Газотурбинная электростанция: Газотурбинная электростанция | Цены на производство, строительство газотурбинных установок в Екатеринбурге

ENKA İnşaat ve Sanayi A.Ş.

В апреле 2008 года Генеральная энергетическая компания Ливии заключила с компанией «ЭНКА» договор на проектирование, закупку и строительство электростанции мощностью 2 х 285 МВт в Звитине, Ливия.

Электростанция «Звитина» спроектирована для простого цикла работы с использованием природного газа в качестве основного топлива и дизельного топлива в качестве резервного.

Станция состоит из двух турбогенераторов с турбиной горения (Siemens SGT5-PAC4000F), номинальной мощностью 285 МВт каждый.

Проект электростанции, в целом, а также выбор подсистем и оборудования предполагают возможность преобразования в будущем в электростанцию комбинированного цикла.

Оборудование энергоблока (комплекты генератора с турбиной горения и вспомогательное оборудование) поставлено компанией «Глобальная компания энергоснабжения Ливии — GESCO», а «ЭНКА» выполнила полное инженерно-техническое проектирование, закупку оборудования и материалов для станции, устройство трубопровода природного газа, а также полный объем работ на площадке (строительные и монтажные работы), пусконаладочные работы.

Электростанция «Звитина» была спроектирована для ликвидации дефицита электроэнергии, в первую очередь, на востоке Ливии, но могла использоваться и для поставок энергии в другие части страны посредством недавно созданной Национальной магистрали напряжением 400 кВ.

Место проведения строительства расположено недалеко от моря на песчаной прибрежной территории. Уровень грунтовых вод на месте расположения строительной площадки находится на глубине всего 80 см ниже нулевой отметки, поэтому при проведении строительных работ было необходимо использовать сваи и непрерывно проводить откачку поступающей воды.

Для защиты от впитывания морской воды в конструкции объектов были применены универсальные изоляционные системы.

После успешного ввода в эксплуатацию и начала работы станции фактическая мощность каждого блока составила 305 МВт. Данный показатель превышает проектную мощность (285 МВт) и является редким и исключительно хорошим показателем производимой мощности в сравнении с другими подобными турбинными установками по всему миру

Объем работ компании «ЭНКА», EPC-подрядчика по реализации электростанции в Звитине, включал все виды работ, включая инженерно-техническое проектирование, материально-техническое обеспечение, строительство, пуско-наладку электростанции простого цикла мощностью 2х285 МВт. Кроме того, компания «ЭНКА» провела обучение персонала по техническому обслуживанию и эксплуатации объекта.

Особый объем услуг, предоставленных компанией «ЭНКА», включал разработку концепции и детального проекта с помощью собственных ресурсов, поставку систем и оборудования для обеспечения собственных нужд электростанции, а также такого оборудования, как основной повышающий трансформатор, трансформаторы собственных нужд, вспомогательные трансформаторы. Также объем работ включал устройство трубопровода природного газа диаметром 16 дюймов с горячей врезкой к газопроводу диаметром 36 дюймов, устройство редукционной установки и контрольно-измерительной станции, системы сжатого воздуха, системы пожаротушения и обнаружения пожара, станции пожарной воды с кольцевым противопожарным трубопроводом, полностью закрытых помещений газотурбинных генераторов, насосно-перекачивающей станции для легкого дизельного топлива, установку подготовки легкого дизельного топлива, резервуара воспламеняющего газа, передвижного мостового крана техобслуживания (мощностью 130 тонн), высоковольтной (220 кВ), средневольтной и низковольтной систем с кабельной разводкой, распределительной системы управления, защиты воздушных линий, вывод транспондера к национальному центру управления Ливии.

• 1.7 млн. человеко-часов без происшествий, которые могли бы привести к потере рабочего времени
• Своевременное выполнение работ
• Реализация проекта позволила значительно снизить показатели дефицита электроэнергии вблизи территории объекта и в регионе
• Объект является частью стратегических вложений Ливийского правительства для обеспечения возрастающей потребности Ливии в электроэнергии.

Соответствующие Проекты

инжиниринг, строительство по EPC контракту и финансирование

Газотурбинные электростанции (ГТЭС) продолжают эксплуатироваться по всему миру, поскольку они используют наиболее доступное ископаемое топливо (уголь, природный газ, нефтепродукты) для обеспечения растущей экономики дешевой энергией.

По мнению EIA, как минимум до 2050 года тепловые электростанции, работающие на ископаемом топливе, останутся важны для надежного электроснабжения.

В связи с распространением возобновляемых источников энергии они играют ведущую роль в стабилизации энергосистемы независимо от ветра или солнечного излучения.

ГТЭС способны выйти на полную мощность за несколько минут, поэтому они особенно подходят для компенсации краткосрочных пиковых нагрузок.

На пути к энергоснабжению будущего, основанном на возобновляемых источниках энергии, эти гибкие быстро развертываемые электростанции будут играть важную роль. Эти объекты помогают сократить разрыв, который возникает между спросом на электроэнергию и сильно колеблющимся генерированием ВИЭ.

Инвестиционные затраты на газотурбинные электростанции относительно низкие по сравнению с другими типами электростанции и составляют порядка 1 миллиона евро на мегаватт установленной мощности.

Недостатком этого типа силовой установки является довольно низкий КПД, который составляет порядка 40%.

Если же, с другой стороны, отработанное тепло, образующееся при сгорании, дополнительно использовать для выработки электроэнергии, эффективность системы повышается до 65%.

Такие объекты известны как парогазовые электростанции с комбинированным циклом (ПГЭС).

Международная компания ESFC предлагает полный комплекс услуг, связанных со строительством газотурбинных электростанций, включая следующее:

• Проектное финансирование.

• Проведение прединвестиционных исследований.

• Разработка технико-экономического обоснования.

• Инженерное проектирование газотурбинной электростанции.

• Закупка оборудования у ведущих мировых производителей.

• Строительство и установка оборудования.

• Пробный запуск и эксплуатация объектов.

• Обслуживание и ремонт.

• Обучение персонала.

• Модернизация.

Обратитесь к консультантам ESFC, чтобы узнать больше о наших услугах.

Газотурбинные электростанции: теоретические основы

Начало технологии газовых турбин относится к XVIII веку, а первые патенты на газовые турбины были выданы в конце XIX века.

Однако решения, предложенные Францем Штольце и Чарльзом Кертисом, долгое время были бесполезны, поскольку количество энергии, необходимое для работы компрессора, превышало энергию на выходе турбины.

Строительство газотурбинных электростанций было невозможным вплоть до второй половины XX века, так как это было связано с превышением максимальных технических и температурных параметров материалов и компонентов, используемых в то время при производстве турбин. В последующие годы разработка турбин была в основном сосредоточена в авиации и ракетном оружии.

1950-е годы были периодом быстрого развития турбин и газотурбинных двигателей.

Крупнейшие производители, такие как Westinghouse или General Electric, создали совместные команды, которые активизировали работу по созданию новых, более эффективных устройств.

Принцип действия газотурбинных электростанций прост.

Всасываемый воздух сжимается в камере сгорания газовой турбины и смешивается с топливом (преимущественно природный газ). Эта смесь воспламеняется и горит с образованием газа температурой до 1300-1500 градусов.

Современные высокоэффективные турбины преобразуют значительную часть этой тепловой энергии в кинетическую энергию вращающегося вала. Подключенный к газовой турбине генератор переменного тока вырабатывает электроэнергию.

Газотурбинная электростанция состоит из нескольких компонентов:

• Газовая турбина.

• Генератор переменного тока.

• Системы трубопроводов и воздуховодов.

• Воздухоочистительные системы.

• Система автоматического управления.

• Электрическая подстанция.

• Площадки обслуживания и др.

Только в начале 60-х годов прошлого века использование газовых турбин в электроэнергетике приобрело новый импульс.

Произошло это во многом за счет продвинутой стандартизации выпускаемых устройств.

Крупнейшие производители выбрали именно такие решения по нескольким причинам. В борьбе за рынок, на котором преобладали паровые системы, были предложены комплексные пакеты, включающие компрессоры, турбины и необходимое оборудование и средства управления, для создания полностью интегрированных систем производства электроэнергии.

Благодаря стандартизации такие системы производились серийно, а небольшие индивидуальные изменения вносились практически сразу, что существенно ограничивало рабочую нагрузку на конструкторов и сокращало итоговую стоимость комплектующих.

Кроме того, прогресс в разработке новых материалов и технологий охлаждения для производства газовых турбин позволил производителям повысить температуру сгорания и температуру газов, что привело к повышению общей эффективности системы.

Преимущества газовых турбин для энергетического сектора

Нынешний интерес к строительству газотурбинных электростанций возник по причине растущей нестабильности энергетических систем.

По мнению экспертов, большую роль сыграли впечатляющие системные сбои в энергосетях по всему миру. Бурный рост возобновляемых источников энергии потребовал внедрения технологий, которые за короткое время способны покрыть возрастающую нагрузку в часы пик.

Этим требованиям хорошо отвечают современные тепловые электростанции на основе газовых турбин, что и привело к увеличению количества этих объектов в энергосистемах на рубеже 60-70-х годов прошлого века.

Это направление успешно развивается и по сей день.

Таблица: быстрое сравнение газовых и паровых турбин для энергетики.

Главная особенность газовых турбин — их высокая эффективность и быстрый запуск.

Высокая эксплуатационная эффективность также является наиболее важным фактором, определяющим широкое применение этих установок в энергетическом секторе. Дополнительным аргументом в пользу газовых турбин является гораздо более низкий уровень выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.

При использовании природного газа в качестве топлива современная газовая турбина выходит на полную мощность всего за 5 минут при быстром запуске.

Надежная система позволяет быстро восстанавливать энергоснабжение в аварийных ситуациях, гарантируя энергетическую безопасность крупных предприятий и целых городов.

Поставки оборудования для ГТЭС: выбор газовой турбины

При организации закупок оборудования для строительства газотурбинных электростанций важно согласовать требуемые характеристики каждого компонента турбины.

Для этого наша инжиниринговая команда проводит многоэтапные консультации с заказчиками.

Основные конструктивные элементы газовой турбины включают воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и непосредственно рабочую часть. При выборе оборудования для строительства ГТЭС наши опытные специалисты определяют баланс технических характеристик каждого из этих элементов, чтобы система максимально соответствовала требованиям компании-заказчика и действующим стандартам.

Воздухозаборник

Система забора воздуха газовой турбины обеспечивает подачу чистого воздуха в турбину при наиболее подходящих условиях давления и температуры.

В воздухозаборнике устанавливаются фильтры различных типов, которые отвечают за удаление грязи (твердых частиц). Здесь также монтируются системы, которые регулируют температуру и способствуют попаданию максимального количества воздуха в турбину.

Воздушный компрессор

Функция компрессора заключается в повышении давления отфильтрованного воздуха для более эффективного сгорания топлива перед его поступлением в камеру сгорания.

Воздух с топливом смешивается в соотношении, которое зависит от турбины, но обычно составляет от 10:1 до 40:1. Процесс сжатия воздуха осуществляется в несколько этапов и потребляет значительную часть энергии, производимой газовой турбиной.

Управление воздухозаборником для поддержания горения осуществляется изменением угла наклона лопаток компрессора. Чем больше угол, тем большее количество воздуха поступает в компрессор и, следовательно, в камеру сгорания турбины.

Это оборудование используется для улучшения характеристик при частичной нагрузке газовой турбины.

Часть воздуха от компрессора используется для охлаждения лопаток и камеры сгорания, так что для данной цели используется примерно 50% общего количества воздуха.

Камера сгорания

В камере сгорания происходит горение газовоздушной смеси при определенном давлении.

Этот процесс требует подавать топливо под подходящим давлением, которое находится в диапазоне от 15 до 50 бар.

Для достижения оптимальной температуры и продления срока службы компонентов камеры, современные турбины используют от 300 до 400% теоретически необходимого для сгорания воздуха. С одной стороны, это позволяет эффективно контролировать температуру пламени, а с другой стороны способствует охлаждению самых горячих частей камеры.

Часть воздуха, выходящего из компрессора, направляется непосредственно к стенкам камеры сгорания, чтобы поддерживать ее температуру на достаточно низких значениях. Другая часть воздуха циркулирует между лопатками газовой турбины, выходя через отверстия в краях.

Параметры камеры сгорания во многом определяют характеристики турбины.

Рабочая часть турбины

Рабочая часть обеспечивает эффективное преобразование энергии, содержащейся в горячем газе, в механическую энергию вращения вала.

Значительная часть энергии может потребляться непосредственно компрессором.

Газы, которые входят в турбину при температуре 1300-1500ºC и давлении от 10 до 30 бар, выходят из сопла при 450-600ºC. Такая высокая температура означает, что содержащаяся в газах энергия может быть использована для улучшения характеристик газотурбинной электростанции, в том числе для выработки пара в котле-утилизаторе.

Затем этот пар вводится в отдельную паровую турбину, в результате чего достигается высокий КПД, превышающий 60-65% (КПД газовой турбины составляет 35-40%).

Современная тенденция развития тепловой энергетики в мире заключается в постепенной модернизации старых ТЭС с использованием комбинированного парогазового цикла. Такое техническое решение обеспечивает значительное повышение мощности и рост экономической эффективности энергетических объектов.

Строительство газотурбинных электростанций по ЕРС-контракту

По мере развития технологий становится очевидно, что строительство газотурбинных электростанций требует привлечения многочисленных инжиниринговых команд и более активного применения инновационных технологий на всех этапах проекта.

При стоимости проектов, исчисляемых сотнями тысяч евро за каждый мегаватт установленной мощности, газотурбинные электростанции традиционно считаются очень дорогостоящими энергетическими объектами.

Банковское и проектное финансирование, технические и юридические консультации, выбор поставщиков и подрядчиков — ответственность за реализацию таких проектов огромна.

Международная компания ESFC готова стать вашим надежным помощником при реализации крупных энергетических проектов в любой стране мира по формуле ЕРС.

Контракт EPC (инжиниринг, закупка, строительство) иногда называют строительством под ключ.

Это особая форма договорных взаимоотношений, основанная на подписании единого договора с генеральным подрядчиком (ЕРС-подрядчик), который несет полную ответственность за реализацию энергетического проекта.

ESFC предлагает финансирование и инжиниринговые услуги, профессиональный выбор и закупки оборудования, а также строительство ТЭС под ключ.

Инжиниринг включает следующие работы:

• Планирование.

• Проведение исследований.

• Согласование и получение разрешений.

• Составление сметы строительства.

• Подготовка технической документации.

На этом этапе заказчику представляются варианты проекта газотурбинной электростанции на основе полученных результатов исследований.

Важно найти лучшее решение, чтоб получить максимальную отдачу с минимально возможными инвестициями.

Стадия закупки и поставки оборудования включает:

• Составление требований.

• Организация и проведение тендеров.

• Переговоры с производителями и поставщиками.

• Получение и контроль качества оборудования.

• Практическая реализация сделок.

• Доставка оборудования на объект.

Заказчик может быть уверен, что турбины, трансформаторы, генераторы, электронное оборудование и все материалы, необходимые для начала строительства, будут заказаны, доставлены и оплачены строго в согласованный срок.

Стадия строительства является наиболее трудоемкой:

• Согласование графика строительства.

• Транспортировка материалов на строительную площадку.

• Строительные работы: металлоконструкции, здания, панели, кабели, ограждения.

• Консультации с заказчиками / инвесторами и отчеты со строительной площадки.

• Договора с субподрядчиками на отдельные виды работ.

• Завершение и сдача объекта в эксплуатацию.

Формула EPC имеет много преимуществ для заказчика.

В первую очередь это удобство и уверенность в том, что весь процесс строительства газотурбинной электростанции должен проходить в соответствии с законодательством и техническими требованиями.

ESFC с партнерами готовы взять полную ответственность за реализацию вашего амбициозного проекта от стадии чертежей до запуска и эксплуатации.

Направления модернизации газотурбинных электростанций

От газовых турбин для авиации всегда требовались наименьшие размеры и максимальная надежность.

В электроэнергетике габариты и вес перестали быть проблемой.

Более важным фактором стало снижение затрат на производство турбин.

Таким образом, теперь мы можем говорить о двух различных технологиях (авиационной и энергетической) и об их индивидуальных путях их развития.

Первые газовые турбины имели отдельные компрессорные и турбинные системы. Это были малоэффективные и технологически сложные решения. В настоящее время наиболее широко используемым решением является размещение компрессора и турбины на одной оси. Это упрощает конструкцию, увеличивает надежность и эффективность всей системы.

Одним из направлений модернизации ГТЭС является повышение температуры сгорания топлива, что стало возможно благодаря использованию стойких материалов и новейших конструкций турбин. Сегодня камеры сгорания проектируются так, чтобы свести к минимуму выброс вредных веществ NOx.

В настоящее время производители предлагают разные типы камер сгорания.

Например, это могут быть независимые устройства, размещенные вне конструкции турбины. Ряд последних технических решений представляют собой многосекционные камеры, расположенные кольцом вокруг газовой турбины.

На протяжении последних десятилетий прогресс в этой области был ограничен тепловыми возможностями материалов, из которых изготовлена первая ступень турбины. В этой области также был достигнут значительный прогресс.

Еще в 1960-х годах обычная температура газа на входе составляла 900°C, то уже в 1970-х годах это значение увеличилось до 1100°C. Используемые в настоящее время решения позволяют достигать 1500-1600°С.

В последнее время работа инженеров и конструкторов газовых турбин в основном сосредоточена на поиске новых материалов, которые смогут удовлетворить растущие требования в отношении высоких температур газов на входе в турбину.

Исследования проводятся с использованием все более сложных материалов. Также применяются такие необычные материалы, как керамика, которая становится альтернативой используемым в настоящее время металлам. Для повышения КПД и газовых турбин также исследуется множество дополнительных рабочих процедур.

Рабочая среда на входе в турбину тщательно фильтруется, чтобы исключить даже малейшие загрязнения.

Эти мероприятия защищают лопатки турбины от повреждений, повышают надежность работы и продлевают срок ее службы. Вместе с топливом в компрессор также нагнетается водяной пар. Эта операция резко увеличивает производительность и эффективность систем. В современным высокотемпературных турбинах активно используются системы охлаждения турбинных лопаток.

Важную роль играет компьютеризация и автоматизация газотурбинных электростанций, позволяющая оптимизировать нагрузку энергоблоков с учетом текущей потребности сети.

Установка современного оборудования и программного обеспечения обеспечивает существенное сокращение выбросов NOx на 60-80% с одновременным увеличением эксплуатационной гибкости без дорогой реконструкции оборудования.

Если вас интересует финансирование или расширение газотурбинной электростанции, вы можете в любое время связаться с нашей командой и получить подробную консультацию по ключевым аспектам вашего проекта.

Mitsubishi Power разрабатывает газовую турбину, способную работать на 100% аммиаке

Mitsubishi Power разрабатывает газовую турбину класса 40 МВт, которая может напрямую сжигать 100% аммиак, в рамках инициативы, которая отвечает повышенным глобальным амбициям по обезуглероживанию, а также недавней дорожной карте Японии по аммиаку топливо.

Компания по производству энергетического оборудования со штаб-квартирой в Иокогаме, дочерняя компания Mitsubishi Heavy Industries (MHI), 1 марта заявила, что она нацелена на коммерциализацию новой газовой турбины, способной работать на аммиаке, которая будет производной от ее серии H-25, «в или около того» 2025 г. 

«Когда это будет сделано, это станет первой в мире коммерческой газовой турбиной, использующей исключительно аммиак в качестве топлива в системе такого масштаба», — заявили в компании. Газовая турбина «поможет в продвижении обезуглероживания малых и средних электростанций для промышленных применений [и] на отдаленных островах», говорится в сообщении.

Прямое сжигание аммиака в газовой турбине

Эта разработка является важным новым направлением для Mitsubishi Power. В рамках своей кампании «Change in Power» компания возглавляет разработку технологии обезуглероживания, специально предназначенную для ее флагманской линейки усовершенствованных газовых турбин, и на данный момент она добилась поразительных успехов.

В ответ на базовую водородную стратегию Японии компания в 2018 году приступила к разработке большой газовой турбины, способной сжигать 100 % водорода. В то время как Mitsubishi Power продолжает работу над пилотным проектом по переводу к 2023 году одного из трех агрегатов — газовой турбины M701F мощностью 440 МВт — электростанции комбинированного цикла Vattenfall мощностью 1,3 ГВт Magnum в Нидерландах на водород из возобновляемых источников, Mitsubishi, базирующаяся в Лейк-Мэри, Флорида, Подразделение Power Americas в марте 2020 года заключило свой первый контракт на поставку двух водородных силовых агрегатов M501JAC для замены 19 силовых агрегатов.86 завершенных угольных блоков на Межгорном электроэнергетическом проекте (IPP) мощностью 1800 МВт в Юте.

В сентябре 2020 года компания запустила два стандартных пакета интеграции водорода: «Hydaptive», ориентированный на интеграцию на площадке электростанции, от электролизеров до газовых турбин, и «Hystore», который развивает свойства хранения водорода. И в том же месяце она заключила дополнительные контракты, связанные с ее водородными возможностями, от разработчиков предлагаемых газовых электростанций в Вирджинии, Огайо и Нью-Йорке, а также контракт на интеграцию водорода с Entergy Corp. В декабре канадский производитель электроэнергии Capital Power также заказала две турбины M501JAC для перевода своих блоков Genesee 1 и 2 в Альберте с угля на природный газ.

Компания Mitsubishi Power заявила, что, поскольку ее модель газовой турбины M501JAC объединяет технологию камеры сгорания для устранения обратного воспламенения (обратного воспламенения), колебаний давления сгорания и выбросов оксидов азота (NO _x ), модель серии J уже способна сжигать смесь природного газа и до 30% водорода. Чтобы достичь 100-процентного использования водорода, разработчики технологий в настоящее время изучают технологию камеры сгорания, которая обеспечивает эффективное смешивание водорода и воздуха с помощью модернизированной конструкции сопла подачи топлива. Об этом 9 февраля заявил генеральный директор Mitsubishi Power Americas Пол Браунинг.0019 POWER компания нацелена на разработку технологии 100% сжигания водорода к 2025 году.

Однако в тандеме Mitsubishi Power (и MHI) также изучает газотурбинные системы, использующие аммиак в качестве энергоносителя. С 2017 года в рамках Стратегической программы продвижения инноваций Кабинета министров Японии и Японской организации по развитию новых энергетических и промышленных технологий (NEDO) компания сосредоточила усилия на разработке системы термического крекинга — с использованием отработанного тепла — аммиака (NH 9).0017 3 ) в водород и азот, а затем сжигает этот водород в газовой турбине.

Документы компании предполагают, что этот подход может лучше подходить для небольших газовых турбин из-за специфических характеристик, связанных со сжиганием аммиака. Например, поскольку аммиак имеет низкую скорость сгорания, для него требуется камера сгорания гораздо большего размера. А поскольку аммиак содержит азот, любая система, использующая его в качестве топлива, должна будет бороться с «топливным NO _x », который он генерирует, говорится в сообщении. Mitsubishi Power исследовала возможность снижения NO _x за счет двухступенчатого сгорания, но в нем говорится, что газовые турбины большего размера создают «множество технических проблем, таких как увеличение размеров и усложнение камеры сгорания».

Разработка газовой турбины мощностью 40 МВт, работающей на аммиаке, о которой было объявлено на этой неделе, предполагает, однако, что Mitsubishi Power переосмысливает подход к многоступенчатому крекингу аммиака, чтобы исследовать «метод прямого сжигания аммиака».

Для решения проблемы производства NO _x , которое вызвано окислением азотного компонента аммиака посредством его сжигания, коммерческая газотурбинная система компании будет сочетать селективное каталитическое восстановление (SCR) с «недавно разработанной камерой сгорания, которая восстанавливает NO _x выбросов», — говорится в сообщении. Затем эта система будет установлена ​​на газовых турбинах компании серии H-25 (рис. 1), модели, которые Mitsubishi Power коммерчески продает коммунальным предприятиям и промышленным потребителям с 1988 года.

1. Газовые турбины Mitsubishi Power серии H-25 представляют собой сверхмощный тип, который может достигать высокой эффективности с парогенераторами-утилизаторами, такими как когенерационные системы или электростанции с комбинированным циклом. Серия H-25 имеет мощность газовой турбины простого цикла 41 МВт и мощность комбинированного цикла около 60 МВт для конфигурации 1×1 и около 120 МВт для конфигурации 2×1. По словам Mitsubishi Power, при использовании когенерации они производят максимум около 70 метрических тонн пара в час. Предоставлено: Mitsubishi Power

Аммиак вызывает интерес как топливо

Как отмечает Mitsubishi Power, коммерциализация газовой турбины, работающей на аммиаке, «расширит» линейку «безуглеродных систем производства электроэнергии». Это предполагает, что рынок для этого продукта формируется: «Ожидается, что раннее внедрение оборудования для производства электроэнергии на основе аммиака в энергетических компаниях и независимых поставщиках электроэнергии (IPP) будет способствовать будущему использованию аммиака в качестве безуглеродного топлива», — говорится в сообщении.

Усилия связаны с недавним возрождением интереса к пригодности аммиака в качестве обезуглероженного топлива, поскольку при его сгорании не образуется двуокись углерода, двуокись серы или сажа. Интерес к аммиаку также повышен в связи с его потенциалом в качестве эффективного энергоносителя, поскольку он имеет высокую плотность водорода (17,8 мас.%). Будучи вторым наиболее часто производимым химическим веществом (после серной кислоты) в мире, аммиак сегодня в основном используется в качестве сельскохозяйственного удобрения, а также в производстве продуктов питания, промышленных материалов, хладагентов и добавок, что означает, что он имеет хорошо налаженную глобальную дистрибьюторскую сеть. Он также обычно считается стабильным для длительного хранения и транспортировки.

Хотя попытки использовать аммиак в энергетическом секторе предпринимались в течение нескольких десятилетий, получение энергии из аммиака было ограничено различными проблемами. «Одно из опасений заключается в том, что аммиак токсичен и легко воспламеняется», — отметили в MHI. «И хотя существуют существующие стандарты и процедуры, требуемые навыки обращения не известны за пределами секторов, которые уже используют аммиак и его производные».

Еще одна серьезная проблема заключается в том, что «производство зеленого водорода путем электролиза, работающего на возобновляемой электроэнергии, еще не соответствует масштабам, чтобы быть жизнеспособным по сравнению с обычным ископаемым сырьем, и, следовательно, производство зеленого аммиака таково», — говорится в сообщении компании. Однако, хотя большая часть аммиака сегодня производится из природного газа, в настоящее время реализуется несколько инициатив по производству «возобновляемого» аммиака путем преобразования зеленого водорода в аммиак.

MHI был особенно активен на этом фронте. В ноябре компания объявила об инвестициях в Hydrogen Utility (h3U), австралийского разработчика проектов зеленого водорода и аммиака, заявив, что поддержит предварительные инженерные и проектные исследования для проекта H3U в районе Eyre Peninsula Gateway в Южной Австралии. планируется начать коммерческое производство зеленого водорода и аммиака в 2023 году.

В ноябре MHI также завершила капитальные вложения в Monolith Materials, американскую фирму, которая может обеспечить производство водорода и технического углерода из метана. Компания Monolith Materials, которая уже управляет предприятием по производству технического углерода Olive Creek 1 в штате Небраска, планирует начать эксплуатацию второго предприятия по производству «бирюзового» водорода с помощью технологии пиролиза, использующей возобновляемые источники энергии в качестве источника тепла. Между тем, ранее в феврале этого года MHI объявила об еще одной инвестиции в пиролиз метана в раунде финансирования серии A для стартапа C-Zero.

Япония наращивает производство аммиака

Растущий интерес также вызывает то, как будет использоваться «зеленый аммиак». Несколько стран наметили планы по интеграции аммиака в свои будущие энергетические системы, в том числе в качестве топлива для топливных элементов и двигателей внутреннего сгорания. Япония, которая занимает видное место в этих усилиях, отводит значительную роль производству электроэнергии на аммиаке. Обновленный обзор стратегии «зеленого роста», опубликованный Министерством экономики, торговли и промышленности Японии (METI) в феврале этого года, например, предполагает, что к 2045 году можно будет продемонстрировать «полное производство электроэнергии на аммиаке». Соответствующая дорожная карта (рис. 2) также предусматривает обширное расширение цепочки поставок аммиака, которое превратит страну в регионального экспортера аммиачного топлива.

2. Дорожная карта Японии по топливному аммиаку. Источник: Министерство экономики, торговли и промышленности Японии (METI)

Совместное сжигание аммиака и угля уже было продемонстрировано в Японии, впервые компанией Chugoku Electric в июле 2017 г. топливной смеси, состоящей из аммиака от 0,6% до 0,8%, а затем компанией IHI Corp. в марте 2018 года на «установке для сжигания большой мощности» в городе Айой с топливной смесью, состоящей из 20% аммиака. Другая японская компания, JERA, в ноябре объявила о своих планах к 2030 году закрыть весь парк сверхкритических угольных электростанций мощностью 2,2 ГВт в Японии, а затем постепенно увеличивать соотношение смешанного сжигания ископаемого топлива с аммиаком и водородом на ультрасверхкритических электростанциях.

Но хотя турбинное производство электроэнергии на аммиачном топливе было внедрено в середине 1960-х годов и относительно возродилось в 1990-х годах, оно практически не было принято в качестве единственного топлива для турбин. Прорыв в Японии произошел в 2016 году, когда исследовательская группа под руководством Хидэаки Кобаяси, профессора Института гидродинамики Университета Тохоку в Сендае, продемонстрировала сжигание аммиака в воздухе с использованием микрогазотурбинной системы мощностью 50 кВт в Национальном институте передовых промышленных технологий. Наука и технология. В камере сгорания команды используется газообразный NH 9.0017 3  топливо и диффузионное горение для повышения стабильности пламени.

Между тем, хотя усилия Mitsubishi Power по коммерциализации газовой турбины, полностью работающей на аммиаке, примечательны, у компании уже есть конкуренты. Корпорация IHI в октябре 2020 года начала совместные испытания газовой турбины класса 2 МВт на своем заводе в Йокогаме (рис. 3), используя в качестве топлива «голубой» аммиак — аммиак, полученный из природного газа.

3. Испытательная установка для газовых турбин с совместным сжиганием аммиака на заводе IHI Corp. в Йокогаме. Предоставлено: IHI

Проект направлен на повышение коэффициента совместного сжигания аммиака более чем на 50% в пересчете на теплотворную способность. «Процесс производства аммиака из природного газа предполагает улавливание выбросов углекислого газа с их использованием для повышения нефтеотдачи, а также для улавливания и утилизации углерода», — сказали в IHI. Компания отметила, что проводит испытания газовых турбин в рамках программы, возглавляемой Японским институтом экономики энергетики и саудовской Aramco Oil Co. , целью которой является демонстрация осуществимости цепочки поставок голубого аммиака.

— Сонал Патель — старший помощник редактора POWER ( @sonalcpatel , @POWERmagazine ).

Газовая установка простого цикла — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Большая газовая турбина, используемая для выработки электроэнергии на электростанции. ^[1]

Газовые электростанции простого цикла представляют собой тип электростанций, работающих на природном газе, которые работают за счет подачи горячего газа через турбину для выработки электроэнергии. Они отличаются от газовых установок с комбинированным циклом, потому что их отработанное тепло , а не подается другому внешнему тепловому двигателю, поэтому они используются только для удовлетворения пиковых потребностей в электроэнергии в электрической сети. Эти турбины имеют высокую удельную мощность, а это означает, что мощность, которую они обеспечивают, относительно массивна.

Энергия базовой нагрузки подается в сеть от различных электростанций, таких как угольные или атомные, которые удовлетворяют минимальные потребности в электроэнергии, а пиковые электростанции, такие как газовые электростанции простого цикла, могут реагировать на колебания спроса на электроэнергию. Для этого установки простого цикла обладают большой эксплуатационной гибкостью, что означает, что они могут быть быстро запущены для удовлетворения этих потребностей. ^[2] Однако это приводит к более низкой эффективности по сравнению с электростанциями с комбинированным циклом, поскольку они меньше используют энергию используемого топлива. КПД этих установок составляет около 35%. ^[3]

Там, где им не хватает эффективности, они компенсируют затраты. По оценкам EIA, для электростанции простого цикла стоимость составляет около 389 долларов США за кВт, тогда как для установок с комбинированным циклом стоимость составляет 500–550 долларов США за кВт. ^[4]

Относительно более низкая эффективность и функциональность, обеспечивающая только пиковую мощность, электростанции простого цикла не работают очень долго в течение года. Это дает им очень низкий коэффициент мощности, что означает, что они в среднем не работают очень близко к своей максимальной производительности. В лучшем случае эти заводы обычно работают всего несколько часов в день.

Чтобы узнать больше о том, как эти турбины производят полезную энергию, посетите страницу газовых турбин.

Рис. 2. Это принципиальная схема газовой установки простого цикла. ^[5]

Для дальнейшего чтения

• Газовая установка комбинированного цикла
• Электростанция, работающая на природном газе
• Двигатель внешнего сгорания
• Отходящее тепло
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

2. ↑ Siemens, Simple Cycle [Онлайн], доступно: http://www.
   
   Газотурбинная электростанция: Газотурбинная электростанция | Цены на производство, строительство газотурбинных установок в Екатеринбурге