Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Thiết bị turbine khí

Thiết bị turbine khí

Tải bản đầy đủ - 0trang

5



Turbine khí là thành phần quan trọng nhất trong nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn

hợp turbine khí/ turbine hơi. Với sự phát triển nhanh chóng của turbine khí ngày

nay, nhiệt độ đầu vào tuabin đạt được ngày càng lớn tạo điều kiện cho chu trình hỗn

hợp chiếm ưu thế và hiệu quả sẩn xuất điện so với các chu trình nhiệt khác.

Turbine khí: dùng áp suất do dòng khí di chuyển qua cánh tuabin làm quay

turbine. Do nó làm cho tuabin khởi động nhanh nên nó có thể được dùng cho việc

tạo động năng đầu cho turbine trong các nhà máy điện mặc dù tốn kém hơn.

Công suất ra (theo tiêu chuẩn ISO)



1-150 MW



Hiệu suất (theo tiêu chuẩn ISO)



28-35 %



Tỉ số nén



10-18



Nhiệt độ đầu vào tuabin



950-1150 ℃



Nhiệt độ ra khỏi tuabin



480-570 ℃



Lưu lượng ra khỏi tuabin



30-500 kg/s



Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật tiêu biểu của các Turbine khí lắp đặt cho hệ thống chu

trình hỗn hợp trên thị trường.

Turbine khí (loại tĩnh) có thể được xếp theo các loại sau:

 Turbine khí xuất phát từ cơng nghệ tuabin hơi .

 Turbine khí bắt nguồn từ kỹ thuật động cơ đốt trong .

 Turbine khí từ ngành kỹ thuật hàng không, bao gồm một động cơ phản lực đi

kèm với một turbine phát điện.

2.2.2. Ưu, nhược điểm của turbine khí

 Ưu điểm

• Bố cục gọn.

• Tính cơ động vận hành cao, như mở máy nhanh, thay đổi tải lớn.

• Vận hành khơng cần nước, hay u cầu rất ít nước.

• Thời gian xây dựng nhanh.

 Nhược điểm

• Giá thành vật liệu, chi phí sản xuất cao hơn.

• Khó sữa chữa.

• Giá thành nhiên liệu cao.

2.2.3.Turbine khí cơng nghiệp



6



Turbine khí cơng nghiệp được chế tạo dựa vào kinh nghiệm của một số hãng

sản xuất turbine hơi. Các bộ phận chính gồm máy nén, buồng đốt, turbine khí.

Turbine ban đầu là những máy độc lập, có kết cấu nặng nề, rotor của máy nén và

rotor của turbine được nối cứng với nhau.

Cuối thập kỉ 50 đầu thập kỉ 60 của thế kỉ XX các nhà khoa học bắt đầu nghiên

cứu tìm cách tăng hiệu suất nhiệt và cơng suất của turbine khí. Song vì trình độ chế

tạo các bộ phận chịu nhiệt độ cao còn bị hạn chế dẫn đến việc phải áp dụng các chu

trình phức tạp như có q trình nén cập nhiệt và giãn nở nhiều cấp. Sự phức tạp đo

gây ra nhiều khó khăn, trở ngại và làm mất đi những ưu điểm cơ bản vốn có của

turbine khí so với turbine hơi. Khi cơng nghệ vật liệu chiệu nhiệt độ cao phát triển

và kĩ thuật làm mát turbine được hoàn thiện hơn cho phếp nâng cao nhiệt độ T 3 của

khí trước turbine thì những chu trình phức tạp bị loại bỏ dần và các nhà chế tạo

quay về chu trình hở đơn giản. Người ta cũng ứng dụng những thành tựu nghiên

cứu ở động cơ máy bay phản lực vào turbine khí cơng nghiệp để bố trí thành một

thiết bị nhỏ gọn.

Turbine khí cơng nghiệp ngày nay vận hành với khí nóng vào có nhiệt độ T 3 =

950 ÷ 1100oC, ở turbine chạy tải đỉnh thì T 3 có thể lên đến 1250oC. Các thiết bị này

đạt hiệc suất cao (38%) mà giá thành vừa phải, vận hành tin cậy và có tuổi thọ cao.



Hình 3.1: Turbine khí kiểu ma sát của hãng Alsthom

Turbine khí quay máy phát điện có số vòng quay cố định thường được bố trí kiểu

một trục. những turbine khí truyền động cho máy nén, bơm….. thường có hai trục

quay với số vòng quay khác nhau như minh họa trong hình 3.2. Phần đầu của

turbine chỉ để quay máy nén, phần thứ hai được dùng để truyền động máy phát điện.



7



Hình 3.2: Turbine khí hai trục

2.2.4.Turbine khí tận dụng động cơ máy bay phản lực

Luồng sản phẩm cháy thổi ra phía sau động cơ phản lực có áp suất khoảng 2,5

bar, nhiệt độ 550 ÷ 650oC được dẫn vào turbine để sinh công. Các động cơ máy bay

phản lực được cải tạo nhằm đạt độ tin cậy.

2.2.5.Các phần tử chính của thiết bị tuabin khí

Các phần tử chính của tuabin khí gồm: máy nén, buồng đốt, tuabin khí, và bộ

trao đổi nhiệt.

Máy nén dùng để nén môi chất làm việc (thường là khơng khí) và nhiên liệu.

Người ta thường dùng máy nén ly tâm hoặc dọc trục để nén môi chất làm việc, để

nén nhiên liệu khí có nhiệt trị 30.106 Jm-3 trở lên phải chọn loại máy nén có thể

tích tổn thất khoảng 3% thể tích mơi chất làm việc. Như vậy loại máy nén thích hợp

chỉ có thể dùng là máy nén piston hoặc ly tâm có số vòng quay rất lớn Những yêu

cầu kỹ thuật đối với máy nén dùng để nén môi chất làm việc: Hiệu suất cao (η) độ

nén từng cấp cao Có thể sử dụng tốc độ vòng quay lớn. Vận hành ổn định trong

khoảng làm việc của turbine. Dễ điều khiển về mặt khí động học và cơ học.

Bộ trao đổi nhiệt Turbine khí năng lượng nhiệt của sản phẩm cháy được biến

đổi thành cơ năng trong turbine khí. một phần lớn hơn cơng suất turbine được dùng

để truyền động máy nén khí, một phần nhỏ hơn còn lại của cơng suất là cơng suất

hữu ích cung cấp cho các máy móc hoạt động ( máy phát điện, bơm, quạt thổi

khí…). Cơng suất turbine gấp khoảng 2-3 lần cơng suất hữu ích. Những u cầu kỹ

thuật đối với turbine khí. Cơng suất cũng như đặc tính của turbine có ảnh hưởng

trực tiếp đến đặc tính tồn tổ máy. Để tồn bộ tổ máy turbine khí làm việc đạt hiệu

suất cao thì cần thiết đáp ứng một số yêu cầu kỹ thuật quan trọng sau đối với

turbine. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng trong turbine phải cao. Cánh quạt của

turbine làm việc với nhiệt giáng lớn phải ở tốc độ vòng cao. Phải đảm bảo các yêu



8



cầu về khí động học và cơ học khi gia cơng các thiết bị hợp kim chịu nhiệt khó gia

cơng.

Buồng đốt trong buồng đốt năng lượng liên kết hố học được giải phóng vào

khơng khí được hồ trộn đều đi vào turbine khí sinh cơng như dòng khí truyền

động. Q trình cháy trong buồng đốt có hiệu suất cao nhất với hệ số khơng khí

khoảng từ α=1,3-2,2. Q trình làm việc của buồng đốt Quá trình làm việc của

buồng đốt được xác định bởi cấu trúc buồng đốt và bởi những tình trạng vận hành.

Quá trình làm việc của buồng đốt bao gồm quá trình đốt cháy nhiên liệu, q trình

hồ trộn sản phẩm cháy với khơng khí, các điều kiện làm mát ống lửa, các điều kiện

khi phụ tải thay đổi và khi mở máy.



Hình 3.3: Buồng đốt độc lập

2.2.6.Cấu tạo turbine khí



Ngun lí sinh cơng trong tầng turbine khí khơng khác với tầng turbine hơi. Tuy

nhiên, tầng turbine khí làm việc với nhiệt độ cao hơn nhiều, còn áp suất khí thì lại

thấp. Do vậy lưu lương thể tích dòng khí thường khá lớn.

Nhiệt độ cao đòi hỏi các chi tiết như cánh quạt, trục… phải được chế tạo từ vật

liệu rất cao cấp. Kết cấu turbine phức tạp do phải tạo diều kiện làm mát các bộ phận

tiếp xúc với khí nóng. Do đó cần hạn chế số tần cơng tác tới mức ít nhất và chọn

kiểu tầng có khả năng làm việc với nhiệt giáng lớn nhất, đó là tầng xung lực.

Turbine được bố trí trực tiếp ngay sau buồng đốt, ở đây khơng có các van điều

chỉnh vì thế thiết bị trở nên đơn giản.

Khác với tần turbine hơi các góc biểu thị hướng vector tốc độ của dòng khí vào

hay ra khỏi tần turbine khí được tính theo hướng dọc trục. Q trình giãn nở của khí



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Thiết bị turbine khí

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×