Podstawy Energetyki
sem. V
Wykład 6
Podstawy Energetyki
sem. V
Wykład 6
2
Elektrownie gazowe
i gazowo-parowe
z
Obiegi w elektrowniach gazowych
z
Sprawności obiegu elektrowni gazowej
z
Metody poprawy sprawności obiegu
elektrowni gazowych
z
Układy gazowo-parowe
z
Sprawność układów gazowo-parowych
3
Obiegi w elektrowniach
gazowych
z
Elektrownie gazowe najczęściej pracują w
układzie otwartym powietrza i spalin
z
W zależności od rozwiązania (i zastosowań),
obiegi elektrowni gazowych dzielimy na:
z
Proste – bez regeneracji, z 1 komorą spalania
i 1-modułowym procesem sprężania
z
Złożone – z regeneracją, z wieloma komorami
spalania, z wielomodułowym procesem sprężania
4
Schemat prostego obiegu
elektrowni gazowej
z
W układzie otwartym powietrze zasysane jest
z otoczenia. Za pomocą sprężarki nadawane
mu jest odpowiednie ciśnienie, następnie
podawane jest ono do komory spalania, do
której dostarczane jest paliwo (np. gaz ziemny)
pod tym samym ciśnieniem. Wprowadzane do
komory spalania powietrze służy przemianie
energii cieplnej na energię mechaniczną, a przy
okazji dostarcza również tlen na potrzeby
spalania. W wyniku spalania powietrze jest
ogrzewane i miesza się ze spalinami.
Mieszanina powietrza i spalin płynie do turbiny,
w której rozpręża się i ulatuje do otoczenia.
z
1-2
– politropowe sprężanie powietrza od ciśnienia
atm. p
1
do p
2
(ok. 70% mocy mech. turbiny)
z
2-3
– izobaryczne spalanie gazu i powietrza oraz
podgrzew spalin
z
3-4
– politropowe rozprężanie spalin do ciśnienia
atm. p
1
z
W układzie zamkniętym, sprężone powietrze
jest ogrzewane w komorze spalania przez
wymiennik ciepła i nie miesza się ze spalinami.
Po przejęciu przez turbinę jest chłodzone i
ponownie kierowane do sprężarki. W układach
zamkniętych jako czynnik roboczy stosuje się
oprócz powietrza również CO
2
i hel.
5
Budowa turbiny gazowej
6
Sprawność energetyczna
obiegu elektrowni gazowej
(
)
(
)
(
)
em
og
ks
b
og
pk
ps
pt
dk
s
t
dk
ob
og
p
p
T
T
c
T
T
c
T
T
c
q
l
l
q
l
η
η
η
η
η
η
=
↑
⇒
↑
−
−
−
−
=
−
=
=
1
2
2
3
1
2
4
3
7
Metody poprawy sprawności
obiegów elektrowni gazowych
z
Regeneracyjny
podgrzew powietrza
z
Międzystopniowy
przegrzew spalin
z
Międzystopniowe
chłodzenie powietrza
(
)
(
)
(
)
5
3
1
2
4
3
T
T
c
T
T
c
T
T
c
pk
ps
pt
og
−
−
−
−
=
η
8
Układy kombinowane
gazowo-parowe
9
Współpraca turbiny gazowej
z wytwornicą pary (HRSG)
10
Schematy podstawowych
układów gazowo-parowych
11
Sprawność obiegów gazowych
i gazowo-parowych
z
Sprawność prostych
elektrowni gazowych
kwalifikuje je do źródeł
szczytowych energii
z
Sprawność elektrowni
gazowo-parowych jest
najwyższą osiągalną
sprawnością dużych bloków
z
T3 – temperatura za
komorą spalania
z
T4 – temperatura za turbiną
12
Elektrownie gazowe
i gazowo parowe
13
Parametry najnowocześniejszych
turbin gazowych
Firma
Model
Moc
[MW]
Stosunek
sprężania
P2/P1
Temperatura
gazów
wylotowych
[
o
C]
Sprawność
elektryczna
[%]
Siemens AG V84.3A 180 17
1190
58
KWU V94.3A
255
17 1190
58
ABB GT24
183
30.0
1260
58
GT26
265
30.0
1260 58
GE MS7001FA
180
15.4
1288
56.5
MS9001FA
255
15.4
1288 57.1
MS7001H
265
23
1430 60.0
MS9001H
330
23
1430 60.0
Siemens 501
F
185
14
1350
56.6
Westinghouse 701 F
270
17
1350
56.6
501
G
254
20
1430 58.2
701
G
334
21
1430 58.2
501
ATS
280
27
1510 60.0
* Sprawność netto obiegu parowo-gazowego
14
Emisje zanieczyszczeń przy
spalaniu gazu i węgla
SO
x
NO
x
CO
2
Gaz ziemny
0%
40%
60%
Węgiel 100%
100%
100%
15
Elektrownie gazowe i gazowo-
parowe w Polsce
z
EC Zielona Góra
z
EC Gorzów
z
EC Lublin
z
Nowa Sarzyna
z
EC Władysławowo
z
EC Ostrów Wielkopolski
z
…
16
Silniki gazowe
17
z
www.gepower.com/prod_serv/products
z
www.powergeneration.siemens.com/en
z
www.power.alstom.com