Plynová turbína s uzavřeným cyklem - Closed-cycle gas turbine - Wikipedia

Turbíny poháněné spalováním paliva viz Plynová turbína.
Nesmí být zaměňována s Kombinovaná plynová turbína.

Schéma plynové turbíny s uzavřeným cyklem

C kompresor a T montáž turbíny
w vysoká teplota výměník tepla
ʍ nízkoteplotní výměník tepla
~ mechanické zatížení, např. elektrický generátor

A uzavřená cyklická plynová turbína je turbína který používá plyn (např. vzduch, dusík, hélium, argon,[1][2] atd.) pro pracovní kapalina jako součást a uzavřený termodynamický systém. Teplo je dodáváno z externího zdroje.[3] Tyto recirkulační turbíny následují Braytonův cyklus.[4][5]

Pozadí

Počáteční patent pro plynovou turbínu s uzavřeným cyklem (CCGT) byla vydána v roce 1935 a poprvé byly komerčně použity v roce 1939.[3] Bylo zabudováno sedm jednotek CCGT Švýcarsko a Německo do roku 1978.[2] Historicky se CCGT nejvíce používaly jako spalovací motory "s palivy jako Asfaltové uhlí, hnědé uhlí a vysokopecní plyn „ale byly nahrazeny otevřeným cyklem plynové turbíny pomocí paliv spalujících čistá paliva (např.plyn nebo lehký olej "), zejména ve vysoce účinných kombinovaný cyklus systémy.[3] Systémy CCGT založené na vzduchu se ukázaly velmi dobře vysoká dostupnost a spolehlivost.[6] Nejpozoruhodnější systém na bázi helia dosud byl Oberhausen 2, 50 megawatt kogenerace závod, který fungoval v letech 1975 až 1987 v Německu.[7] Ve srovnání s Evropou, kde byla technologie původně vyvinuta, není CCGT v USA příliš známý.[8]

Jaderná energie

Plynem chlazené reaktory V roce 1945 byly navrženy pohonné plynové turbíny s uzavřeným cyklem na bázi helia.[8] Experimentální ML-1 jaderný reaktor na počátku 60. let používal na bázi dusíku CCGT pracující při 0,9 MPa.[9] Zrušeno modulární reaktor s oblázkovým ložem měl být spojen s heliem CCGT.[10] Budoucí jaderná energie (Reaktory generace IV ) může využívat CCGT pro výrobu energie,[3] např. Flibe Energy má v úmyslu vyrábět a kapalný fluoridový thoriový reaktor ve spojení s CCGT.[11]

Rozvoj

Plynové turbíny s uzavřeným cyklem jsou příslibem pro použití s ​​budoucí vysokou teplotou solární energie[3] a fúzní síla[2] generace.

Byly také navrženy jako technologie pro dlouhodobé použití průzkum vesmíru.[12]

Superkritický oxid uhličitý uzavřené plynové turbíny jsou ve vývoji; „Hlavní výhoda superkritického CO2 cyklu je srovnatelná účinnost s heliem a Braytonovým cyklem při výrazně nižší teplotě “(550 ° C vs. 850 ° C), ale s nevýhodou vyššího tlaku (20 MPa vs. 8 MPa).[13] Sandia National Laboratories má za cíl vyvinout superkritický CO o výkonu 10 MWe2 demonstrace CCGT do roku 2019.[14]

Viz také

Reference

  1. ^ Dusík nebo vzduch versus helium pro jaderné plynové turbíny s uzavřeným cyklem Atomic Insights
  2. ^ A b C HODNOCENÍ BRAYTONSKÉHO CYKLU PRO VYSOCE VÝKONNÉ ELEKTRÁRNY
  3. ^ A b C d E Frutschi, Hans Ulrich (2005). Plynové turbíny s uzavřeným cyklem. JAKO JÁ Lis. ISBN  0-7918-0226-4. Archivovány od originál dne 21. prosince 2011. Citováno 7. prosince 2011. Poznámka: přední hmota (včetně předmluvy a úvodu; Odkaz na PDF ) je otevřený přístup.
  4. ^ Termodynamika a pohon: Braytonův cyklus
  5. ^ PŘEHLED TECHNOLOGIE TURBÍNU HELIUM PLYNU PRO VYSOKOTEPLOTNÍ REAKTORY CHLAZENÉ PLYNEM Archivováno 26 dubna 2012 na Wayback Machine
  6. ^ Keller, C. (1978). „Čtyřicet let zkušeností s plynovými turbínami s uzavřeným cyklem“. Annals of Nuclear Energy. 5 (8–10): 405–422. doi:10.1016 / 0306-4549 (78) 90021-X.
  7. ^ „Jaderná energie: malé modulární reaktory“. Energetické inženýrství. 7. června 2012. Citováno 7. června 2012.[trvalý mrtvý odkaz ]
  8. ^ A b McDonald, C. F. (2012). "Helium turbomachinery provozní zkušenosti z elektráren s plynovými turbínami a zkušebních zařízení". Aplikovaná tepelná technika. 44: 108–181. doi:10.1016 / j.applthermaleng.2012.02.041.
  9. ^ „Mobilní energetický systém ML-1: Reaktor v krabici | Atomic Insights“. Archivovány od originál dne 22. července 2012. Citováno 6. června 2012.
  10. ^ Zasedání technického výboru IAEA na téma „Systémy pro přeměnu výkonu plynové turbíny pro modulární HTGR“[trvalý mrtvý odkaz ], která se konala ve dnech 14. – 16. listopadu 2000 v Palo Alto v Kalifornii. Mezinárodní agentura pro atomovou energii, Vídeň, Rakousko). Technická pracovní skupina pro plynem chlazené reaktory. IAEA-TECDOC - 1238, str: 102-113[trvalý mrtvý odkaz ]
  11. ^ Úvod do Flibe Energy: YouTube video (~ 20 minut) a PDF Archivováno 5. dubna 2012 v Wayback Machine použitých snímků
  12. ^ Úvod do plynových turbín pro neinženýry (viz strana 5)
  13. ^ V. Dostal, M. J. Driscoll, P. Hejzlar, „Archivovaná kopie“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 27. prosince 2010. Citováno 7. prosince 2011.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz) Řada MIT-ANP, MIT-ANP-TR-100 (2004)
  14. ^ Sandia National Laboratories: Supercritical CO2-Brayton Cycle

externí odkazy