Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Caractéristiques des turbines à vapeur : La première turbine à vapeur pour la p

Caractéristiques des turbines à vapeur : La première turbine à vapeur pour la production d'électricité a été conçue et construite par Sir Charles Algernon Parsons en 1884 en Angleterre. Les turbines à vapeur sont des éléments clés de la production d'énergie électrique depuis le 19e siècle et sont l'un des résultats distinctifs de la révolution industrielle. Les turbines à vapeur ont joué un rôle majeur dans les industries de production d'électricité, améliorant les innovations technologiques depuis plus de 130 ans, et elles continuent de le faire aujourd'hui. Les turbines à vapeur sont des moteurs principaux de turbomachines dans lesquels les pales de stator accélèrent et tourbillonnent la vapeur à haute température et haute pression fournie par leurs chaudières autour de leurs rotors, et les pales en rotation reçoivent les forces d'impulsion et les forces de réaction de la vapeur accélérée et tourbillonnante, et les pales rotatives transmettent le couple généré par les forces de vapeur sur leurs rotors. Un étage de turbine se compose d'une paire d'une rangée d'aubes de stator et d'une rangée d'aubes rotatives. Il existe de nombreux types de turbines à vapeur, des turbines à un étage aux turbines à plusieurs étages qui ont 30 étages ou plus. Par conséquent, la plage de capacité d'une seule unité est très large, de la classe des centaines de kW à la classe de 1900 MW, et la plage d'applications des turbines à vapeur est également très large. La production d'énergie électrique est l'une des principales applications des turbines à vapeur. Étant donné que les conditions de vapeur d'entrée à haute température et haute pression augmentent l'efficacité, les pressions de vapeur d'entrée vont de 24,1 à 31,0 MPa.g (mégapascal plus pression atmosphérique), et les températures varient de 593 C à 600 C dans les turbines à vapeur typiques des grandes centrales thermiques modernes. Les turbines à vapeur dans ces conditions de vapeur sont généralement appelées turbines à vapeur à pression ultra-supercritiques (USC). Unité Les puissances de sortie des centrales électriques USC vont généralement de 600 à 1 100 MW pour une unité de turbine, car une grande capacité pour une unité est avantageuse pour l'efficacité de la turbine. Comme cas représentatif des turbines à vapeur USC, une turbine à vapeur se compose généralement d'une turbine haute pression (HP) à simple flux, d'une turbine à pression intermédiaire (IP) à simple flux ou double flux et de deux à basse pression à double flux ( LP) turbines avec aubes de dernier étage de 1 m ou plus de longueur en raison du débit volumique de vapeur, y compris de la vapeur d'extraction de la sortie de la turbine à vapeur dans le vide du condenseur condition, augmente jusqu'à 2000 fois celui de l'entrée. Figues. 1.1 et 1.2 montrent des turbines à vapeur USC typiques pour les centrales électriques modernes. Figure 1.1 Turbine à vapeur de classe 700 MW dans une centrale électrique de grande capacité. Vapeur d'entrée HP: 24,1 MPa 593 C, vapeur d'entrée IP: 593 C Rôles des turbines à vapeur dans la production d'électricité : Les turbines à vapeur sont largement utilisées dans les centrales thermiques au charbon, au gaz naturel, nucléaires, géothermiques et solaires. Fig. 1.3 Les méthodes de production d'électricité peuvent être catégorisées par combustible comme thermique montre la production d'énergie mondiale des centrales à turbine à vapeur calculée en utilisant la production d'électricité mondiale nette par combustible [1, 2] et une hypothèse d'un rapport de configuration de la centrale électrique par combustible (rapport de production d'électricité des turbines à vapeur, des turbines à gaz, des turbines hydrauliques, des éoliennes, des PV et autres, par chaque combustible). Les données pour 2007 et 2012 sont factuelles, tandis que les données pour 2020 2040 sont des prévisions de demande. La production d'électricité des centrales électriques à turbine à vapeur était de 12,1 billions kWh en 2007, 12,9 billions de kWh en 2012 et 17,3 billions de kWh en 2040. La production mondiale totale d'électricité (billions de kWh) est également présentée comme une norme de comparaison. La figure 1.4 montre la production mondiale d'électricité par les principaux moteurs en 2012 et 2040. Le pourcentage de production d'électricité par les principaux moteurs dans toutes les centrales électriques était de 60% des turbines à vapeur, 20% des turbines à gaz, 17% des turbines hydrauliques, 2,4% des éoliennes et 0,5% des PV (solaires) en 2012, et on prévoit que 47% des turbines à vapeur, 24% des turbines à gaz, 15 % des turbines hydrauliques, 6,7% des éoliennes et 2,6% des PV en 2040. Ces chiffres montrent que les turbines à vapeur jouent un rôle dominant dans la production d'électricité aujourd'hui et continuera de le faire à l'avenir. En outre, il est prévu que les centrales à turbine à vapeur devront stabiliser les systèmes électriques afin de mieux utiliser l'électricité fluctuante des centrales éoliennes et solaires en croissance rapide. Figure 1.2 Turbine à vapeur de classe 1000 MW dans une centrale électrique de grande capacité. Vapeur d'entrée HP: 25,1 MPa 600 C, vapeur d'entrée IP: 610 C. Figure 1.3 Production mondiale d’électricité centrale à turbine à vapeur (trillions de kWh). Figure 1.4 Production mondiale d'électricité par les principaux moteurs en 2012 et 2040 (billions de kWh). des turbines à vapeur, 20% des turbines à gaz, 17% des turbines hydrauliques, 2,4% des éoliennes et 0,5% des PV (solaires) en 2012, et devrait atteindre 47% des turbines à vapeur, 24% des turbines à gaz, 15 % des turbines hydrauliques, 6,7% des éoliennes et 2,6% des PV en 2040. Ces chiffres montrent que les turbines à vapeur jouent un rôle dominant dans la production d'électricité aujourd'hui et continuera de le faire à l'avenir. En outre, il est prévu que les centrales à turbine à vapeur devront stabiliser les systèmes électriques afin de mieux utiliser l'électricité fluctuante des centrales éoliennes et solaires en croissance rapide. À l'inverse, étant donné que 38% des émissions mondiales de CO2 liées à l'énergie proviennent de la production d'électricité [3], les centrales à turbine à vapeur sont tenues de réduire leurs émissions de CO2 dans l'atmosphère. Par conséquent, le développement et l'application des technologies nécessaires pour améliorer l'efficacité et la disponibilité opérationnelle des turbines à vapeur pour la production d'électricité, et pour réduire les émissions de CO2 dans l'atmosphère, devraient être encouragés afin de fournir l'électricité nécessaire tout en réduisant les émissions mondiales de gaz à effet de serre. 2.2.1 Cycle de Rankine Le cycle Rankine est le système le plus basique pour un moteur à vapeur dans les usines réelles. La figure 2.2 montre une configuration système typique du cycle Rankine. Dans un premier temps, le travail mécanique est effectué par détente adiabatique de la vapeur dans une turbine à vapeur. La vapeur d'échappement devient de l'eau au moyen d'une condensation saturée avec un liquide de refroidissement dans le condenseur. L'eau condensée est pressurisée jusqu'à la pression de la chaudière par la pompe d'eau d'alimentation de la chaudière. L'eau d'alimentation de la chaudière est ensuite transformée en vapeur surchauffée en passant par l'économiseur, l'évaporateur et le surchauffeur dans le cycle de la chaudière [2]. L'état du fluide et l'entrée et la sortie d'énergie à chaque partie du cycle de Rankine sont indiqués sur un graphique T-s (Fig.2.3) et un graphique h-s (Fig.2.4), où T est la température absolue, h est l'enthalpie et s est l'entropie. La séquence suivante montre l'état du fluide à chaque point. 1: Vapeur surchauffée à la sortie de la surchauffeur de la chaudière (entrée de la turbine à vapeur). 1 2: Détente adiabatique dans la turbine à vapeur (condition idéale) de l'entrée de la turbine à la sortie de la turbine (l'entrée du condenseur). 2: Vapeur humide à la sortie de la turbine à vapeur (entrée du condenseur). 2 3: Processus de condensation dans le condenseur. 3: La sortie du condenseur (l'entrée de la pompe d'alimentation de la chaudière). 3 4: Processus de montée adiabatique de la pression à la pression de la chaudière dans la pompe d'eau d'alimentation de la chaudière. 4: Eau comprimée à la sortie de la pompe d'alimentation de la chaudière (entrée de la chaudière). 4 5: Processus de chauffage sous pression constante pour saturer les conditions dans la chaudière. 5: Point à l'état saturé de l'eau dans la chaudière. 5 6: Processus d'évaporation sous pression constante dans l'évaporateur de la chaudière. 6: Vapeur saturée à la sortie de l'évaporateur de la chaudière (entrée du surchauffeur). 6 1: Processus de chauffage sous pression constante dans le surchauffeur de la chaudière. La capacité thermique et le travail effectif à effectuer par kilogramme sont décrits comme suit (Fig.2.3): La quantité de chauffage dans la chaudière et dans le surchauffeur est indiquée ci-dessous [3]. Vue d'ensemble des pertes dans les turbines à vapeur : Les champs d'écoulement dans les turbines à vapeur sont essentiellement 3D, instables, non linéaires et ont des caractéristiques de gaz non idéales. De plus, certains étages et chemins d'écoulement basse pression sont dans des conditions d'écoulements diphasiques de vapeur humide. Pertes aérodynamiques dans les turbines à vapeur Il existe des modèles de pertes historiques uploads/Industriel/ caracteristiques-des-turbines-a-vapeur.pdf