Сравнение газовой турбины и поршневого двигателя

Сравнение газовой турбины и поршневого двигателя

Разница в электрическом КПД поршневого двигателя и газовой турбины увеличивается при снижении текущей нагрузки. С точки зрения надежности, шумовых характеристик, удельной стоимости установленного киловатта, турбины и двигатели одного класса близки друг к другу. В камеру сгорания турбины топливо подается под давлением не менее 20–25 бар, на поршневой двигатель — от 150 до 3000 мбар. Удельные выбросы на турбине меньше, чем у поршневого двигателя.

Потребность в техническом обслуживании у газовых турбин относительно мала по сравнению с поршневым двигателем. После определенного срока службы (примерно 30–40 тыс. часов работы) по контракту на полное техническое обслуживание производится полная смена деталей турбины, включая камеру сгорания. Коэффициент работоспособности газовых турбин очень высок при полном сервисном обслуживании и составляет около 95 %.

Для поршневых двигателей предусмотрен больший объем технического обслуживания, коэффициент работоспособности составляет около 92 % при принятой надежности 96 %. Выводы здесь таковы: газотурбинные установки успешно работают в промышленности, особенно когда требуется совместное производство высокотемпературного тепла и электроэнергии; газовые турбины позволяют соблюсти жесткие требования по охране окружающей среды; электростанции с газовыми турбинами более насыщены технологическим оборудованием и требуют больших площадей, а их сервисное обслуживание полностью зависит от производителя; газопоршневые двигатели имеют более высокий электрический КПД и предусматривают сервисное обслуживание собственными силами.

Основное и резервное топливо

Газовые турбины предусматривают работу на двух видах топлива — жидком и газообразном. Постоянная работа осуществляется на природном газе, а в аварийных ситуациях происходит автоматический переход на дизельное топливо. Поршневые двигатели существуют трех типов. Газовый двигатель, дизельный двигатель и газовый дизель.

В случае применения газового двигателя, в аварийных ситуациях включается аварийный дизель-генератор. Газовый дизель одновременно с природным газом потребляет около 1,5 % дизельного топлива, а в аварийных ситуациях плавно переходит на дизельный режим. Газовые дизели очень надежные агрегаты, но требуют больших капиталовложений и эксплуатационных затрат по сравнению с газовыми и дизельными двигателями.

Для данного объекта выбор газодизельных двигателей повлечет за собой суточное потребление дизельного топлива около 1 т/сут. Если принять мощность потребителей первой категории в 5 МВт, то для работы аварийных дизель-генераторов необходимо дизельного топлива — 1 т/ч.

Единичная мощность и количество агрегатов

Снижение единичной мощности агрегатов приводит к увеличению стоимости строительства и последующего технического обслуживания. Увеличение единичной мощности снижает надежность электроснабжения и увеличивает стоимость резервного агрегата. Считается оптимальным количество работающих агрегатов на полной нагрузке от двух до пяти и зависит от многих факторов.

Производители двигателя и заводская комплектация

Газовые двигатели необходимой мощности производят несколько европейских и американских производителей. Они отличаются по надежности, экономичности и стилю работы на российском рынке. Предлагаются различные варианты, от поставки только двигателя до строительства электростанции «под ключ». При строительстве электростанции зарубежной компанией «под ключ» значительно осложняется и удорожается последующая эксплуатация. Окончательный выбор производителя основного оборудования и комплектацию заводской поставки целесообразно определить в процессе проведения проектных работ.

Схема холодоснабжения

Существуют два типа агрегатов для выработки холода. Компрессионные холодильные машины при потреблении 1 кВт электроэнергии вырабатывают 3–5 кВт холода. Абсорбционные холодильные машины при потреблении 1 кВт тепла вырабатывают 1 кВт холода. С точки зрения энергосбережения, абсорбционные холодильные машины выгодно применять совместно с когенерационными установками.

Абсорбционные машины более надежны, но требуют больших капитальных затрат. Для мини-ТЭЦ оптимальный вариант — когда мощность абсорбционных машин рассчитана исходя из утилизации возможного тепла при выработке электроэнергии (в том числе для компрессионных машин), остальная часть холода вырабатывается на компрессионных машинах.