Układ gazowo-parowy
Z Wikipedii
Układ gazowo-parowy jest połączeniem układu turbiny gazowej i turbiny parowej. Spaliny za turbiną gazową mają stosunkowo wysoką temperaturę (500-700oC). W prostym układzie turbiny gazowej są one wyrzucane do otoczenia, a ich entalpia o stsunkowo wysokiej wartości stanowi stratę wylotową. Natomiast w układzie gazowo-parowym spaliny te są wykorzystywane do wytworzenia pary w wytwornicy pary (kotle odzyskowym).
Spis treści |
[edytuj] Zalety i wady
Układ taki ma, jak na siłownię cieplną, bardzo wysoką sprawność, sięgającą blisko 60 %. Nie jest jednak rozpowszechniony ze względu na duże koszty inwestycyjne i konieczność wykorzystania drogiego ciekłego lub gazowego paliwa (pyły zawarte w spalinach ze spalania węgla powodowały by szybkie zużycie elementów turbiny gazowej).
[edytuj] Budowa
Wysokie koszty inwestycyjne wynikają ze złożoności układu. Występują tu bowiem dwie turbiny (gazowa i parowa), dwa generatory elektryczne (w wyjątkowych przypadkach jeden), kocioł odzyskowy i wiele urządzeń pomocniczych. W warunkach polskich istotne są wyżej wspomniane koszty paliwa. Paliwa ciekłe i gazowe pochodzą prawie w całości z importu, w przeciwieństwie do węgla. Pewne nadzieje na spopularyzowanie układów opalanych paliwem gazowym (m.in. układów gazowo-parowych) niosą technologie zgazowania węgla. Są one jednak, mimo wieloletnich badań, ciągle niewystarczająco niezawodne, przez co nie zostały jeszcze zastosowane w energetyce zawodowej.
[edytuj] Perspektywy
Mimo wysokich kosztów inwestycyjnych i paliwa, powstało już w Polsce kilka takich układów. Pierwszy z nich oddany został do użytku w 1999 roku w Elektrociepłowni Gorzów, jednak w warunkach polskich są to bloki niewielkich mocy. W krajach Europy Zachodniej moce znamionowe takich układów są rzędu kilkuset megawatów. Planowany jest stopniowy wzrost udziału układów gazowo-parowych w ogólnym bilansie produkcji energii elektrycznej i cieplnej. W Niemczech pojawiły się nawet propozycje zastąpienia do roku 2035 wszystkich elektrowni jądrowych elektrowniami gazowo-parowymi, uznawanymi za najbardziej korzystne pod względem ekologicznym.
[edytuj] Zasada działania:
Gazowa część układu: Powietrze sprężane jest w sprężarce (SP), w komorze spalania (KS) następuje wzrost temperatury czynnika poprzez spalenie paliwa, spaliny trafiają do turbiny (TG), w której są rozprężane. Rozprężaniu czynnika w turbinie towarzyszy generowanie mocy mechanicznej odprowadzanej wałem do sprężarki i generatora elektrycznego.
Parowa część układu: Po rozprężeniu w turbinie spaliny przepływają przez wytwornicę pary (kocioł odzyskowy), a kosztem ich entalpii woda po stronie parowej ulega ogrzaniu i odparowaniu, a para zostaje przegrzana. Przepływ wody i pary wywołany zostaje w wyniku pracy pompy wody zasilającej (P). Para przegrzana rozprężana jest w turbinie parowej (kondensacyjnej) (TP). Na wylocie z turbiny część pary jest wykroplona (para mokra). W skraplaczu (S) zostaje skroplona reszta pary.
[edytuj] Podnoszenie sprawności
Część strumienia pary rozprężanej w turbinie upuszczana jest z turbiny w upustach regeneracyjnych i kierowana do wymienników regeneracyjnych (W) podgrzewających wodę zasilającą. Podgrzew regeneracyjny wody zasilającej ma na celu podniesienie sprawności termicznej obiegu parowego.
W celu obniżenia strat egzergii i podniesienia sprawności egzergetycznej układu dzieli się nieraz stronę parową kotła ozdyskowego na dwie części (kocioł dwuciśnieniowy) a nawet na trzy części (kocioł trójciśnieniowy). Kocioł jest wtedy bardziej rozbudowany, ma dwa (trzy) podgrzewacze wody, parowniki i przegrzewacze pary, co jeszcze bardziej podnosi koszty inwestycyjne.
Innym zabiegiem podnoszącym sprawność układu gazowo-parowego może być zastosowanie chłodzenia międzystopniowego sprężanego powietrza bądź przegrzewu międzystopniowego rozprężanych spalin i pary wodnej. Jednak ingerencja w kontrukcję turbiny gazowej prowadzi do dalszego wzrostu kosztów inwestycyjnych, co ogranicza jej realizowanie.
[edytuj] Miejsca gdzie zainstalowane zostały bloki gazowo-parowe:
- Elektrociepłownia Lublin-Wrotków, moc elektryczna 235MW, moc cieplna 150MW. Tutaj można obejrzeć zdjęcia http://www.ec.lublin.pl
