Микротурбина Elliott (газотурбинная установка) мощностью 100 кВт.

Общая информация

Появление микротурбинных когенераторов обязано отсутствием на рынке надёжных, высокоресурсных, с низким уровнем эмиссии, а также небольшими затратами на обслуживание и эксплуатацию автономных источников постоянного -электро и - теплоснабжения с электрической мощностью до 100 кВт и более.

Потребителями таких мощностей, как правило, являются: офисные бизнес-центры, развлекательные и торговые центры, бани, бассейны, складские помещения, предприятия быстрого питания, малого и среднего бизнеса, больницы, прачечные и др.

Выбор микротурбинной установки является более предпочтительным (по отношению к другим автономным источникам тепло-, электроснабжения) в следующих случаях:

требуется «островной режим работы» (автономный), в котором электрическая нагрузка может изменяться от 0 до 100 %
требуется островной режим работы, в котором имеют место сбросы - набросы электрической нагрузки от 0 до 100%
требуется выработка тепла более чем в 1,5 больше, по сравнению с электроэнергией
имеют место значительные суточные и сезонные колебания отопительной нагрузки
графики потребления тепловой и электрической нагрузки не совпадают друг с другом
требуется периодичность ТО не чаще, чем один раз в 4000-8000 ч
существуют жёсткие ограничения по шуму, вибрациям и эмиссии выхлопных газов
есть ограничения по массе и габаритам.

Описание конструкции

Микротурбинная установка представляет собой изделие полной заводской готовности, При разработке использован блочно-модульный принцип, позволяющий заменять в случае необходимости отдельный узел, а не изделие в целом.

Все основные и вспомогательные системы и агрегаты смонтированы на единой раме пространственной раме. Для защиты от внешних воздействий, используется защитный капот со звукоизоляционным покрытием.
В состав установки входят (для подробного просмотра - нажмите на изображение):

турбогенератор
камера сгорания
рекуператор
система утилизации тепла с КУ
маслосистема
топливная система с дожимным компрессором
силовая электроника (выпрямитель, инвертор, фильтр)
цифровая система автоматического управления турбогенератора и силовой электроники с панелью управления оператора
воздушная система охлаждения подкапотного пространства и силовой электроники
аккумуляторные батареи

Принцип работы
Далее рассмотрим принцип работы, а также температуры в различных характерных сечениях установки.
Очищенный атмосферный воздух попадает в воздухозаборник 4 откуда он поступает на вход в компрессор 3. В компрессоре воздух сжимается и за счёт этого нагревается до температуры 250 °С. После компрессора воздух поступает специальный газо-воздушный теплообменник 10 – (рекуператоре), где он дополнительно подогревается до температуры 500 °С. Использование такого решения позволяет примерно в 2 раза повысить электрическую эффективность установки. Далее нагретый сжатый воздух перед камерой сгорания 6 смешивается с газообразным топливом высокого давления 9, откуда гомогенная газовоздушная смесь поступает в камеру сгорания для горения.
Предварительное смешение воздуха с газообразным топливом позволяет снизить уровень эмиссии выхлопных газов до 24 ppmv при 15 % О2 в диапазоне электрических нагрузок от 0 до 100 %.
Покидая камеру сгорания, нагретые выхлопные газы до температуры 926 °С попадают в колесо турбины 7, где, расширяясь, совершают работу, вращая её, а также, расположенные на этом же валу колесо компрессора 3 и высокоскоростной генератор 2.
Покинув турбину 7, по газоходу 8, выхлопные газы с температурой 648 °С попадают в рекуператор 10, где отдают своё тепло воздуху после компрессора. Температура выхлопных газов после рекуператора 287 °С.
На выходе из рекуператора 10 стоит байпасная заслонка 11, которая направляет выхлопные газы либо по байпасному газоходу 14 либо напрямую в котёл-утилизатор 12. В котле-утилизаторе (газо-водяном теплообменнике) выхлопные газы отдают своё тепло сетевой воде, которая там нагревается до требуемой температуры. Температура выхлопных газов на выходе из котла-утилизатора - 77 °С.
В конструкции микротурбинной установки отсутствует редуктор. В отличие от других производителей, например Turbec и Capstone, частота вращения ротора практически не зависит от нагрузки и поддерживается на уровне 68000 об/мин.
Это позволяет в течение 0,3 с в один приём с принимать 100 % нагрузки.

Принципиальная схема преобразования аналогична той, которая применяется в источниках бесперебойного питания (ИБП). Она показана на рисунке.
Вырабатываемое высокочастотное напряжение генератора подвергается двойному преобразованию: из высокочастотного переменного в постоянное, а затем в переменное 400 или 480 В с частотой 50 или 60 Гц.

Это обеспечивает выходное трёхфазное напряжение с правильной формой синусоиды.
Такая особенность позволяет использовать для обслуживания и эксплуатации специалистов, которые знакомы с обслуживанием трехфазных ИБП.

Последовательность преобразования напряжения микротурбины Elliott

Преимущества микротурбинных установок
При выборе микротурбинных установок в качестве автономного источника питания обычно задаются вопросом: «Какие преимущества у микротурбинных установок».
Отметим следующие основные преимущества:

возможность эксплуатации, как в автономном режиме, так и параллельно с сетью;
возможен единовременный 100 % наброс / сброс нагрузки;
микротурбинная установка может работать в течение длительного времени при очень низких нагрузках, в том числе в режиме холостого хода;
техническое обслуживание каждые 4000 часов, за 24 000 часов работы на сервисное обслуживание затрачивается 55 нормочасов;
интервал замены масла в турбогенераторе 24 000 моточасов;
отсутствие большого количества трущихся вращающихся и других частей;
возможность работы на низкокалорийных топливах с минимальной концентрацией метана 30 %;
уровень эмиссии по NOx 50 мг/м3.
у микротурбинной установки отсутствуют вибрации.

Наша компания готова выполнить для Вас подробное обоснование выбора между газотурбинной и газопоршневой Мини-Тэц персонально для Вашего объекта, а так же выполнить весь комплекс работ "под ключ".