Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła

Kombinowane obiegi parowo-gazowe

1. Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła
2. Turbiny przeciwprężne;
3. Turbiny Upustowe;

y p

;

4. Kombinowane obiegi parowo-gazowe;
5 Z dopalaniem;

5. Z dopalaniem;
6. Bez dopalania;
7 Z k tł

i i l iś i i

i

7. Z kotłami wielociśnieniowymi;

Obiegi kombinowane gazowo- parowe łączą zalety turbin gazowych i turbin parowych

Turbina gazowa:

Turbina gazowa:

•

wysoka górna temperatura obiegu – korzystne (do 1450

C);

•

wysoka dolna temperatura obiegu – niekorzystne.

Turbina parowa:

•

niska górna temperatura obiegu – niekorzystne (do 560

C);

•

niska dolna temperatura obiegu – korzystne.

1

Q

N

N

TG

TP

P

G









1

Q

Sprawność obiegu gazowo-parowego osiąga nawet 60%

Schematy obiegów kombinowanych gazowo-parowych bywają różne i różne są tez zasady ich systematyki.

Schematy obiegów kombinowanych gazowo parowych bywają różne i różne są tez zasady ich systematyki.

Najogólniej można układy gazowo-parowe podzielić na:

•

układy w których czynniki robocze gaz (spaliny) i para nie mieszają się ze sobą;

•

układy w których czynnik roboczy jest mieszaniną strumienia pary oraz gazu (spalin).

układy w których czynnik roboczy jest mieszaniną strumienia pary oraz gazu (spalin).

Układ z kotłem

woda chłodząca

spaliny

powietrze

Układ z kotłem

utylizacyjnym

4

1

woda zasilająca

para wodna

6

3

5

Układ z kotłem utylizacyjnym
Regenerator turbiny gazowej

G

G

został

zastąpiony

kotłem,

wytwarzającym

parę

wykorzystywaną

w

turbinie

2

7

6

8

wykorzystywaną

w

turbinie

parowej.

2

Układ z kotłem utylizacyjnym; 1-sprężarka, 2-komora

spalania, 3-turbina gazowa, 4-kocioł utylizacyjny, 5- turbina

p

,

g

,

y

yj y,

parowa,6-generator, 7-skraplacz , 8-pompa,

Układ z kotłem utylizacyjnym

Ukł d k tł

t li

j

Układ ten jest najdoskonalszy pod względem termodynamicznym, gdyż całe ciepło jest

Układ z kotłem utylizacyjnym

doprowadzone tylko do części gazowej.
Dla pełnego wykorzystania jego zalet są potrzebne wysokotemperaturowe turbiny gazowe,

które umożliwiałyby w kotle utylizacyjnym generację pary o parametrach stosowanych

y y

y

yj y

g

ję p y

p

y

obecnie w energetyce (temp. 530-550 °C ).
W celu podwyższenia sprawności układu kombinowanego z kotłem utylizacyjnym stosuje

się również układy dwu i trójciśnieniowe które podwyższają sprawność jednakże

się również układy dwu i trójciśnieniowe, które podwyższają sprawność jednakże

podnoszą koszty inwestycyjne i eksploatacyjne.

Sprawność obiegu gazowo parowego z kotłem utylizacyjnym





































TG

TP

TG

TG

TP

TG

TG

TP

TG

TP

TG

TG

TP

P

G

N

N

N

N

Q

N

Q

N

Q

N

Q

N

N

1

1

1

1

1











Sprawność obiegu gazowo-parowego z kotłem utylizacyjnym









%

60

40





TG

TP

N

N

TG

TG

N

Q





1

bo

TG



HRSG - Heat Recovery Steam Generator

HRSG - Heat Recovery Steam Generator

Schemat układu

z kotłem Bensona

Układ wykorzystujący mieszaninę spalin i pary, w którym nie występują odrębne układy parowy i
gazowy, a w turbinie jest rozprężana mieszanina spalin i pary, uzyskiwana w wyniku wtrysku wody
(uprzednio podgrzanej) do komory spalania lub po wprowadzeniu pary do traktu gazowego.
Sprawność tego układu jest niższa niż poprzednich a jego zalety to:
• małe wymiary;

• małe wymiary;
• mała masa w stosunku do mocy;
• możliwość szybkiego zwiększania mocy poprzez wtrysk wody (zwiększanie zużycia paliwa).
Zastosowanie tego typu układów wyłącznie do celów specjalnych.

Zastosowanie tego typu układów wyłącznie do celów specjalnych.

Millenium

- statek pasażerski (układ kombinowany gazowo-parowy)

Millenium

- statek pasażerski (układ kombinowany gazowo-parowy)

1. Wysoka sprawność układu kombinowanego. Jest ona znacznie wyższa niż w przypadku

Układy kombinowane - zalety

klasycznych, konwencjonalnych systemów produkcji energii elektrycznej.

2. Niski koszt instalacji. Duży stopień standaryzacji oraz daleko posunięta modułowość

stosowanych rozwiązań ułatwiają i przyspieszają znacznie montaż, a tym samym
obniżają jego koszt. Koszt sprzętu i wyposażenia, ze względu na konieczność
stosowania zaawansowanych technologii, jest wyższy niż w przypadku elektrowni
parowych. Jednak sumaryczny koszt instalacji układu kombinowanego jest niższy, ze
względu na znaczne skrócenie cyklu instalacji.

3. Znaczna elastyczność stosowania paliw. Instalacje wykorzystujące cykl kombinowany

działają bardzo efektywnie przy szerokim zakresie stosowanych paliw. Mogą to być:
gaz naturalny, olej rafinowany czy też inne paliwa olejowe. Wykorzystywane są
również paliwa gazowe, węglopochodne.

4 Znaczna elastyczność cyklu pracy jednostki układy elastyczne ruchowo zarówno przy

Układy kombinowane - zalety

4. Znaczna elastyczność cyklu pracy jednostki - układy elastyczne ruchowo zarówno przy

pracy podstawowej jak i szczytowej czy też sytuacjach awaryjnych. Utrzymują stałą i
stosunkowo dużą sprawność przy obciążeniach rzędu 70–100% mocy znamionowej.

5. Stosunkowo krótki czas budowy. Standaryzacja rozwiązań technicznych i modułowość

pozwalają budować elektrownie pracujące w cyklu kombinowanym znacznie szybciej niż
konwencjonalne elektrownie parowe

konwencjonalne elektrownie parowe.

6. Wysoki stopień niezawodności i dyspozycyjności. Wysoka niezawodność uzyskiwana

jest głównie dzięki ciągłemu prowadzeniu prac badawczych i rozwojowych oraz

jest głównie dzięki ciągłemu prowadzeniu prac badawczych i rozwojowych oraz
stosowaniu nowych, coraz lepszych materiałów i komponentów do konstruowania
części składowych układu kombinowanego. Wysoka dyspozycyjność to przede
wszystkim zasługa wysokiej kultury obsługi odpowiedniego poziomu utrzymania i

wszystkim zasługa wysokiej kultury obsługi, odpowiedniego poziomu utrzymania i
remontów, co jest konsekwencją zaawansowanej technologii, stosowanej w tego typu
układach.

Układy kombinowane - zalety

7 Sto nko o ni kie ko t

t

m ni i ob ł gi

ki

ne je t głó nie d ięki b d o

7. Stosunkowo niskie koszty utrzymania i obsługi uzyskiwane jest głównie dzięki bardzo

dobrej jakości wykonania części składowych układu, stosowaniu standaryzowanych
procedur ruchowych, dużej automatyzacji oraz stosowaniu osprzętu, pozwalającego na
bi ż

it

i

jb d i j

l i

h

ś i i

d ń

bieżące monitorowanie najbardziej newralgicznych części i urządzeń.

8. Elastyczność w doborze mocy budowanych instalacji. Turbiny gazowe budowane są

d

tó

t

k

ki

k

i

i

h P

l t

przez producentów w stosunkowo szerokim zakresie mocy znamionowych. Pozwala to
inwestorowi w prosty sposób skompletować wymaganą moc całkowitą elektrowni, w
zakresie od kilku do kilku tysięcy MW.

9. Niska emisja szkodliwych substancji. Technologie wykorzystywane w instalacjach z

cyklem kombinowanym powodują znacznie mniejsze emisje szkodliwych substancji,
t ki h j k NO SO i

ó

i l

i

h

takich jak NO

X

, SO

2

i gazów cieplarnianych.

Ukł d k

bi

d

Układy kombinowane - wady

1. Energia elektryczna, uzyskiwana z układów kombinowanych, jest ciągle droższa od energii

g

y

,

y

y , j

ąg

g

elektrycznej, uzyskiwanej w układach konwencjonalnych

2. Paliwo gazowe, które jest najczęściej wykorzystywane w tego rodzaju układach, jest

poddane dużemu ryzyku rynkowemu. Jest to paliwo strategiczne. Podobnie jak w przypadku

poddane dużemu ryzyku rynkowemu. Jest to paliwo strategiczne. Podobnie jak w przypadku

ropy naftowej zapotrzebowanie na gaz jest duże, natomiast jest on wydobywany tylko w

niektórych rejonach świata. Powoduje to, że w wielu przypadkach wykorzystywany jest on

jako karta przetargowa w załatwianiu spraw nie zawsze związanych z gospodarką.

3. W wielu przypadkach występują ogromne kłopoty związane z ogólnym brakiem paliwa do

tego typu instalacji, w danym rejonie świata. Konieczność budowy rurociągów i całej

infrastruktury towarzyszącej dostawom paliwa powoduje znaczący wzrost kosztów projektów

ó

instalacji opartych na cyklu kombinowanym lub w ogóle stawiają pod znakiem zapytania ich

praktyczną realizację

4. Dodatkowym niebezpieczeństwem, uwidocznionym w ostatnich latach, jest wzrastające

zagrożenie terrorystyczne instalacji gazowych i magistrali doprowadzających do nich paliwo.

Systemy przesyłu i dystrybucji gazu stają się obiektem ataku terrorystów ze względu na

strategiczne znaczenie paliwa gazowego oraz dużą skalę zniszczeń w przypadku

spowodowania katastrofy

spowodowania katastrofy.