Parte dintr-o turbină cu gaz. Turbina de gaz. Dispozitiv și principiu de funcționare. Echipament industrial. Turbine cu gaz Siemens

O turbină cu gaz este un motor în care, în procesul de funcționare continuă, organul principal al dispozitivului (rotorul) transformă (în alte cazuri, abur sau apă) în lucru mecanic. În acest caz, jetul de substanță de lucru acționează asupra palelor fixate în jurul circumferinței rotorului, punându-le în mișcare. Pe direcția fluxului de gaz, turbinele sunt împărțite în axiale (gazul se mișcă paralel cu axa turbinei) sau radiale (mișcare perpendiculară față de aceeași axă). Există atât mecanisme cu o singură etapă, cât și cu mai multe etape.

O turbină cu gaz poate acționa asupra palelor în două moduri. În primul rând, acesta este un proces activ, atunci când gazul este furnizat în zona de lucru pentru viteze mari. În acest caz, fluxul de gaz tinde să se deplaseze în linie dreaptă, iar partea curbată a lamei care îi stă în cale îl deviază, rotindu-se singură. În al doilea rând, acesta este un proces de tip reactiv, când rata de alimentare cu gaz este scăzută, totuși, se folosește presiuni mari. tipul în forma sa pură nu se găsește aproape niciodată, deoarece în turbinele lor este prezent care acționează asupra palelor împreună cu forța de reacție.

Unde se folosește turbina cu gaz astăzi? Principiul de funcționare al dispozitivului permite să fie utilizat pentru acționarea generatoarelor de curent electric, compresoarelor etc. Turbinele de acest tip sunt utilizate pe scară largă în transport (instalații de turbine cu gaz de nave). În comparație cu omologii cu abur, au o greutate și dimensiuni relativ mici, nu necesită amenajarea unei cazane, a unei unități de condensare.

Turbina cu gaz este gata de funcționare destul de repede după pornire, dezvoltă puterea maximă în aproximativ 10 minute, este ușor de întreținut, necesită o cantitate mică de apă pentru răcire. Spre deosebire de motoarele cu ardere internă, acesta nu are efecte inerțiale de la mecanismul manivelei. de o ori și jumătate mai scurt decât motoarele diesel și de peste două ori mai ușor. Dispozitivele au capacitatea de a funcționa cu combustibil de calitate scăzută. Calitățile de mai sus fac posibilă luarea în considerare a motoarelor de acest tip de interes special pentru nave și hidrofoile.

Turbina cu gaz ca componentă principală a motorului are o serie de dezavantaje semnificative. Printre acestea, se remarcă zgomot ridicat, mai mic decât cel al motoarelor diesel, eficiență, termen scurt lucrează la temperaturi ridicate (dacă mediul gazos utilizat are o temperatură de aproximativ 1100 ° C, atunci termenii de utilizare a turbinei pot fi de până la 750 de ore în medie).

Eficiența unei turbine cu gaz depinde de sistemul în care este utilizată. De exemplu, dispozitivele utilizate în industria energetică cu o temperatură inițială a gazelor peste 1300 de grade Celsius, din aerul din compresor nu mai mult de 23 și nu mai puțin de 17, au un coeficient de aproximativ 38,5% în timpul operațiunilor autonome. Astfel de turbine nu sunt foarte răspândite și sunt utilizate în principal pentru acoperirea vârfurilor de sarcină în sistemele electrice. Astăzi, la o serie de centrale termice din Rusia funcționează aproximativ 15 turbine cu gaz cu o capacitate de până la 30 MW. La instalațiile cu mai multe etape, se obține un indice de eficiență mult mai mare (aproximativ 0,93) datorită eficienței ridicate a elementelor structurale.

„Turbo”, „turbojet”, „turboprop” - acești termeni au devenit ferm stabiliți în lexicul inginerilor din secolul al XX-lea implicați în proiectare și întreținere. Vehiculși instalații electrice staționare. Sunt folosite chiar și în domenii conexe și în publicitate, atunci când doresc să dea denumirii produsului un indiciu de putere și eficiență deosebită. În aviație, rachete, nave și centrale electrice, cel mai des este folosită turbina cu gaz. Cum este organizat? Funcționează cu gaz natural (cum ar putea sugera și numele) și cum sunt acestea? Cum este o turbină diferită de alte tipuri de motoare cu ardere internă? Care sunt avantajele și dezavantajele sale? O încercare de a răspunde la aceste întrebări cât mai complet posibil este făcută în acest articol.

Lider rus în construcția de mașini UEC

Rusia, spre deosebire de multe alte state independente formate după prăbușirea URSS, a reușit să păstreze în mare măsură industria construcțiilor de mașini. În special, compania Saturn este angajată în producția de centrale electrice cu destinații speciale. turbine cu gaz ale acestei companii sunt utilizate în construcțiile navale, industria materiilor prime și energie. Produsele sunt de înaltă tehnologie, necesită o abordare specială în timpul instalării, depanării și exploatării, precum și cunoștințe speciale și echipamente costisitoare atunci când Intretinere programata. Toate aceste servicii sunt disponibile clienților UEC - Turbine cu gaz, așa cum se numește astăzi. Nu există atât de multe astfel de întreprinderi în lume, deși principiul amenajării principalelor produse este simplu la prima vedere. Experiența acumulată este de mare importanță, ceea ce face posibilă luarea în considerare a multor subtilități tehnologice, fără de care este imposibil să se realizeze o funcționare durabilă și fiabilă a unității. Iată doar o parte din gama de produse UEC: turbine cu gaz, centrale electrice, unități de pompare cu gaz. Printre clienți se numără „Rosatom”, „Gazprom” și alte „balene” din industria chimică și energetică.

Fabricarea unor astfel de mașini complexe necesită o abordare individuală în fiecare caz. Calculul unei turbine cu gaz este în prezent complet automatizat, dar materialele și caracteristicile diagramelor de cablare contează în fiecare caz individual.

Și totul a început atât de ușor...

Căutări și cupluri

Primele experimente de conversie a energiei de translație a fluxului în forță de rotație au fost efectuate de omenire în antichitate, folosind o roată de apă obișnuită. Totul este extrem de simplu, lichidul curge de sus în jos, lamele sunt plasate în curgerea lui. Roata, echipată cu ele în jurul perimetrului, se învârte. Moara de vânt funcționează la fel. Apoi a venit epoca aburului, iar roata s-a întors mai repede. Apropo, așa-numitul „eolipil”, inventat de anticul stârc grecesc cu aproximativ 130 de ani înainte de nașterea lui Hristos, era o mașină cu abur care funcționează exact pe acest principiu. În esență, aceasta a fost prima turbină cu gaz cunoscută științei istorice (la urma urmei, aburul este o stare gazoasă de agregare a apei). Astăzi, însă, se obișnuiește să se separe aceste două concepte. Invenția lui Heron a fost apoi tratată în Alexandria fără prea mult entuziasm, deși cu curiozitate. Echipament industrial tipul de turbină a apărut abia la sfârșitul secolului al XIX-lea, după crearea primei unități de putere activă din lume echipată cu duză de către suedezul Gustaf Laval. Aproximativ în aceeași direcție, a lucrat inginerul Parsons, furnizându-și mașina cu mai multe trepte conectate funcțional.

Nașterea turbinelor cu gaz

Cu un secol mai devreme, un anume John Barber a avut o idee genială. De ce trebuie să încălziți mai întâi aburul, nu este mai ușor să utilizați direct gazele de eșapament generate în timpul arderii combustibilului și, prin urmare, să eliminați medierea inutilă în procesul de conversie a energiei? Așa a apărut prima turbină cu gaz adevărată. Brevetul din 1791 prezintă ideea de bază de a fi folosit într-o trăsură fără cai, dar elemente ale acestuia sunt folosite astăzi în motoarele moderne de rachete, avioane, tancuri și autovehicule. Începutul procesului de construire a motoarelor cu reacție a fost dat în 1930 de Frank Whittle. I-a venit ideea de a folosi o turbină pentru a propulsa un avion. Mai târziu, ea a găsit dezvoltare în numeroase proiecte cu turbopropulsoare și turborreactor.

Turbina cu gaz Nikola Tesla

Celebrul om de știință-inventator a abordat întotdeauna problemele studiate într-un mod non-standard. Pentru toată lumea părea evident că roțile cu palete sau lame „prind” mișcarea mediului mai bine decât obiectele plate. Tesla, în maniera sa caracteristică, a dovedit că, dacă asamblați un sistem rotor din discuri dispuse în serie pe axă, atunci prin ridicarea straturilor limită cu un flux de gaz, acesta nu se va roti mai rău, și în unele cazuri chiar mai bine decât o elice cu mai multe pale. Adevărat, direcția mediului în mișcare ar trebui să fie tangențială, ceea ce nu este întotdeauna posibil sau de dorit în unitățile moderne, dar designul este mult simplificat - nu are nevoie deloc de lame. O turbină cu gaz conform schemei Tesla nu este încă construită, dar poate că ideea doar așteaptă timpul.

schema circuitului

Acum despre dispozitivul fundamental al mașinii. Este o combinație între un sistem rotativ montat pe o axă (rotor) și o parte fixă ​​(stator). Pe arbore se află un disc cu lame de lucru care formează o rețea concentrică, acestea sunt afectate de gazul furnizat sub presiune prin duze speciale. Apoi gazul expandat intră în rotor, echipat și cu palete, numite muncitori. Pentru intrarea amestecului aer-combustibil și evacuarea (eșapament) se folosesc țevi speciale. Compresorul este, de asemenea, implicat în schema generală. Se poate realiza dupa un principiu diferit, in functie de presiunea de lucru ceruta. Pentru funcționarea sa, o parte din energie este preluată de pe axă, care este folosită pentru comprimarea aerului. Turbina cu gaz funcționează prin procesul de ardere a amestecului aer-combustibil, însoțit de o creștere semnificativă a volumului. Arborele se rotește, energia sa poate fi folosită util. O astfel de schemă se numește un singur circuit, dar dacă se repetă, atunci este considerată cu mai multe etape.

Avantajele turbinelor aeronavei

De la jumătatea anilor cincizeci, a apărut o nouă generație de aeronave, inclusiv cele de pasageri (în URSS acestea sunt Il-18, An-24, An-10, Tu-104, Tu-114, Tu-124 etc. ), în modelele cărora motoarele cu piston ale aeronavelor au fost înlocuite definitiv și irevocabil de cele cu turbină. Acest lucru indică o eficiență mai mare a acestui tip de centrale electrice. Caracteristicile turbinei cu gaz sunt superioare parametrilor motoarelor cu carburator în multe privințe, în special în ceea ce privește puterea / greutatea, care este de o importanță capitală pentru aviație, precum și în indicatorii la fel de importanți ai fiabilității. Consum mai mic de combustibil, mai puține piese în mișcare, performanță mai bună asupra mediului, zgomot și vibrații reduse. Turbinele sunt mai puțin critice pentru calitatea combustibilului (ceea ce nu se poate spune despre sistemele de combustibil), sunt mai ușor de întreținut, necesită mai puțin Ulei lubrifiant. În general, la prima vedere pare că nu sunt formate din metal, ci din virtuți solide. Din păcate, nu este.

Există dezavantaje ale motoarelor cu turbină cu gaz

Turbina cu gaz se încălzește în timpul funcționării și transferă căldură elementelor structurale din jur. Acest lucru este deosebit de critic, din nou în aviație, atunci când se utilizează o schemă de layout redan care implică spălarea părții inferioare a unității de coadă cu un curent cu jet. Și carcasa motorului în sine necesită izolație termică specială și utilizarea unor materiale refractare speciale care pot rezista la temperaturi ridicate.

Răcire turbină cu gaz - complex sarcina tehnica. Nu este o glumă, ele funcționează în modul unei explozii aproape permanente care se produce în corp. Eficiența în unele moduri este mai mică decât cea a motoarelor cu carburator, cu toate acestea, atunci când se utilizează o schemă cu circuit dublu, acest dezavantaj este eliminat, deși designul devine mai complicat, ca în cazul includerii compresoarelor „booster” în schemă. Accelerarea turbinelor și atingerea modului de funcționare necesită ceva timp. Cu cât unitatea pornește și se oprește mai des, cu atât se uzează mai repede.

Aplicarea corectă

Ei bine, niciun sistem nu este lipsit de defecte. Este important să găsim o astfel de aplicație a fiecăruia dintre ele, în care avantajele sale să se manifeste mai clar. De exemplu, tancuri precum americanul Abrams, care este alimentat de o turbină cu gaz. Poate fi umplut cu orice arde, de la benzină cu octan mare până la whisky, și stinge multă putere. Acesta poate să nu fie un exemplu foarte bun, deoarece experiența din Irak și Afganistan a arătat vulnerabilitatea palelor compresorului la nisip. Reparația turbinelor cu gaz trebuie făcută în SUA, la uzina de producție. Luați rezervorul acolo, apoi înapoi și costul întreținerii în sine, plus accesorii...

Elicopterele, țările rusești, americane și din alte țări, precum și bărcile cu motor puternice, sunt mai puțin afectate de înfundare. În rachetele lichide, ele sunt indispensabile.

Navele de război moderne și navele civile au, de asemenea, motoare cu turbină cu gaz. Și, de asemenea, energie.

Centrale electrice trigeneratoare

Problemele cu care se confruntă producătorii de avioane nu sunt la fel de îngrijorătoare pentru cei care realizează echipamente industriale pentru generarea de energie electrică. Greutatea în acest caz nu mai este atât de importantă și vă puteți concentra pe parametri precum eficiența și eficiența generală. Unitățile generatoare cu turbine cu gaz au un cadru masiv, un cadru de încredere și lame mai groase. Este foarte posibil să se utilizeze căldura generată, utilizând-o pentru o mare varietate de nevoi, de la reciclarea secundară în sistemul propriu-zis, până la încălzirea spațiilor casnice și alimentarea termică a unităților frigorifice de tip absorbție. Această abordare se numește trigenerator, iar eficiența în acest mod se apropie de 90%.

Centrale nucleare

Pentru o turbină cu gaz, nu are nicio diferență fundamentală care este sursa mediului încălzit care își dă energia palelor sale. Poate fi un amestec aer-combustibil ars, sau pur și simplu abur supraîncălzit (nu neapărat apă), principalul lucru este că îi asigură alimentarea neîntreruptă. În miezul ei centrale electrice toate centralele nucleare, submarine, portavioane, spărgătoare de gheață și unele nave militare de suprafață (crucișătorul de rachete Peter the Great, de exemplu) se bazează pe o turbină cu gaz (GTU) rotită cu abur. Problemele de siguranță și de mediu dictează o buclă primară închisă. Aceasta înseamnă că agentul termic primar (în primele mostre acest rol a fost jucat de plumb, acum a fost înlocuit cu parafină) nu părăsește zona apropiată reactorului, curgând în jurul elementelor de combustibil într-un cerc. Încălzirea substanței de lucru se realizează în circuite ulterioare, iar dioxidul de carbon, heliul sau azotul evaporat rotește roata turbinei.

Aplicație largă

Instalațiile complexe și mari sunt aproape întotdeauna unice, producția lor se realizează în loturi mici sau în general se fac exemplare unice. Cel mai adesea, unitățile produse în cantități mari sunt folosite în sectoare pașnice ale economiei, de exemplu, pentru pomparea materiilor prime de hidrocarburi prin conducte. Acestea sunt produse de compania UEC sub marca Saturn. Turbinele cu gaz ale stațiilor de pompare sunt pe deplin în concordanță cu numele lor. Ei chiar pompează gaze naturale, folosind propria energie pentru munca lor.

Turbina termica de actiune constanta, in care energie termală gazul comprimat și încălzit (de obicei produse de ardere a combustibilului) este transformat în lucru mecanic de rotație pe arbore; este un element structural al unui motor cu turbină cu gaz.

Încălzirea gazului comprimat are loc, de regulă, în camera de ardere. De asemenea, este posibil să se efectueze încălzirea într-un reactor nuclear etc. Turbinele cu gaz au apărut pentru prima dată la sfârșitul secolului al XIX-lea. ca motor cu turbină cu gaz și din punct de vedere al designului, au abordat o turbină cu abur. Din punct de vedere structural, o turbină cu gaz este o serie de jante de lame staționare dispuse ordonat ale aparatului de duză și jante rotative ale rotorului, care, ca rezultat, formează o parte de curgere. Etapa turbinei este un aparat cu duză combinat cu un rotor. Etapa constă dintr-un stator, care include părți staționare (carcasă, palete duzei, inele de manta) și un rotor, care este un set de părți rotative (cum ar fi palete rotorului, discuri, arbore).

Clasificarea unei turbine cu gaz se realizează în funcție de multe caracteristici de proiectare: în funcție de direcția fluxului de gaz, numărul de trepte, metoda de utilizare a diferenței de căldură și metoda de alimentare cu gaz la rotor. Pe direcția fluxului de gaz, turbinele cu gaz pot fi distinse axiale (cele mai frecvente) și radiale, precum și diagonale și tangenţiale. La turbinele axiale cu gaz, debitul în secțiunea meridională este transportat în principal de-a lungul întregii axe a turbinei; la turbinele radiale, dimpotriva, este perpendiculara pe axa. Turbinele radiale sunt împărțite în centripete și centrifuge. Într-o turbină diagonală, gazul curge la un anumit unghi față de axa de rotație a turbinei. Rotorul unei turbine tangenţiale nu are pale; astfel de turbine sunt utilizate la debite foarte mici de gaz, de obicei la instrumentele de măsură. Turbinele cu gaz sunt simple, duble și cu mai multe trepte.

Numărul de trepte este determinat de mulți factori: scopul turbinei, schema de proiectare a acesteia, puterea totală și dezvoltată de o etapă, precum și căderea de presiune acționată. După metoda de utilizare a diferenței de căldură disponibilă se disting turbinele cu trepte de turație, în care doar debitul se rotește în rotor, fără schimbare de presiune (turbine active), și turbine cu trepte de presiune, în care presiunea scade atât în aparatele de duză și pe paletele rotorului (turbine cu reacție). În turbinele cu gaz parțiale, gazul este furnizat rotorului de-a lungul unei părți a circumferinței aparatului cu duză sau de-a lungul întregii sale circumferințe.

Într-o turbină cu mai multe etape, procesul de conversie a energiei constă dintr-un număr de procese succesive în etape individuale. Gazul comprimat și încălzit este furnizat canalelor interlame ale aparatului duzei la o viteză inițială, unde, în procesul de expansiune, o parte din căderea de căldură disponibilă este convertită în energia cinetică a jetului de ieșire. O expansiune suplimentară a gazului și conversia căderii de căldură în muncă utilă au loc în canalele interlame ale rotorului. Fluxul de gaz, acționând asupra palelor rotorului, creează un cuplu pe arborele principal al turbinei. În acest caz, viteza absolută a gazului scade. Cu cât această viteză este mai mică, cu atât cea mai mare parte a energiei gazului este transformată în lucru mecanic asupra arborelui turbinei.

Eficiența caracterizează eficiența turbinelor cu gaz, care este raportul dintre munca îndepărtată de pe arbore și energia gazului disponibil în fața turbinei. Eficiența efectivă a turbinelor moderne cu mai multe trepte este destul de mare și ajunge la 92-94%.

Principiul de funcționare al unei turbine cu gaz este următorul: gazul este injectat în camera de ardere de către un compresor, amestecat cu aer, formează un amestec de combustibil și este aprins. Produsele de ardere rezultate cu temperatură ridicată (900-1200 °C) trec prin mai multe rânduri de pale montate pe arborele turbinei și provoacă rotirea turbinei. Energia mecanică rezultată a arborelui este transmisă printr-o cutie de viteze către un generator care generează electricitate.

Energie termală gazele care ies din turbina intră în schimbătorul de căldură. De asemenea, în loc de a genera energie electrică, energia mecanică a turbinei poate fi folosită pentru a acționa diverse pompe, compresoare etc. Cel mai des folosit combustibil pentru turbinele cu gaz este gazul natural, deși acest lucru nu poate exclude posibilitatea utilizării altor tipuri de combustibili gazoși. . Dar, în același timp, turbinele cu gaz sunt foarte capricioase și impun cerințe mari la calitatea pregătirii sale (sunt necesare anumite incluziuni mecanice, umiditate).

Temperatura gazelor care ies din turbina este de 450-550 °C. Raportul cantitativ dintre energia termică și energia electrică în turbinele cu gaz variază de la 1,5: 1 la 2,5: 1, ceea ce face posibilă construirea de sisteme de cogenerare care diferă în funcție de tipul de lichid de răcire:

1) utilizarea directă (directă) a gazelor fierbinți de evacuare;
2) producerea de abur de joasă sau medie presiune (8-18 kg/cm2) într-un cazan extern;
3) producerea de apă caldă (mai bună când temperatura necesară depășește 140 °C);
4) producerea de abur de înaltă presiune.

O mare contribuție la dezvoltarea turbinelor cu gaz a fost adusă de oamenii de știință sovietici B. S. Stechkin, G. S. Zhiritsky, N. R. Briling, V. V. Uvarov, K. V. Hholshchevikov, I. I. Kirillov și alții. Crearea de turbine cu gaz pentru instalații de turbine cu gaz staționare și mobile a fost realizată de străini. companii (elvețianul Brown-Boveri, în care a lucrat celebrul om de știință slovac A. Stodola, și Sulzer, americanul General Electric etc.).

Pe viitor, dezvoltarea turbinelor cu gaz depinde de posibilitatea creșterii temperaturii gazului în fața turbinei. Acest lucru se datorează creării de noi materiale rezistente la căldură și sisteme de răcire fiabile pentru palele rotorului, cu o îmbunătățire semnificativă a căii de curgere etc.

Datorită tranziției pe scară largă din anii 1990. gazul natural ca principal combustibil pentru generarea de energie, turbinele cu gaz au ocupat un segment semnificativ de piata. În ciuda faptului că eficiența maximă a echipamentului este atinsă la capacități de la 5 MW și mai mari (până la 300 MW), unii producători produc modele în gama 1-5 MW.

Turbinele cu gaz sunt folosite în aviație și centrale electrice.

• Anterior: ANALIZOR DE GAZ
• Ca urmare a: MOTOR PE GAZ

Categorie: Industrie în G

O turbină este un motor în care energia potențială a unui fluid compresibil este convertită în energie cinetică în aparatul cu pale, iar aceasta din urmă în rotoare în lucru mecanic transmis unui arbore care se rotește continuu.

Turbinele cu abur prin designul lor reprezintă un motor termic care funcționează în mod constant. În timpul funcționării, vaporii de apă supraîncălziți sau saturati intră pe calea curgerii și, datorită expansiunii sale, forțează rotorul să se rotească. Rotația are loc ca urmare a fluxului de abur care acționează asupra aparatului cu lame.

Turbina cu abur face parte din proiectarea turbinei cu abur, care este concepută pentru a genera energie. Există și instalații care, pe lângă energie electrică, pot genera energie termică - aburul care a trecut prin paletele de abur intră în boilerele din rețea. Acest tip de turbină se numește turbine de tip industrial-cogenerare sau de cogenerare. În primul caz, extragerea aburului este prevăzută în scopuri industriale în turbină. Complet cu un generator, o turbină cu abur este o unitate de turbină.

Tipuri de turbine cu abur

Turbinele sunt împărțite, în funcție de direcția în care se deplasează aburul, în turbine radiale și axiale. Fluxul de abur în turbinele radiale este direcționat perpendicular pe axă. Turbinele cu abur pot fi cu una, două și trei case. Turbina cu abur este echipată cu o varietate de dispozitive tehnice care împiedică pătrunderea aerului ambiental în carcasă. Acestea sunt o varietate de sigilii, care sunt furnizate cu vapori de apă într-o cantitate mică.

Un regulator de siguranță este situat pe secțiunea frontală a arborelui, conceput pentru a opri alimentarea cu abur atunci când viteza turbinei crește.

Caracteristicile parametrilor principali ai valorilor nominale

· Puterea nominală a turbinei- puterea maximă pe care turbina trebuie să o dezvolte timp îndelungat la bornele generatorului electric, la valori normale ale parametrilor principali sau când se modifică în limitele specificate de industrie și standardele de stat. O turbină controlată de extracție a aburului poate dezvolta o putere peste puterea sa nominală dacă aceasta este în conformitate cu condițiile de rezistență ale pieselor sale.

· Puterea economică a turbinei- puterea la care turbina functioneaza cu cel mai mare randament. În funcție de parametrii aburului viu și de scopul turbinei, puterea nominală poate fi egală cu puterea economică sau mai mare cu 10-25%.

· Temperatura nominală a încălzirii apei de alimentare regenerativă- temperatura apei de alimentare în aval de ultimul încălzitor în direcția apei.

· Temperatura nominală a apei de răcire- temperatura apei de racire la intrarea in condensator.

turbina de gaz(fr. turbină din lat. turbo vârtej, rotire) este un motor termic continuu, în aparatul cu palete al căruia energia gazului comprimat și încălzit este transformată în lucru mecanic asupra arborelui. Este alcătuit dintr-un rotor (lamele fixate pe discuri) și un stator (pale de ghidare fixate în carcasă).

Gazul având o temperatură și o presiune ridicată intră prin aparatul duzei turbinei în zonă presiune scăzutăîn spatele părții duzei, extinzându-se și accelerând simultan. În plus, fluxul de gaz intră în palele turbinei, dându-le o parte din energia sa cinetică și conferind cuplu paletelor. Paletele rotorului transmit cuplul prin discurile turbinei către arbore. Caracteristici benefice turbină cu gaz: o turbină cu gaz, de exemplu, antrenează un generator situat pe același arbore cu acesta, care este munca utilă a unei turbine cu gaz.

Turbinele cu gaz sunt utilizate ca parte a motoarelor cu turbine cu gaz (utilizate pentru transport) și a unităților cu turbine cu gaz (utilizate la centralele termice ca parte a GTU-urilor staționare, CCGT-uri). Turbinele cu gaz sunt descrise de ciclul termodinamic Brayton, în care aerul este mai întâi comprimat adiabatic, apoi ars la presiune constantă și apoi expandat adiabatic înapoi la presiunea de pornire.

Tipuri de turbine cu gaz

- Avioane și motoare cu reacție

- Unitate auxiliară de putere

- Turbine industriale cu gaz pentru producerea energiei electrice

- Motoare cu turboax

- Turbine cu gaz radiale

- Microturbine

Din punct de vedere mecanic, turbinele cu gaz pot fi considerabil mai simple decât motoarele cu combustie internă alternativă. Turbinele simple pot avea o singură parte mobilă: ansamblu arbore/compresor/turbină/rotor alternativ (vezi imaginea de mai sus), fără a include sistemul de combustibil.

Turbinele mai complexe (cele utilizate în motoarele cu reacție moderne) pot avea mai mulți arbori (bobine), sute de pale de turbină, pale de stator în mișcare și un sistem extins de conducte complexe, camere de ardere și schimbătoare de căldură.

Ca regulă generală, cu cât motorul este mai mic, cu atât este mai mare viteza arborelui (arborilor) necesară pentru a menține viteza liniară maximă a palelor. viteza maxima paletele turbinei determină presiunea maximă care poate fi atinsă, rezultând putere maximă, indiferent de dimensiunea motorului. Motorul cu reacție se rotește la aproximativ 10.000 rpm și micro-turbina la aproximativ 100.000 rpm.

Dezvoltarea de noi tipuri de turbine cu gaz, cererea tot mai mare de gaz în comparație cu alte tipuri de combustibil, planurile la scară largă ale consumatorilor industriali de a-și crea propriile capacități provoacă un interes tot mai mare pentru construcția de turbine cu gaz.

R Piața de generație mică are perspective mari de dezvoltare. Experții prevăd o creștere a cererii de energie distribuită de la 8% (în prezent) la 20% (până în 2020). Această tendință se explică prin tariful relativ scăzut la energia electrică (de 2-3 ori mai mic decât tariful la energia electrică din rețeaua centralizată). În plus, potrivit lui Maxim Zagornov, membru al consiliului general al Delovaya Rossiya, președinte al Asociației de producere a energiei la scară mică din Urali, director al grupului de companii MKS, generația mică este mai fiabilă decât rețeaua: în în cazul unui accident pe rețeaua externă, alimentarea cu energie electrică nu se oprește. Un avantaj suplimentar al energiei descentralizate este viteza de punere în funcțiune: 8-10 luni, spre deosebire de 2-3 ani pentru crearea și conectarea liniilor de rețea.

Denis Cherepanov, copreședintele comisiei pentru energie Delovaya Rossiya, susține că viitorul aparține propriei sale generații. Potrivit lui Serghei Yesyakov, prim-vicepreședintele Comitetului pentru Energie al Dumei de Stat, în cazul energiei distribuite în lanțul de consumator de energie, veriga decisivă este consumatorul, nu sectorul energetic. Cu generarea proprie de energie electrică, consumatorul își declară capacitățile necesare, configurațiile și chiar tipul de combustibil, economisind, în același timp, și prețul unui kilowatt de energie primit. Printre altele, experții consideră că se pot obține economii suplimentare dacă centrala funcționează în regim de cogenerare: energia termică utilizată va fi folosită pentru încălzire. Apoi, perioada de rambursare a centralei electrice va fi redusă semnificativ.

Cea mai activă zonă de dezvoltare a energiei distribuite este construcția de centrale electrice cu turbine cu gaz de capacitate redusă. Centralele cu turbine cu gaz sunt proiectate pentru funcționarea în orice condiții climatice ca sursă principală sau de rezervă de energie electrică și căldură pentru instalațiile industriale și casnice. Utilizarea unor astfel de centrale electrice în zone îndepărtate vă permite să obțineți economii semnificative prin eliminarea costurilor de construire și operare a liniilor electrice lungi, iar în zonele centrale - pentru a crește fiabilitatea furnizării de energie electrică și termică atât pentru întreprinderi individuale, cât și pentru organizații, precum și teritorii. ca un intreg, per total. Luați în considerare câteva turbine cu gaz și unități de turbine cu gaz care sunt oferite de producători cunoscuți pentru construcția de centrale electrice cu turbine cu gaz pe piața rusă.

General Electric

Soluțiile pentru turbine eoliene de la GE sunt extrem de fiabile și potrivite pentru aplicații într-o gamă largă de industrii, de la petrol și gaze până la utilități. În special, unitățile de turbine cu gaz GE din familia LM2500, cu o capacitate de 21 până la 33 MW și o eficiență de până la 39%, sunt utilizate în mod activ în producția mică. LM2500 este folosit ca un motor mecanic și un generator de putere, ele funcționează în centrale electrice în ciclu simplu, combinat, mod de cogenerare, platforme offshore și conducte.

În ultimii 40 de ani, turbinele GE din această serie au fost cele mai vândute turbine din clasa lor. În total, peste 2.000 de turbine ale acestui model au fost instalate în lume, cu o durată totală de funcționare de peste 75 de milioane de ore.

Caracteristici cheie ale turbinelor LM2500: design ușor și compact pentru instalare rapidă și întreținere ușoară; atingerea puterii maxime din momentul lansării în 10 minute; eficiență ridicată (într-un ciclu simplu), fiabilitate și disponibilitate în clasa sa; posibilitatea utilizării camerelor de ardere cu dublă combustibil pentru distilat și gaze naturale; posibilitatea de a utiliza ca combustibil kerosen, propan, gaz de cocs, etanol și GNL; emisii reduse de NOx folosind camere de ardere DLE sau SAC; factor de fiabilitate - mai mult de 99%; factor de pregătire - mai mult de 98%; Emisii de NOx - 15 ppm (modificare DLE).

Pentru a oferi clienților suport de încredere pe tot parcursul ciclu de viață echipamente de generare GE a deschis un centru specializat de tehnologie energetică în Kaluga. Oferă clienților soluții de ultimă generație pentru întreținerea, inspecția și repararea turbinelor cu gaz. Compania a implementat un sistem de management al calității în conformitate cu ISO 9001.

Kawasaki Heavy Industries

Compania japoneză Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) este o companie diversificată de inginerie. Un loc important în programul său de producție îl ocupă turbinele cu gaz.

În 1943, Kawasaki a creat primul motor cu turbină cu gaz din Japonia și este acum unul dintre liderii recunoscuți la nivel mondial în producția de turbine cu gaz de putere mică și medie, având referințe acumulate pentru peste 11.000 de instalații.

Având ca prioritate respectarea mediului și eficiența, compania a obținut un mare succes în dezvoltarea tehnologiilor turbinelor cu gaz și urmărește activ dezvoltări promițătoare, inclusiv în domeniul noilor surse de energie ca alternativă la combustibilii fosili.

Având o bună experiență în tehnologiile criogenice, tehnologii pentru producerea, depozitarea și transportul gazelor lichefiate, Kawasaki cercetează și se dezvoltă activ în domeniul utilizării hidrogenului ca combustibil.

În special, compania are deja prototipuri de turbine care utilizează hidrogen ca aditiv la combustibilul metan. Pe viitor sunt așteptate turbine, pentru care, mult mai eficiente din punct de vedere energetic și absolut ecologic, hidrogenul va înlocui hidrocarburile.

Seria GTU Kawasaki GPB sunt proiectate pentru funcționarea la sarcină de bază, incluzând atât scheme de interacțiune în rețea în paralel, cât și izolate, în timp ce gama de putere se bazează pe mașini de la 1,7 la 30 MW.

LA gama de modele există turbine care folosesc injecția de abur pentru a suprima emisiile nocive și folosesc tehnologia DLE modificată de inginerii companiei.

Eficiența electrică, în funcție de ciclul de generare și respectiv de putere, de la 26,9% pentru GPB17 și GPB17D (turbine M1A-17 și M1A-17D) la 40,1% pentru GPB300D (turbină L30A). Putere electrică - de la 1700 la 30 120 kW; putere termică - de la 13.400 la 8970 kJ / kWh; temperatura gazelor de eșapament - de la 521 la 470°C; consum de gaze de evacuare - de la 29,1 la 319,4 mii mc/h; NOx (la 15% O2) - 9/15 ppm pentru turbinele cu gaz M1A-17D, M7A-03D, 25 ppm pentru turbina M7A-02D si 15 ppm pentru turbinele L20A si L30A.

În ceea ce privește eficiența, turbinele cu gaz Kawasaki, fiecare în clasa sa, sunt fie liderul mondial, fie unul dintre lideri. General eficiență termică unitățile de putere în configurații de cogenerare ajunge la 86-87%. Compania produce o serie de turbine cu gaz cu dublu combustibil (gaz natural și combustibil lichid) versiune cu comutare automată. În prezent, trei modele de turbine cu gaz sunt cele mai căutate în rândul consumatorilor ruși - GPB17D, GPB80D și GPB180D.

Turbinele cu gaz Kawasaki se disting prin: fiabilitate ridicată și durată lungă de viață; design compact, care este deosebit de atractiv la înlocuirea echipamentelor instalațiilor de generare existente; ușurința întreținerii datorită designului despicat al corpului, arzătoarelor detașabile, orificiilor de inspecție amplasate optim, etc., ceea ce simplifică inspecția și întreținerea, inclusiv de către personalul utilizatorului;

Economie și compatibilitate cu mediul. Camerele de ardere ale turbinelor Kawasaki sunt proiectate folosind cele mai avansate tehnici pentru a optimiza procesul de ardere și a obține cea mai bună eficiență a turbinei, precum și pentru a reduce NOx și alte substanțe nocive din evacuare. Performanța de mediu este, de asemenea, îmbunătățită prin utilizarea tehnologiei avansate de suprimare a emisiilor uscate (DLE);

Abilitatea de a utiliza o gamă largă de combustibili. Se pot folosi gaze naturale, kerosen, motorină, păcură ușoară tip A, precum și gaze petroliere asociate;

Serviciu post-vânzare de încredere. Nivel inalt servicii, inclusiv un sistem de monitorizare online gratuit (TechnoNet) cu rapoarte și prognoze, suport tehnic de către personal cu înaltă calificare, precum și înlocuirea unui motor cu turbină cu gaz prin schimb în timpul unei revizii majore (un timp de nefuncționare al unei turbine cu gaz se reduce la 2-3 săptămâni), etc.

În septembrie 2011, Kawasaki a prezentat cel mai recent sistem camera de ardere, care a redus emisiile de NOx la mai puțin de 10 ppm pentru motorul cu turbină cu gaz M7A-03, ceea ce este chiar mai mic decât cer reglementările actuale. Una dintre abordările de proiectare ale companiei este crearea de noi echipamente care să îndeplinească nu numai cerințele moderne, ci și viitoare, mai stricte de performanță de mediu.

Turbina cu gaz GPB50D de 5 MW extrem de eficientă cu o turbină Kawasaki M5A-01D utilizează cele mai recente tehnologii dovedite. Eficiența ridicată a centralei o face optimă pentru energie electrică și cogenerare. De asemenea, designul compact al GPB50D este deosebit de avantajos atunci când se modernizează instalațiile existente. Eficiența electrică nominală de 31,9% este cea mai bună din lume dintre centralele de 5 MW.

Turbina M1A-17D prin utilizarea unei camere de ardere design original Dry Low Emissions (DLE) are performanțe excelente de mediu (NOx< 15 ppm) и эффективности.

Greutatea ultrascăzută a turbinei (1470 kg), cea mai mică din clasă, se datorează utilizării pe scară largă a materialelor compozite și a ceramicii, din care, de exemplu, sunt realizate paletele rotorului. Ceramica este mai rezistentă la funcționare la temperaturi ridicate, mai puțin predispusă la contaminare decât metalele. Turbina cu gaz are un randament electric apropiat de 27%.

În Rusia, până acum, Kawasaki Heavy Industries, Ltd. a implementat o serie de proiecte de succes în cooperare cu companii rusești:

Mini-TPP „Central” în Vladivostok

Din ordinul SA „Far Eastern Energy companie de management(JSC DVEUK) 5 GTU GPB70D (M7A-02D) au fost livrate pentru TPP Tsentralnaya. Stația oferă energie electrică și căldură consumatorilor din partea centrală a dezvoltării insulei Russky și campusul Universității Federale din Orientul Îndepărtat. TPP Tsentralnaya este prima instalație electrică din Rusia cu turbine Kawasaki.

Mini-CHP „Oceanarium” din Vladivostok

Acest proiect a fost realizat și de SA „DVEUK” pentru alimentarea cu energie a complexului științific și educațional „Primorsky Oceanarium” situat pe insulă. Au fost livrate două turbine cu gaz GPB70D.

GTU fabricat de Kawasaki în Gazprom PJSC

Partenerul rus Kawasaki, MPP Energotechnika LLC, bazat pe turbina cu gaz M1A-17D, produce o centrală electrică de containere Korvette 1.7K pentru instalare în zone deschise, cu un interval de temperatură ambientală de la -60 la + 40 °С.

În cadrul acordului de cooperare, a dezvoltat și facilități de producție MPP Energotechnika a asamblat cinci EGTEPS KORVET-1.7K. Domeniile de responsabilitate ale companiilor din acest proiect distribuite astfel: Kawasaki furnizează motorul cu turbină cu gaz M1A-17D și sistemele de control al turbinei, Siemens AG furnizează generatorul de înaltă tensiune. MPP Energotechnika LLC produce un container bloc, un dispozitiv de evacuare și admisie a aerului, un sistem de control al unității de alimentare (inclusiv sistemul de excitare SHUVGM), Echipament electric- principal și auxiliar, completează toate sistemele, montează și livrează o centrală completă, precum și - implementarea sistemelor automate de control al proceselor.

EGTES Korvet-1.7K a trecut testele interdepartamentale și este recomandat pentru utilizare la unitățile Gazprom PJSC. Unitatea de putere cu turbină cu gaz a fost dezvoltată de MPP Energotechnika LLC conform termenilor de referință ale PJSC Gazprom în cadrul Programului de Cooperare Științifică și Tehnică al PJSC Gazprom și al Agenției. resurse naturaleși energie în Japonia.

Turbina pentru CCGT 10 MW la NRU MPEI

Kawasaki Heavy Industries Ltd., a fabricat și livrat o instalație completă de turbine cu gaz GPB80D cu o putere nominală de 7,8 MW pentru Universitatea Națională de Cercetare „MPEI” situată la Moscova. CHP MPEI este o formare practică și, generând energie electrică și căldură la scară industrială, le pune la dispoziție Institutul de Inginerie Energetică din Moscova și le furnizează rețelelor de utilități din Moscova.

Extinderea geografiei proiectelor

Kawasaki, atrăgând atenția asupra avantajelor dezvoltării energiei locale în direcția generării distribuite, și-a propus să demareze implementarea proiectelor care utilizează turbine cu gaz de capacitate minimă.

Mitsubishi Hitachi Power Systems

Gama de modele de turbine H-25 este prezentată în gama de puteri de 28-41 MW. Pachetul complet de producție de turbine, inclusiv cercetare și dezvoltare și un centru de monitorizare la distanță, este realizat la uzina din Hitachi, Japonia, de către MHPS (Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd.). Formarea sa are loc în februarie 2014 ca urmare a fuziunii sectoarelor generatoare lideri recunoscuți Mitsubishi Heavy Industries Ltd. și Hitachi Ltd.

Modelele H-25 sunt utilizate pe scară largă în întreaga lume atât pentru funcționarea cu ciclu simplu datorită eficienței ridicate (34-37%), cât și pentru ciclul combinat în configurație 1x1 și 2x1 cu o eficiență de 51-53%. Având indicatori de temperatură ridicată a gazelor de eșapament, GTU și-a dovedit cu succes că funcționează în modul de cogenerare cu o eficiență totală a instalației de peste 80%.

Mulți ani de experiență în producția de turbine cu gaz pentru o gamă largă de capacități și un design bine gândit al unei turbine industriale cu un singur arbore disting N-25 cu fiabilitate ridicată cu un factor de disponibilitate a echipamentelor de peste 99%. Durata totală de funcționare a modelului a depășit 6,3 milioane de ore în a doua jumătate a anului 2016. Turbina modernă cu gaz este realizată cu despicare axială orizontală, ceea ce îi asigură ușurința întreținerii, precum și posibilitatea înlocuirii unor părți din calea caldă la locul de operare.

Camera de ardere tubular-inelară în contracurent asigură arderea stabilă a diferitelor tipuri de combustibil, precum gaz natural, motorină, gaz petrolier lichefiat, gaze de ardere, gaz de cocs etc. preamestec al amestecului gaz-aer (DLN). Motorul cu turbină cu gaz H-25 este un compresor axial cu 17 trepte cuplat la o turbină activă în trei trepte.

Un exemplu de funcționare fiabilă a N-25 GTU la instalațiile de producție la scară mică din Rusia este funcționarea ca parte a unei unități de cogenerare pentru nevoile proprii ale uzinei JSC Ammonii din Mendeleevsk, Republica Tatarstan. Unitatea de cogenerare furnizează locului de producție 24 MW de energie electrică și 50 t/h de abur (390°C / 43 kg/cm3). În noiembrie 2017, la fața locului a fost efectuată cu succes prima inspecție a sistemului de ardere a turbinei, care a confirmat funcționarea fiabilă a componentelor și ansamblurilor mașinii la temperaturi ridicate.

În sectorul petrolului și gazelor, GTU-urile N-25 au fost utilizate pentru a opera site-ul Sakhalin II Onshore Processing Facility (OPF) al companiei Sakhalin Energy Investment Company, Ltd. OPF este situat la 600 km nord de Yuzhno-Sakhalinsk, în zona de aterizare a gazoductului offshore și este una dintre cele mai importante facilități ale companiei responsabile cu pregătirea gazului și a condensului pentru transportul ulterioară prin conductă către terminalul de export de petrol și instalația de GNL. . Complexul tehnologic include patru turbine cu gaz N-25, care sunt în exploatare comercială din 2008. Unitatea de cogenerare bazată pe N-25 GTU este integrată maxim în sistemul de alimentare integrat OPF, în special căldura din gazele de eșapament ale turbina este folosită pentru încălzirea țițeiului pentru nevoile de rafinare a petrolului.

Seturile de generatoare industriale cu turbine cu gaz Siemens (denumite în continuare GTU) vor ajuta să faceți față dificultăților pieței în dezvoltare dinamică a producției distribuite. Turbinele cu gaz cu o putere nominală unitară de la 4 la 66 MW îndeplinesc pe deplin cerințele înalte din domeniul producției industriale combinate de energie, în ceea ce privește eficiența instalației (până la 90%), fiabilitatea în exploatare, flexibilitatea serviciilor și siguranța mediului, asigurând o durată de viață redusă. costurile ciclului și randamentul ridicat al investiției. Siemens are o experiență de peste 100 de ani în construcția de turbine industriale cu gaz și centrale termice pe baza acestora.

GTU-urile Siemens cu o putere cuprinsă între 4 și 66 MW sunt utilizate de micile utilități, producătorii independenți de energie (de exemplu, fabrici industriale) și industria petrolului și gazelor. Utilizarea tehnologiilor de producere distribuită a energiei electrice cu generarea combinată de energie termică face posibilă refuzul de a investi în mulți kilometri de linii electrice, minimizând distanța dintre sursa de energie și instalația care o consumă, pentru a realiza economii serioase de costuri prin acoperire. Incalzi întreprinderile industrialeși infrastructură prin recuperarea căldurii. Un Mini-TPP standard bazat pe un GTU Siemens poate fi construit oriunde unde există acces la o sursă de combustibil sau la furnizarea promptă a acesteia.

SGT-300 este o turbină industrială cu gaz cu o putere electrică nominală de 7,9 MW (vezi Tabelul 1), care combină un design simplu și fiabil cu cea mai recentă tehnologie.

Tabelul 1. Specificațiile SGT-300 pentru acționare mecanică și generare de energie

Producere de energie		antrenare mecanică
	7,9 MW	8 MW	9 MW
Putere în ISO
	Gaze naturale / combustibil lichid / combustibil dual și alți combustibili la cerere; Schimbarea automată a combustibilului de la principal la rezervă, la orice sarcină
Oud. consumul de căldură	11.773 kJ/kWh	10,265 kJ/kWh	10,104 kJ/kWh
Viteza turbinei de putere		5.750 - 12.075 rpm	5.750 - 12.075 rpm
Rata compresiei
Consumul de gaze de esapament
Temperatura gazelor de evacuare	542°C (1.008°F)	491°C (916°F)	512°C (954°F)
Emisii de NOX Combustibil pe gaz cu sistem DLE

1) Electric 2) Montat pe arbore

Orez. 1. Structura generatorului de gaz SGT-300

Pentru generarea de energie industrială, se utilizează o versiune cu un singur arbore a turbinei cu gaz SGT-300 (vezi Fig. 1). Este ideal pentru producerea combinată de căldură și energie (CHP). Turbina cu gaz SGT-300 este o turbină cu gaz industrială, proiectată inițial pentru generare și are următoarele avantaje operaționale pentru organizațiile care operează:

Eficiența electrică - 31%, care este în medie cu 2-3% mai mare decât eficiența turbinelor cu gaz de putere mai mică, datorită valorii mai mari a eficienței, se obține un efect economic asupra economisirii gazului combustibil;

Generatorul de gaz este echipat cu o cameră de ardere uscată cu emisii reduse folosind tehnologia DLE, ceea ce face posibilă atingerea unor niveluri de emisii de NOx și CO de peste 2,5 ori mai mici decât cele stabilite prin documentele de reglementare;

GTP are caracteristici dinamice bune datorită designului său cu un singur arbore și asigură funcționarea stabilă a generatorului în cazul fluctuațiilor de sarcină a rețelei externe conectate;

Designul industrial al turbinei cu gaz asigură o durată lungă de viață de revizie și este optim în ceea ce privește organizarea lucrărilor de service care se desfășoară la locul de exploatare;

O reducere semnificativă a amprentei clădirii, precum și a costurilor de investiție, inclusiv achiziționarea unei instalații mecanice și Echipament electric, instalarea și punerea în funcțiune a acestuia, atunci când se utilizează o soluție bazată pe SGT-300 (Fig. 2).

Orez. 2. Caracteristicile de greutate și dimensiune ale blocului SGT-300

Timpul total de funcționare al flotei instalate de SGT-300 este de peste 6 milioane de ore, cu timpul de funcționare al liderului GTU de 151 mii de ore.Raportul disponibilitate/disponibilitate - 97,3%, raportul de fiabilitate - 98,2%.

OPRA (Olanda) este un furnizor lider de sisteme energetice bazate pe turbine cu gaz. OPRA dezvoltă, produce și comercializează motoare cu turbină cu gaz de ultimă generație, de aproximativ 2 MW. Activitatea cheie a companiei este producerea de energie electrică pentru industria petrolului și gazelor.

Motorul de încredere OPRA OP16 oferă mai mult performanta ridicata la un cost mai mic și o durată de viață mai lungă decât orice altă turbină din clasa sa. Motorul funcționează cu mai multe tipuri de combustibili lichizi și gazoși. Există o modificare a camerei de ardere cu un conținut redus de poluanți în evacuare. Centrala electrică OPRA OP16 1,5-2,0 MW va fi un asistent de încredere în condiții grele de funcționare.

Turbinele cu gaz OPRA sunt echipamentul perfect pentru generarea de energie în sistemele electrice off-grid și de cogenerare la scară mică. Designul turbinei a fost în curs de dezvoltare de mai bine de zece ani. Rezultatul este un motor cu turbină cu gaz simplu, fiabil și eficient, inclusiv un model cu emisii reduse.

O trăsătură distinctivă a tehnologiei de conversie a energiei chimice în energie electrică din OP16 este sistemul patentat COFAR de pregătire a amestecului de combustibil și de control al alimentării, care oferă modurilor de ardere cu studii minime oxizi de azot și carbon, precum și un minim de reziduuri de combustibil nearse. Geometria patentată a turbinei radiale și designul în general cantilever al cartuşului înlocuibil, inclusiv arborele, rulmenții, compresorul centrifugal și turbina, sunt de asemenea originale.

Specialiștii companiilor „OPRA” și „MES Engineering” au dezvoltat conceptul de a crea un complex tehnic unic unic pentru prelucrarea deșeurilor. Din cele 55-60 de milioane de tone din toate RSU generate în Rusia pe an, o cincime - 11,7 milioane de tone - revine regiunii capitalei (3,8 milioane de tone - regiunea Moscova, 7,9 milioane de tone - Moscova). În același timp, 6,6 milioane de tone de deșeuri menajere sunt îndepărtate de la Moscova în afara șoselei de centură a Moscovei. Astfel, în regiunea Moscovei se instalează peste 10 milioane de tone de gunoi. Din 2013, din 39 de gropi de gunoi din regiunea Moscova, 22 au fost închise. incineratoare. Aceeași situație se întâmplă în majoritatea celorlalte regiuni. Cu toate acestea, construcția de fabrici mari de procesare a deșeurilor nu este întotdeauna profitabilă, așa că problema procesării deșeurilor este foarte relevantă.

Conceptul dezvoltat de un singur complex tehnic combină instalațiile OPRA complet radiale cu fiabilitate și eficiență ridicate cu sistemul de gazeificare/piroliză MES, care permite conversia eficientă a diferitelor tipuri de deșeuri (inclusiv RSU, nămoluri petroliere, terenuri contaminate, biologice și medicale). deșeuri, deșeuri de prelucrare a lemnului, traverse etc.) într-un combustibil excelent pentru generarea de căldură și electricitate. Ca urmare a cooperării pe termen lung, a fost proiectat și este în curs de implementare un complex standardizat de procesare a deșeurilor cu o capacitate de 48 de tone/zi. (Fig. 3).

Orez. 3. Structura generală a unui complex standard de procesare a deșeurilor cu o capacitate de 48 tone/zi.

Complexul include o unitate de gazeificare MES cu loc de depozitare a deșeurilor, două turbine cu gaz OPRA cu o putere electrică totală de 3,7 MW și o putere termică de 9 MW, precum și diverse sisteme auxiliare și de protecție.

Implementarea unui astfel de complex face posibilă pe o suprafață de 2 hectare obținerea unei oportunități de alimentare autonomă cu energie și căldură a diverselor instalații industriale și comunale, rezolvând în același timp problema reciclării diferitelor tipuri de deșeuri menajere.

Diferențele dintre tehnologiile complexe dezvoltate și cele existente provin din combinația unică a tehnologiilor propuse. Volumele mici (2 t/h) de deșeuri consumate, împreună cu o suprafață mică necesară a șantierului, permit amplasarea acestui complex direct în apropierea micilor așezări, întreprinderi industriale etc., economisind semnificativ banii pentru transportul constant al deșeurilor către acestea. locuri de eliminare. Autonomia completă a complexului vă permite să-l instalați aproape oriunde. Utilizarea proiectului standard dezvoltat, a structurilor modulare și a gradului maxim de pregătire în fabrică a echipamentului face posibilă reducerea timpului de construcție la 1-1,5 ani. Utilizarea noilor tehnologii asigură cea mai înaltă compatibilitate cu mediul complexului. Unitatea de gazeificare MES produce simultan fracții gazoase și lichide de combustibil și, datorită naturii cu dublu combustibil a OPRA GTU, acestea sunt utilizate simultan, ceea ce crește flexibilitatea combustibilului și fiabilitatea alimentării cu energie. Cerințele scăzute ale OPRA GTU cu privire la calitatea combustibilului cresc fiabilitatea întregului sistem. Instalația MES permite utilizarea deșeurilor cu un conținut de umiditate de până la 85%, prin urmare, nu este necesară uscarea deșeurilor, ceea ce crește eficiența întregului complex. Temperatura ridicată a gazelor de eșapament ale OPRA GTU face posibilă furnizarea de căldură fiabilă cu apă caldă sau abur (până la 11 tone de abur pe oră la 12 bar). Proiectul este standard și scalabil, ceea ce permite eliminarea oricărei cantități de deșeuri.

Calculele efectuate arată că costul de producere a energiei electrice va fi de la 0,01 la 0,03 euro pe 1 kWh, ceea ce arată un nivel ridicat. eficiență economică proiect. Astfel, compania OPRA și-a confirmat încă o dată focalizarea pe extinderea gamei de combustibili utilizați și pe creșterea flexibilității combustibililor, precum și pe utilizarea maximă a tehnologiilor „verzi” în dezvoltarea sa.