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.
N +� N
TP TG
h� =�
G -� P
Q1
Q1
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).
 woda chłodząca
powietrze
spaliny
Układ z kotłem
Układ z kotłem
4
para wodna
woda zasilająca
utylizacyjnym
1
6
Układ z kotłem utylizacyjnym
3
5
Regenerator turbiny gazowej
G
G
został zastąpiony kotłem,
wytwarzającym parę
wykorzystywaną w turbinie
wykorzystywaną w turbinie
6 7
parowej.
8
2
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 z kotłem utylizacyjnym
Układ ten jest najdoskonalszy pod względem termodynamicznym, gdyż całe ciepło jest
doprowadzone tylko do części gazowej.
Dla pełnego wykorzystania jego zalet są potrzebne wysokotemperaturowe turbiny gazowe,
które umożliwiałyby w kotle uty yj y gję pary parametrach stosowanych
y y ylizacyjnym generację p y o p y
obecnie w energetyce (temp. 530-550 �C ).
Wcelu 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
Sprawność obiegu gazowo-parowego z kotłem utylizacyjnym
ć� ��
NTP +� NTG NTG NTP NTP NTP NTP ��
��
h�G-�P =� =� +� =�h�TG +� =� h�TG +�h�TG �� =�h�TG ��1+�
Q1 Q1 Q1 Q1 NTG NTG ��
Ł� ł�
Ł� ł�
NTP
NTG
=� (�40 �� 60)�%
Q1 =�
bo
NTG
h�TG
h�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)
Układy kombinowane - zalety
1. Wysoka sprawność układu kombinowanego. Jest ona znacznie wyższa niż wprzypadku
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.
Układy kombinowane - zalety
4 Znaczna elastyczność cyklu pracy jednostki układy elastyczne ruchowo zarówno przy
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
przez producentów w stosunkowo szerokim zakresie mocy znamionowych. Pozwala to
dtó tk ki k i ih Pl t
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 NOX, SO2 i gazówcieplarnianych.
Ukł d k bi d
Układy kombinowane - wady
1. Energia elektryczna, uzyskiwana z układów kombinowanych, j ciągle droższa od energii
g y , y y , jest 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
instalacji opartych na cyklu kombinowanymlub wogóle stawiają pod znakiem zapytania ich
ó
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.