stringtranslate.com

Газовая турбина замкнутого цикла

Схема газовой турбины замкнутого цикла Компрессор

C и турбина T в сборе с высокотемпературным теплообменником ʍ низкотемпературный теплообменник ~ механическая нагрузка, например, электрический генератор


Газовая турбина замкнутого цикла — это турбина , в которой в качестве рабочего тела используется газ (например, воздух, азот , гелий , аргон , [1] [2] и т. д.) как часть закрытой термодинамической системы . Тепло подается от внешнего источника. [3] Такие рециркуляционные турбины работают по циклу Брайтона . [4] [5]

Фон

Первоначальный патент на газовую турбину замкнутого цикла (ПГУ) был выдан в 1935 году, а впервые они были использованы в коммерческих целях в 1939 году. [3] К 1978 году в Швейцарии и Германии было построено семь установок ПГУ. [2] Исторически сложилось так, что ПГУ нашли наибольшее применение. в качестве двигателей внешнего сгорания «с такими видами топлива, как битуминозный уголь , бурый уголь и доменный газ », но были заменены газовыми турбинами открытого цикла , использующими более чистое топливо (например, « газ или легкое топливо »), особенно в высокоэффективных системах с комбинированным циклом . [3] Системы ПГУ воздушного базирования продемонстрировали очень высокую доступность и надежность. [6] Наиболее заметной системой на основе гелия на данный момент была Оберхаузен 2 , когенерационная установка мощностью 50 мегаватт , которая работала с 1975 по 1987 год в Германии. [7] По сравнению с Европой, где эта технология была первоначально разработана, ПГУ не так хорошо известна в США. [8]

Атомная энергия

Реакторы с газовым охлаждением, приводящие в действие газовые турбины замкнутого цикла на основе гелия, были предложены в 1945 году. [8] В экспериментальном ядерном реакторе МЛ-1 в начале 1960-х годов использовалась ПГУ на азотной основе, работающая при давлении 0,9 МПа . [9] Отмененный модульный реактор с галечным слоем предполагалось соединить с гелиевой ПГУ. [10] Будущие ядерные реакторы ( реакторы поколения IV ) могут использовать ПГУ для производства электроэнергии, [3] например, Flibe Energy намеревается производить реактор с жидким фторидом тория, соединенный с ПГУ. [11]

Разработка

Газовые турбины замкнутого цикла перспективны для использования в будущем при производстве высокотемпературной солнечной энергии [3] и термоядерной энергии [2] .

Они также были предложены в качестве технологии для использования в долгосрочных исследованиях космоса . [12]

Газовые турбины замкнутого цикла для сверхкритического диоксида углерода находятся в стадии разработки; «Основным преимуществом сверхкритического цикла CO 2 является сравнимая эффективность с гелиевым циклом Брайтона при значительно более низкой температуре» (550 °C против 850 °C), но с недостатком более высокого давления (20 МПа против 8 МПа). [13] Sandia National Laboratories поставила перед собой цель к 2019 году разработать демонстрационную ПГУ на сверхкритическом CO 2 мощностью 10 МВт. [14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Азот или воздух по сравнению с гелием для ядерных газовых турбин замкнутого цикла | Атомная аналитика
  2. ^ abc «ОЦЕНКА ЦИКЛА БРАЙТОНА ДЛЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 июня 2010 года . Проверено 10 июня 2012 г.
  3. ^ abcde Frutschi, Ганс Ульрих (2005). Газовые турбины замкнутого цикла. АСМЭ Пресс. ISBN 0-7918-0226-4. Архивировано из оригинала 21 декабря 2011 года . Проверено 7 декабря 2011 г. Примечание: вступительная часть (включая предисловие и введение; ссылка в формате PDF) находится в открытом доступе .
  4. ^ Термодинамика и движение: цикл Брайтона
  5. ^ ОБЗОР ГЕЛИЕВОЙ ГАЗОТУРБИННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГАЗООХЛАЖДАЕМЫХ РЕАКТОРОВ. Архивировано 26 апреля 2012 г. на Wayback Machine.
  6. ^ Келлер, К. (1978). «Сорок лет опыта работы на газовых турбинах замкнутого цикла». Анналы ядерной энергетики . 5 (8–10): 405–422. дои : 10.1016/0306-4549(78)90021-X.
  7. ^ «Атомная энергетика: Малые модульные реакторы». Энергетика . 7 июня 2012 года . Проверено 7 июня 2012 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  8. ^ аб Макдональд, CF (2012). «Опыт эксплуатации гелиевых турбомашин на газотурбинных электростанциях и испытательных стендах». Прикладная теплотехника . 44 : 108–181. doi :10.1016/j.applthermaleng.2012.02.041.
  9. ^ «Мобильная энергетическая система ML-1: реактор в коробке | Atomic Insights» . Архивировано из оригинала 22 июля 2012 года . Проверено 6 июня 2012 года .
  10. ^ Заседание Технического комитета МАГАТЭ по «Системам преобразования энергии газовых турбин для модульных HTGR» [ постоянная мертвая ссылка ] , состоявшееся 14–16 ноября 2000 г. в Пало-Альто, Калифорния. Международное агентство по атомной энергии , Вена (Австрия). Техническая рабочая группа по газоохлаждаемым реакторам. IAEA-TECDOC--1238, стр: 102-113 [ постоянная мертвая ссылка ]
  11. ^ Введение в Flibe Energy: видео на YouTube (~ 20 минут) и PDF-файл, заархивировано 5 апреля 2012 г. на Wayback Machine с использованными слайдами.
  12. ^ Введение в газовые турбины для неинженеров (см. стр. 5)
  13. ^ В. Достал, М. Дж. Дрисколл, П. Хейзлар, «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 декабря 2010 года . Проверено 7 декабря 2011 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) MIT-ANP-серия , MIT-ANP-TR-100 (2004 г.)
  14. ^ Национальные лаборатории Сандии: сверхкритический цикл CO2-Брайтона

Внешние ссылки