, qui a réduit les émissions de NOx à moins de 10 ppm pour le moteur à turbine à gaz M7A-03, ce qui est encore plus bas que la réglementation actuelle ne l'exige. L'une des approches de conception de l'entreprise consiste à créer de nouveaux équipements qui répondent non seulement aux exigences modernes, mais aussi futures et plus strictes en matière de performance environnementale.

La turbine à gaz GPB50D de 5 MW très efficace avec une turbine Kawasaki M5A-01D utilise les dernières technologies éprouvées. Le rendement élevé de la centrale la rend optimale pour l'électricité et la cogénération. De plus, la conception compacte du GPB50D est particulièrement avantageuse lors de la mise à niveau d'installations existantes. Le rendement électrique nominal de 31,9 % est le meilleur au monde parmi les centrales de 5 MW.

Turbine M1A-17D grâce à l'utilisation d'une chambre de combustion dessin original Dry Low Emissions (DLE) a d'excellentes performances environnementales (NOx< 15 ppm) и эффективности.

Le poids ultra-faible de la turbine (1470 kg), le plus bas de la classe, est dû à l'utilisation généralisée de matériaux composites et de céramiques, à partir desquels, par exemple, les aubes de la roue sont fabriquées. Les céramiques sont plus résistantes au fonctionnement à des températures élevées, moins sujettes à la contamination que les métaux. La turbine à gaz a un rendement électrique proche de 27 %.

En Russie, maintenant, Kawasaki Heavy Industries, Ltd. mis en œuvre un certain nombre de projets réussis en coopération avec des entreprises russes :

Mini-TPP "Central" à Vladivostok

Par ordre de JSC "Far Eastern Energy société de gestion(JSC DVEUK) 5 GTU GPB70D (M7A-02D) ont été livrés pour TPP Tsentralnaya. La station fournit de l'électricité et de la chaleur aux consommateurs dans la partie centrale du développement de l'île Russky et du campus de l'Université fédérale d'Extrême-Orient. TPP Tsentralnaya est la première centrale électrique de Russie équipée de turbines Kawasaki.

Mini-CHP "Oceanarium" à Vladivostok

Ce projet a également été réalisé par JSC "DVEUK" pour l'alimentation électrique du complexe scientifique et éducatif "Primorsky Oceanarium" situé sur l'île. Deux turbines à gaz GPB70D ont été livrées.

GTU fabriqué par Kawasaki à Gazprom PJSC

Le partenaire russe de Kawasaki, MPP Energoteknika LLC, basé sur la turbine à gaz M1A-17D, produit la centrale électrique en conteneur Korvette 1.7K pour une installation dans des zones ouvertes avec une plage de température ambiante de -60 à + 40 °С.

Dans le cadre de l'accord de coopération, développé et des installations de production MPP Energotechnika a assemblé cinq EGTEPS KORVET-1.7K. Domaines de responsabilité des entreprises en ce projet répartis comme suit : Kawasaki fournit le moteur à turbine à gaz M1A-17D et les systèmes de contrôle de la turbine, Siemens AG fournit le générateur haute tension. MPP Energotechnika LLC fabrique un conteneur de bloc, un dispositif d'échappement et d'admission d'air, un système de contrôle de l'unité de puissance (y compris le système d'excitation SHUVGM), équipement électrique- principal et auxiliaire, achève tous les systèmes, assemble et livre une centrale électrique complète, ainsi que - la mise en œuvre de systèmes de contrôle de processus automatisés.

EGTES Korvet-1.7K a passé avec succès les tests interministériels et son utilisation est recommandée dans les installations de Gazprom PJSC. L'unité de puissance à turbine à gaz a été développée par MPP Energotechnika LLC selon les termes de référence de PJSC Gazprom dans le cadre du programme de coopération scientifique et technique de PJSC Gazprom et de l'Agence ressources naturelles et de l'énergie au Japon.

Turbine pour CCGT 10 MW au NRU MPEI

Kawasaki Heavy Industries Ltd., a fabriqué et livré une centrale complète de turbines à gaz GPB80D d'une puissance nominale de 7,8 MW pour l'Université nationale de recherche "MPEI" située à Moscou. CHP MPEI est une formation pratique et, générant de l'électricité et de la chaleur à l'échelle industrielle, leur fournit le Moscow Power Engineering Institute lui-même et les fournit aux réseaux de services publics de Moscou.

Élargissement de la géographie des projets

Kawasaki, attirant l'attention sur les avantages du développement de l'énergie locale dans le sens de la production distribuée, a proposé de commencer à mettre en œuvre des projets utilisant des turbines à gaz de capacité minimale.

Systèmes d'alimentation Mitsubishi Hitachi

La gamme de modèles de turbines H-25 est présentée dans la plage de puissance de 28 à 41 MW. L'ensemble complet de la production de turbines, y compris la R&D et le centre de surveillance à distance, est réalisé à l'usine d'Hitachi, au Japon, par MHPS (Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd.). Sa formation a lieu en février 2014 en raison de la fusion des secteurs de production des leaders reconnus Mitsubishi Heavy Industries Ltd. et Hitachi Ltd.

Les modèles H-25 sont largement utilisés dans le monde entier pour un fonctionnement à cycle simple en raison de leur rendement élevé (34-37 %) et un cycle combiné en configuration 1x1 et 2x1 avec un rendement de 51 à 53 %. Disposant d'indicateurs de haute température des gaz d'échappement, le GTU a également fait ses preuves pour fonctionner en mode cogénération avec un rendement total de l'usine de plus de 80 %.

De nombreuses années d'expérience dans la production de turbines à gaz pour une large gamme de capacités et une conception bien pensée d'une turbine industrielle à arbre unique distinguent le N-25 avec une grande fiabilité avec un facteur de disponibilité des équipements de plus de 99%. Le temps de fonctionnement total du modèle a dépassé 6,3 millions d'heures au second semestre 2016. La turbine à gaz moderne est réalisée avec une fente axiale horizontale, ce qui garantit sa facilité d'entretien, ainsi que la possibilité de remplacer des pièces du chemin chaud à le lieu d'opération.

La chambre de combustion tubulaire-annulaire à contre-courant assure une combustion stable sur différents types de combustibles, tels que le gaz naturel, le carburant diesel, le gaz de pétrole liquéfié, les fumées, les gaz de cokerie, etc. pré-mélange du mélange gaz-air (DLN). Le moteur à turbine à gaz H-25 est un compresseur axial à 17 étages couplé à une turbine active à trois étages.

Un exemple de fonctionnement fiable du N-25 GTU dans des installations de production à petite échelle en Russie est le fonctionnement dans le cadre d'une unité de cogénération pour les besoins propres de la centrale JSC Ammonii à Mendeleevsk, en République du Tatarstan. L'unité de cogénération fournit au site de production 24 MW d'électricité et 50 t/h de vapeur (390°C / 43 kg/cm3). En novembre 2017, la première inspection du système de combustion de la turbine a été réalisée avec succès sur le site, ce qui a confirmé le fonctionnement fiable des composants et des assemblages de la machine à des températures élevées.

Dans le secteur pétrolier et gazier, des N-25 GTU ont été utilisés pour exploiter le site Sakhalin II Onshore Processing Facility (OPF) de la Sakhalin Energy Investment Company, Ltd. L'OPF est situé à 600 km au nord de Yuzhno-Sakhalinsk dans la zone d'atterrissage du gazoduc offshore et est l'une des installations les plus importantes de la société chargée de préparer le gaz et le condensat pour le transport ultérieur par pipeline vers le terminal d'exportation de pétrole et l'usine de GNL. Le complexe technologique comprend quatre turbines à gaz N-25, qui sont en exploitation commerciale depuis 2008. L'unité de cogénération basée sur le N-25 GTU est intégrée au maximum dans le système d'alimentation intégré OPF, en particulier la chaleur des gaz d'échappement de la turbine sert à chauffer le pétrole brut pour les besoins du raffinage du pétrole.

Les groupes électrogènes à turbine à gaz industriels Siemens (ci-après dénommés GTU) aideront à faire face aux difficultés du marché en développement dynamique de la production distribuée. Les turbines à gaz d'une puissance nominale unitaire de 4 à 66 MW répondent pleinement aux exigences élevées dans le domaine de la production combinée d'énergie industrielle, en termes d'efficacité de l'usine (jusqu'à 90%), de fiabilité opérationnelle, de flexibilité de service et de sécurité environnementale, assurant une faible durée de vie des coûts de cycle et un retour sur investissement élevé. Siemens a plus de 100 ans d'expérience dans la construction de turbines à gaz industrielles et de centrales thermiques basées sur celles-ci.

Les GTU de Siemens allant de 4 à 66 MW sont utilisés par de petits services publics, des producteurs d'électricité indépendants (par exemple des installations industrielles) et l'industrie pétrolière et gazière. L'utilisation de technologies de production décentralisée d'électricité avec production combinée d'énergie thermique permet de ne pas investir dans de nombreux kilomètres de lignes électriques, en minimisant la distance entre la source d'énergie et l'installation qui la consomme, de réaliser de sérieuses économies en couvrant chauffage entreprises industrielles et des infrastructures grâce à la récupération de chaleur. Un Mini-TPP standard basé sur un Siemens GTU peut être construit partout où il y a accès à une source de carburant ou son approvisionnement rapide.

SGT-300 est une turbine à gaz industrielle d'une puissance électrique nominale de 7,9 MW (voir tableau 1), qui combine une conception simple et fiable avec les dernières technologies.

Tableau 1. Spécifications du SGT-300 pour l'entraînement mécanique et la production d'énergie

Production d'énergie		entraînement mécanique
	7,9 MW	8 MW	9 MW
Puissance en ISO
	Gaz naturel / carburant liquide / bi-carburant et autres carburants sur demande ; Changement de carburant automatique du principal à la réserve, à n'importe quelle charge
Oud. consommation de chaleur	11,773 kJ/kWh	10,265 kJ/kWh	10.104 kJ/kWh
Vitesse de la turbine de puissance		5.750 - 12.075 tr/min	5.750 - 12.075 tr/min
Ratio de compression
Consommation de gaz d'échappement
Température des gaz d'échappement	542°C (1.008°F)	491°C (916°F)	512°C (954°F)
Émissions de NOX Combustible gaz avec système DLE

1) Électrique 2) Monté sur arbre

Riz. 1. Structure du générateur de gaz SGT-300

Pour la production d'électricité industrielle, une version à arbre unique de la turbine à gaz SGT-300 est utilisée (voir Fig. 1). Il est idéal pour la production combinée de chaleur et d'électricité (CHP). La turbine à gaz SGT-300 est une turbine à gaz industrielle, conçue à l'origine pour la production et présente les avantages opérationnels suivants pour les organisations d'exploitation :

Efficacité électrique - 31%, ce qui est en moyenne 2 à 3% supérieur à l'efficacité des turbines à gaz de faible puissance, en raison de la valeur d'efficacité plus élevée, un effet économique sur l'économie de gaz combustible est obtenu;

Le générateur de gaz est équipé d'une chambre de combustion sèche à faibles émissions utilisant la technologie DLE, qui permet d'atteindre des niveaux d'émissions de NOx et de CO plus de 2,5 fois inférieurs à ceux établis par les documents réglementaires ;

Le GTP a de bonnes caractéristiques dynamiques grâce à sa conception à arbre unique et assure un fonctionnement stable du générateur en cas de fluctuations de la charge du réseau externe connecté ;

La conception industrielle de la turbine à gaz offre une longue durée de vie et est optimale en termes d'organisation des travaux de service qui sont effectués sur le site d'exploitation ;

Une réduction significative de l'empreinte du bâtiment, ainsi que des coûts d'investissement, y compris l'acquisition d'un équipement mécanique et équipement électrique, son installation et sa mise en service, lors de l'utilisation d'une solution basée sur SGT-300 (Fig. 2).

Riz. 2. Caractéristiques de poids et de taille du bloc SGT-300

Le temps de fonctionnement total de la flotte installée de SGT-300 est de plus de 6 millions d'heures, avec le temps de fonctionnement de la principale GTU de 151 000 heures.Rapport disponibilité/disponibilité - 97,3 %, taux de fiabilité - 98,2 %.

OPRA (Pays-Bas) est l'un des principaux fournisseurs de systèmes énergétiques basés sur des turbines à gaz. OPRA développe, fabrique et commercialise des moteurs à turbine à gaz de pointe d'environ 2 MW. L'activité principale de l'entreprise est la production d'électricité pour l'industrie pétrolière et gazière.

Le moteur fiable OPRA OP16 offre plus haute performanceà un coût inférieur et une durée de vie plus longue que toute autre turbine de sa catégorie. Le moteur fonctionne avec plusieurs types de carburants liquides et gazeux. Il y a une modification de la chambre de combustion avec une teneur réduite en polluants à l'échappement. La centrale électrique OPRA OP16 1,5-2,0 MW sera un assistant fiable dans des conditions de fonctionnement difficiles.

Les turbines à gaz OPRA sont l'équipement idéal pour la production d'électricité dans les systèmes de cogénération électrique et à petite échelle hors réseau. La conception de la turbine est en cours de développement depuis plus de dix ans. Le résultat est un moteur à turbine à gaz simple, fiable et efficace, y compris un modèle à faibles émissions.

Une caractéristique distinctive de la technologie de conversion de l'énergie chimique en énergie électrique dans OP16 est le système breveté de préparation et de contrôle de l'alimentation du mélange de carburant COFAR, qui fournit des modes de combustion avec éducation minimale oxydes d'azote et de carbone, ainsi qu'un minimum de résidus de carburant imbrûlés. La géométrie brevetée de la turbine radiale et la conception généralement en porte-à-faux de la cartouche remplaçable, y compris l'arbre, les roulements, le compresseur centrifuge et la turbine, sont également originales.

Les spécialistes d'OPRA et de MES Engineering ont développé le concept de création d'un complexe technique unifié unique pour le traitement des déchets. Sur les 55 à 60 millions de tonnes de tous les DMS générés en Russie par an, un cinquième - 11,7 millions de tonnes - tombe sur la région de la capitale (3,8 millions de tonnes - la région de Moscou, 7,9 millions de tonnes - Moscou). Dans le même temps, 6,6 millions de tonnes d'ordures ménagères sont évacuées de Moscou en dehors du périphérique de Moscou. Ainsi, plus de 10 millions de tonnes de déchets s'installent dans la région de Moscou. Depuis 2013, sur 39 décharges de la région de Moscou, 22 ont été fermées. incinérateurs. La même situation se produit dans la plupart des autres régions. Cependant, la construction de grandes usines de traitement des déchets n'est pas toujours rentable, de sorte que le problème du traitement des déchets est très pertinent.

Le concept développé d'un complexe technique unique combine des installations OPRA entièrement radiales avec une fiabilité et une efficacité élevées avec le système de gazéification / pyrolyse MES, qui permet la conversion efficace de divers types de déchets (y compris les DSM, les boues pétrolières, les terres contaminées, les déchets biologiques et médicaux déchets, déchets de menuiserie, traverses, etc.) en un excellent combustible pour produire de la chaleur et de l'électricité. Fruit d'une coopération de longue date, un complexe standardisé de traitement des déchets d'une capacité de 48 tonnes/jour a été conçu et est en cours de réalisation. (Fig. 3).

Riz. 3. Aménagement général d'un complexe standard de traitement des déchets d'une capacité de 48 tonnes/jour.

Le complexe comprend une unité de gazéification MES avec un site de stockage de déchets, deux turbines à gaz OPRA d'une puissance électrique totale de 3,7 MW et d'une puissance thermique de 9 MW, ainsi que divers systèmes auxiliaires et de protection.

L'implantation d'un tel complexe permet sur une superficie de 2 hectares d'obtenir une opportunité d'alimentation autonome en énergie et en chaleur de diverses installations industrielles et communales, tout en résolvant la problématique du recyclage de divers types de déchets ménagers.

Les différences entre les technologies complexes développées et existantes proviennent de la combinaison unique des technologies proposées. De petits volumes (2 t/h) de déchets consommés, ainsi qu'une petite surface requise du site, permettent de placer ce complexe directement à proximité de petites agglomérations, d'entreprises industrielles, etc., ce qui permet d'économiser considérablement sur le transport constant des déchets vers leur sites d'élimination. L'autonomie complète du complexe vous permet de le déployer presque n'importe où. L'utilisation du projet standard développé, des structures modulaires et du degré maximal de préparation en usine de l'équipement permet de minimiser le temps de construction à 1-1,5 ans. L'utilisation de nouvelles technologies garantit le plus haut respect de l'environnement du complexe. L'unité de gazéification MES produit simultanément des fractions gazeuses et liquides de carburant, et en raison de la nature bi-combustible de l'OPRA GTU, elles sont utilisées simultanément, ce qui augmente la flexibilité du carburant et la fiabilité de l'alimentation électrique. Les faibles exigences de l'OPRA GTU en matière de qualité du carburant augmentent la fiabilité de l'ensemble du système. L'unité MES permet l'utilisation de déchets avec une teneur en humidité allant jusqu'à 85%, par conséquent, le séchage des déchets n'est pas nécessaire, ce qui augmente l'efficacité de l'ensemble du complexe. La température élevée des gaz d'échappement de l'OPRA GTU permet d'assurer un apport calorifique fiable avec de l'eau chaude ou de la vapeur (jusqu'à 11 tonnes de vapeur par heure à 12 bar). Le projet est standard et évolutif, ce qui permet d'éliminer n'importe quelle quantité de déchets.

Les calculs effectués montrent que le coût de la production d'électricité sera de 0,01 à 0,03 euros pour 1 kWh, ce qui montre une forte l'efficacité économique projet. Ainsi, la société OPRA confirme une nouvelle fois sa volonté d'élargir la gamme des carburants utilisés et d'augmenter la flexibilité des carburants, ainsi que de miser sur l'utilisation maximale des technologies « vertes » dans son développement.