181
4.
Относительно низкие капитальные вложения и малые (для энерге-
тических объектов) сроки окупаемости.
5.
Высокая маневренность и
скорость набора нагрузки; даже для
крупных ГТД время выхода на полную мощность измеряется де-
сятком минут, в отличие от паротурбинных установок, пуск кото-
рых из холодного состояния занимает десятки часов.
6.
Большинство ГТД допускают перегрузки, т. е. увеличение мощно-
сти выше номинальной. Достигается это путем повышения темпе-
ратуры рабочего тела. Продолжительность таких режимов не
должна превышать нескольких сотен часов во избежание заметно-
го снижения ресурса установки.
7.
Высокая экономическая эффективность ГТУ, достигаемая за счет
когенерации (создание ГТУ-ТЭЦ), когда в базовом режиме их ра-
боты они производят не только электроэнергию, но и тепло (для
отопления, ГВС, для отпуска тепла на производственные нужды).
ГТУ в режиме когенерации имеют эффективный коэффициент ис-
пользования топлива 90 %. На 1 кВт электрической мощности при
этом вырабатывается 1,3–2,5 кВт тепловой.
При когенерации
стоимость электроэнергии снижается на 20–45 %, что позволяет
ГТУ-ТЭЦ во многих регионах конкурировать с крупными элек-
тростанциями и по стоимости вырабатываемой энергии [7]. Срок
их окупаемости 3–4 года.
Примечательно, что во многих странах (за исключением России и
большинства бывших республик СССР), использующих в энергетике
большие объемы газа, применение других технологий запрещено.
Прогнозируемая динамика внедрения ГТУ-ТЭЦ (в
основном не-
большой мощности) в странах ЕС показана в табл. 7.2 [1].
Таблица 7.2
Рост суммарной мощности ГТУ-ТЭЦ в странах ЕС
Годы
Мощность, ГВт
Доля в общей установленной мощности, %
2000 74
12
2010 91–135
13–18
2020 124–195
15–22
В российских условиях уже в настоящее время малые ГТУ-ТЭЦ
оказываются эффективными не только в удаленных и вновь осваивае-
мых регионах. Расширение сферы газификации на средние и малые го-
рода и поселки обеспечивают их активное вовлечение в структуру гене-
рирующих мощностей многих регионов страны. Оценки показывают,
что в перспективе сооружение малых ГТУ-ТЭЦ вместо неэкономичных
устаревших котельных в городах и поселках городского типа составит в
182
целом по стране 25–35 ГВт к 2020 г. и 35–50 ГВт к 2050 г., т. е. до
10–15 % от суммарной установленной мощности генерации.
Для ГТД характерны и недостатки, сужающие область их конку-
рентного преимущества:
достаточно высокие требования к
качеству газового топлива, свя-
занные с необходимостью предотвращения высокотемпературной
коррозии на лопатках турбины (ограничения, как правило, накла-
дываются на суммарное содержание серы и щелочных металлов);
необходимость предварительного
сжатия газового топлива, за-
метно удорожающего производимую энергию (особенно для ма-
лых ГТУ) и в ряде случаев препятствующего их внедрению в
энергетику. Для современных ГТД с высокими степенями сжатия
воздуха необходимое давление топливного газа может превышать
25–30 кг/см
2
(избыточное давление топливного газа над давлени-
ем сжатого воздуха должно быть не ниже 5–10 кг/см
2
);
резкое падение КПД при снижении нагрузки, особенно присущее
HD-ГТД; AD-ГТД располагают
более развитым механизмом
управления лопаточным аппаратом компрессора, что частично
сглаживает этот недостаток; кроме того, переменное число оборо-
тов свободных валов также несколько поддерживает уровень
КПД. Тем не менее, эффективность использования ГТД в области
нагрузок ниже 60–50 % весьма проблематична;
срок службы ГТД значительно меньше, чем у других энергетиче-
ских установок, и находится обычно в интервале 45–125 тыс. ча-
сов. Нижняя граница относится к форсированным AD-ГТД. Одна-
ко как в мировой, так и в российской практике газотурбостроения
наблюдается заметный прогресс в увеличении ресурса ГТД.
В последнее время использование
газообразного топлива в ДВС
получило большое распространение и, соответственно, увеличиваются
масштабы применения
газопоршневых двигателей (ГПД).
Среди ДВС, использующих
газообразное топливо, можно выде-
лить 3 группы:
1.
Дизельные двигатели, переведенные на частичное сжигание газа.
Это так называемые
двухтопливные дизели. Количество потреб-
ляемого жидкого топлива в них может меняться от 100 до
10–15 % в процессе эксплуатации. Остальная часть топлива –
природный газ, который смешивается с воздухом на входе в дви-
гатель. При этом воспламенение топливной смеси может проис-
ходить либо самостоятельно (от повышения температуры), либо
от постороннего источника воспламенения.
