ГАЗОТУРБИННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

УДК 621.438

Хакимуллин Б.Р. студент

кафедра ПТЭ, институт теплоэнергетики

Зайнуллин Р.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедры ПЭС

ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань

ГАЗОТУРБИННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

В статье рассматриваются основные преимущества использования газотурбинных двигателей для автономного энергоснабжения.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, когенерационная установка, микротурбина, автономное энергоснабжение.

Hakimullin B.R.

Zainullin R.R.

GAS TURBINE TECHNOLOGIES FOR THE SOLUTION OF PROBLEMS OF POWER SUPPLY

In article the main advantages of use of gas turbine engines to autonomous power supply are considered.

Keywords: gas turbine engine, cogeneration unit, microturbine, autonomous power supply.

Энергопотребление во всем мире растет быстрыми темпами. Помимо рынков США и Западной Европы, это происходит в основном за счет развивающихся рынков Китая, юго-восточной Азии, Бразилии. По прогнозам аналитиков из разных стран мира в ближайшие десятилетия доля угля будет снижаться, доля нефти останется стабильной, а доля добычи природного газа в мировом энергопотреблении вырастет до 30%.

Сегодня в российской энергетике существует ряд серьезных проблем, связанных с дефицитом электроэнергии, которые в ближайшие годы будет очень трудно ликвидировать. Во-первых, энергетическое оборудование сильно изношено: более 35% уже нельзя эксплуатировать. Во-вторых -громоздкая транспортная система, в которой теряется в среднем 15% электрической и до 40% тепловой энергии, выработанной с КПД до 40%. Несовершенство пропускной способности сетей в большинстве регионов России ложится на плечи муниципальных органов власти. Чтобы перейти с высоких напряжений на низкие, необходимо дополнительно устанавливать понижающие сети. Кроме того, тепловые сети многих российских городов настолько изношены, что в большинстве случаев требуется не текущий ремонт, а их полная реконструкция [1, 2].

Третьей, существенной проблемой при производстве электрической и тепловой энергии, является неэффективность использования природного газа, который в топливно-энергетическом балансе составляет около 65%.

Использование природного газа как наиболее дешевого и экологически чистого энергоносителя сегодня нацеливает на внедрение более совершенных газотурбинных технологий - комбинированного парогазового и когенерационного циклов выработки энергии с КПД 56% и 90% соответственно. Сегодня налажено производство газотурбинных установок, на основе которых предлагаются комплексные решения по строительству электростанций, способных в короткие сроки решить энергетические проблемы в регионах [3].

В жилищном строительстве приобретение газотурбинных тепловых электростанций (ГТЭС), их монтаж и пусконаладочные работы оказываются зачастую дешевле, чем общая смета строительных расходов - подсоединение к централизованной сети, сооружение подстанций и плата за подключение. Во-первых, минимальные затраты на строительство. В среднем удельная стоимость строительства газотурбинного энергообъекта составляет 40 тысяч рублей за 1кВт вводимой мощности, что в полтора раза дешевле технологического подключения. Во-вторых, станция может размещаться внутри существующей инфраструктуры, вблизи жилых районов и промышленных зон, что исключает потери энергии при транспортировке. В-третьих, не требуется установка понижающих сетей. В-четвертых, автономные ГТЭС - это надежное, без сбоев энергоснабжение. В-пятых, газотурбинные технологии, парогазовый и когенерационный циклы решают вопрос рационального использования газа для получения электричества, горячей воды и пара, а при использовании дополнительного оборудования -опреснения воды и получения холода [4].

За основу строительства автономных ГТЭС взята концепция блочно-модульного построения. Электростанции состоят из максимально унифицированных отсеков и модулей, что позволяет в сжатые сроки создавать новые модификации агрегатов, а также совершенствовать, модернизировать устаревшие объекты с минимальными затратами.

В настоящее время в качестве инновационного продукта выступают микротурбины, которые используется в качестве двигателя компактных модульных генераторов электроэнергии, работающих в диапазоне мощностей от 25 до 200 кВт. Микротурбины имеют максимально простую конструкцию в виде одновальной схемы (рис. 1) - одноступенчатый центробежный компрессор и одноступенчатая центростремительная турбина. Частота вращения ротора из-за малой размерности достигает 40000120000 об/мин, поэтому применяются керамические и газостатические подшипники. Камера сгорания выполняется многотопливной и может работать на газообразном и жидком топливе. КПД микротурбин в простом цикле составляет 14-18%. Для повышения эффективности часто используются регенераторы тепла выхлопных газов. КПД микротурбины в регенеративном цикле достигает 28-32% [5, 6].

Рис. 1. Принципиальная тепловая схема микротурбины.

Микротурбины не вибрируют, акустическая эмиссия не превышает 65 ДБ и легко гасится с помощью дополнительных кожухов. Корпус микротурбины имеет защиту от влаги и позволяет устанавливать оборудование на открытой площадке, снижая тем самым расходы на организацию специальных помещений [7].

По совокупности все эти преимущества позволяют применять микротурбины в качестве постоянно работающего основного генератора даже в густонаселенных городских центрах внутри и вне помещений, отводя сети роль резерва.

Спрос на газотурбинные установки растет сейчас в секторе ЖКХ, судостроении, на транспорте и в других отраслях экономики. Как ни печально, сегодня российские производители не могут удовлетворить потребности даже внутреннего рынка, не говоря уже о покорении мирового. В последние годы в отрасли накопились проблемы, требующие системного решения.

Использованные источники:

1.Калимуллина Д.Д., Гафуров А.М. Перспективы строительства самонесущих изолированных проводов в России. // Инновационная наука. -2016. № 3-3. - С. 87-88.

2.Калимуллина Д.Д., Гафуров А.М. Аэробный вид коррозии водопроводных сетей. // Инновационная наука. - 2016. № 6-2. - С. 96-98.

3.Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Пути повышения эффективности современных газовых турбин в комбинированном цикле. // Энергетика Татарстана. - 2015. - № 1 (37). - С. 36-43.

4.Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели. ОАО "Авиадвигатель", 2006. - 1204 с.

5.Общие сведения о газотурбинных двигателях. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://refleader.ru/polpolrnajge.html.

6.Газовая турбина возвращается? [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://newsland.com/user/4297805012/content/gazovaia-turbina-vozvrashchaetsia/5369508.

7.Микротурбины. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.capstone.ru/novosti/archive/206/1543/.

УДК 621.438

Хакимуллин Б.Р. студент

кафедра ПТЭ, институт теплоэнергетики

Зайнуллин Р.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедры ПЭС

ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань

ОСНОВНЫЕ ЗАРУБЕЖНЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ СОВРЕМЕННЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

В статье рассматриваются основные преимущества зарубежных производителей современных газотурбинных двигателей на российском рынке.

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, единичная мощность, зарубежный производитель, парогазовая установка.

Hakimullin B.R. Zainullin R.R.

MAIN FOREIGN PRODUCERS OF MODERN GAS TURBINE ENGINES

In article the main advantages of foreign producers of modern gas turbine engines in the Russian market are considered.

Keywords: gas turbine engine, single power, foreign producer, steam-gas

unit.

В настоящее время единственная область в тепловой энергетике, в которой российские производители сильно отстали от ведущих мировых производителей - это газовые турбины большой мощности - 200 МВт и выше. Причем зарубежные производители не только освоили производство газовых турбин единичной мощностью 400 МВт, но и успешно опробовали и применяют одновальную компоновку парогазовых установок (ПГУ), когда газовая турбина мощностью 400 МВт и паровая турбина мощностью 200 МВт имеют общий вал (ПГУ-600) [1].

Причем российские производители газовых турбин умеют производить все основные узлы ПГУ - паровые турбины, котлы, турбогенераторы, а вот современные газовые турбины пока не получается. Хотя еще в 70-е годы наша страна была лидером в этом направлении, когда впервые в мире были освоены сверхкритические параметры пара.