Аналитика - Генерация энергии

Необходимое условие эффективности газотурбинных установок

24.03.14 09:32

Повышенные параметры КПД современных парогазовых и газотурбинных станций рассчитываются еще на стадии проектирования энергообъектов. При этом среди необходимых условий эффективной генерации все чаще называется качественная подготовка топливного газа.

Именно этим обстоятельством объясняются высокие требования генерирующих компаний к выбору технологического оборудования, способного гарантированно готовить исходный газ и бесперебойно подавать газовое топливо в турбины ведущих российских и зарубежных производителей. На базе такого оборудования создаются системы газоподготовки для ГТУ различной мощности.

Для достижения проектного КПД

Сегодня электрический КПД парогазовых установок (ПГУ) достигает 58%. Максимальное использование пара для выработки тепла поднимает общий КПД ПГУ до 96%. На обычной электростанции коэффициент полезного действия поддерживается лишь на уровне 30-35%.

Специалисты многократно убеждались: чем выше качество газоподготовки, тем достижимее в реальной эксплуатации проектный КПД и запланированная экономичность ПГУ или ГТЭС. Для этого требуется в стабильном режиме обеспечить жесткие нормативные параметры чистоты, влажности, температуры и давления топливного газа.

Исходя из особенностей энергопроектов, условий эксплуатации ГТУ, типа и состава исходного газа, технологическое оборудование подготовки топлива производится в разных модификациях.

Блочный пункт подготовки газа «ЭНЕРГАЗ» для ГТУ-139,5 ТЭЦ «Восточная» (г. Владивосток)

Пункты подготовки топливного газа

Для подведения исходного газа к энергоблоку на газовой магистрали устанавливается газораспределительный пункт и создается ответвление. Очистка газа от воды и примесей проходит в пункте подготовки газа (ППГ), который комплектуется оборудованием, позволяющим гарантировать необходимый уровень очистки и осушки топлива. Так, например, эффективность очистки газа в блочном ППГ производства компании ЭНЕРГАЗ достигает 99% для твердых частиц и капельной влаги размером не менее 10 мкм.

С учетом индивидуальных проектных требований, пункты подготовки газа (помимо очистки и осушки) осуществляют также коммерческий учет газа, редуцирование и ряд других функций. Для этого в комплект поставки включается специальное оборудование: узел учёта газа, линия измерения малого расхода, потоковый хроматограф для определения состава и теплотворной способности газа, измеритель температуры точки росы газа по влаге и углеводородам с устройством отбора проб, канал редуцирования.

Надежное компримирование

Предварительно подготовленный газ направляется в дожимную компрессорную станцию (ДКС). В ДКС применяются различные типы компрессоров: винтовые, поршневые, центробежные.

Двухступенчатая винтовая ДКУ снабжает топливом ГТУ-30 Калужской ТЭЦ

Например, дожимные компрессорные установки (ДКУ) от компании ЭНЕРГАЗ с винтовыми маслонаполненными компрессорами способны компримировать углеводородный газ до давления 7,5 МПа. Технологические возможности различных модификаций этих ДКУ позволяют перекачивать природный или попутный нефтяной газ с производительностью от 200 до 50 000 м³/ч и гарантированно снабжать топливным газом турбины с широким диапазоном мощности - от 1 до 200МВт. При необходимости ДКУ ЭНЕРГАЗ оснащаются поршневыми компрессорами, которые обеспечивают выходное давление свыше 10 МПа для питания турбин более высокой мощности.

Двухуровневая система регулирования производительности ДКУ (в диапазоне 0…100%), имея два контура управления, максимально быстро и корректно реагирует на изменения параметров входного газопровода и режима работы сопряженной газотурбинной установки; обеспечивает работу ДКУ в режиме рециркуляции; позволяет установке функционировать при нулевом расходе газа.

Компрессорная станция ангарного типа «ЭНЕРГАЗ» подготавливает попутный нефтяной газ для турбин ГТЭС-144 Талаканского месторождения

Подготовка ПНГ в качестве топлива для ГТУ

В регионах нефтегазодобычи широко задействуются газотурбинные электростанции, работающие на попутном нефтяном газе. Но зачастую ПНГ (особенно с последних ступеней сепарации) представляет собой так называемый «жирный» газ, который быстро забивает проходные сечения клапанов обычных компрессоров. Помимо этого, в процессе компримирования «жирный» газ стремится к выпадению в конденсат, растворяется в масле и сводит «на нет» его свойства. Свою лепту в особенности подготовки ПНГ вносят и экстремальные климатические условия. Поэтому для подготовки попутного газа в качестве топлива для ГТЭС создаются специальные ДКУ.

Хорошо зарекомендовали себя ДКУ ЭНЕРГАЗ для низконапорного нефтяного газа. ДКС, созданные на базе этих компрессорных установок, подготавливают попутный газ даже при крайне низких значениях входного давления (близких к вакууму) – от 0,001 МПа. Они стабильно работают с тяжелыми нефтяными газами плотностью до 3,0 кг/м³ и агрессивными газами с высоким содержанием гидросульфидов (H₂S).

Еще одна особенность связана с системой очистки ПНГ, которая помимо основных элементов (фильтра-сепаратора и коалесцентного фильтра) усиливается входным фильтром-скруббером и дополнительными фильтрами тонкой очистки газа перед выходным газопроводом.

Для реализации особых проектных требований комплекс оборудования для подготовки попутного газа дополняют адсорбционный или рефрижераторный осушители, чиллер (холодильная установка), блок учета газа, калориметр.

Западно-Могутлорское месторождение. Комплекс для подготовки ПНГ: осушитель газа, компрессорная установка с узлом учета газа, чиллер

Опыт – основа успеха

Проекты компании ЭНЕРГАЗ индивидуальны в инженерном отношении. Как правило, заказчик и генеральный подрядчик выдвигают конкретные требования, связанные с качеством исходного газа и условиями эксплуатации ГТУ. Неукоснительное соблюдение этих требований придаёт уникальность каждому объекту. В то же время все проекты основаны на обязательных заводских испытаниях оборудования, минимальном объеме работ на объекте со стороны заказчика, полной автоматизации процессов газоподготовки, компетентности и опыте специалистов.

Таким образом, инженерами ЭНЕРГАЗа наработана масштабная практика подготовки топлива для энергоблоков, созданных на базе газовых турбин и газотурбинных установок ведущих производителей: НПО Сатурн и Сатурн - Газовые турбины, Авиадвигатель-ПМЗ, КМПО, General Electric, Siemens, Solar, Turbomach, Centrax, Pratt&Whitney, Rolls-Royce.

Оборудование от компании ЭНЕРГАЗ обеспечивает топливом газовые турбины во время испытаний на многоцелевом стенде ОАО «Протон-ПМ»

На этой основе ЭНЕРГАЗ дифференцирует производство и поставки технологического оборудования: (1) для ПГУ и ГТЭС на природном газе; (2) для ГТЭС на попутном нефтяном газе; (3) для автономных энергоцентров промышленных предприятий. Модульные установки от компании ЭНЕРГАЗ применяются также при подготовке и подаче топлива на испытаниях новых ГТУ различной мощности.

Современные технологии подготовки топливного газа – это неотъемлемый элемент высокоэффективной газовой энергетики. Поэтому для газовых турбин последнего поколения важно своевременно внедрять инженерные решения, гарантирующие качество топлива по всем нормативным параметрам.

На первой фотографии: система газоподготовки для турбин парогазовой установки (ПГУ-110 МВт) Астраханской ГРЭС