Phần iI chương
5.1. chu trình nhiệt của thiết bị turbine khí
Khái niệm về thiết bị Turbine khí
Thiết bị Turbine khí là động cơ nhiệt trong đó hoá năng của nhiên
liệu đ ợc biến đổi thành nhiệt năng rồi thành cơ năng. Quá trình −
chuyển đổi năng l ợng trong động cơ này có thể thực hiện bằng −
những chu trình nhiệt động khác nhau
Ngày nay thiết bị Turbine khí đ ợc sử dụng rộng rãi trong vận tải −
(ngành hàng không, đ ờng sắt và đ ờng thuỷ), ngành năng l ợng, − − −
ngành vận chuyển dầu và khí đốt, ngành công nghiệp hoá học và luyện kim, trong các lĩnh vực mới nh năng l ợng hạt nhân, kỹ − −
Đặng Thành Trung- Khoa HTĐ- ĐH Điện Lực
Bài giảng môn CNSXĐ
Phần iI. chương v
5.1. chu trình nhiệt của thiết bị turbine khí
Khái niệm về thiết bị Turbine khí
Ưu điểm
Bố cục gọn
Tính cơ động vận hành cao, nh khả năng mở máy nhanh, −
thay đổi tải lớn
Vận hành không cần có n ớc hay yêu cầu cần n ớc rất ít− − Thời gian xây dựng nhanh
Nh ợc điểm−
Công suất giới hạn nhỏ hơn so với thiết bị hơi n ớc− Giá thành nhiên liệu cao
Giá thành vật liệu chi phí sản xuất cao hơn Khó sữa chữa
Đặng Thành Trung- Khoa HTĐ- ĐH Điện Lực
Bài giảng môn CNSXĐ
Phần iI. chương v
5.1. chu trình nhiệt của thiết bị turbine khí
Phân loại Turbine khí
Theo lĩnh vực sử dụng:
Dùng cho máy bay: Dùng năng lượng dòng khí và dùng cánh
quạt
Dùng trong công nghiệp: Số vòng quay không đổi ( Máy phát
điện ), số vòng quay thay đổi ( Động cơ, máy nén )… … Theo loại nhiên liệu sử dụng
Nhiên liệu khí
Nhiên liệu lỏng nhẹ Nhiên liệu lỏng nặng Nhiên liệu rắn
Đặng Thành Trung- Khoa HTĐ- ĐH Điện Lực
Bài giảng môn CNSXĐ
Phần iI. chương v
5.1. chu trình nhiệt của thiết bị turbine khí
Những chu trình Turbine khí thường dùng
Chu trình hở không dùng bộ trao đổi nhiệt Chu trình hở có trao đổi nhiệt
Đặng Thành Trung- Khoa HTĐ- ĐH Điện Lực
Bài giảng môn CNSXĐ
Phần iI. chương v
5.1. chu trình nhiệt của thiết bị turbine khí
Những chu trình Turbine khí thường dùng
Chu trình hở không dùng bộ trao đổi nhiệt
K- Máy nén, BĐ- Buồng đốt, T-Turbine khí, M-Động cơ điện, qv- nhiệt dẫn vào chu trình, qr- nhiệt dẫn ra, MP- Máy phát điện
Đặng Thành Trung- Khoa HTĐ- ĐH Điện Lực
Bài giảng môn CNSXĐ
Phần iI. chương v
5.1. chu trình nhiệt của thiết bị turbine khí
Những chu trình Turbine khí thường dùng
Chu trình hở không dùng bộ trao đổi nhiệt
Quá trình cháy nhiên liệu là quá trình cháy đẳng áp, máy nén K hút
không khí từ ngoài vào và nén đến áp suất yêu cầu rồi đ a vào buồng đốt − BĐ. Tại đây nhiên liệu đ ợc bơm nhiên liệu bơm vào buồng đốt qua vòi − phun. Sau đó nhiên liệu hỗn hợp cùng với không khí và bốc cháy, sản phẩm cháy đ ợc đ a vào Turbine khí dãn nở sinh công− −
Để đảm bảo đốt cháy nhiên liệu hoàn toàn và quá trình cháy xẩy ra mạnh
nhất thì nhiệt độ trong buồng đốt phải đ ợc giữ ở mức 1800-2000− 0K, vì vậy ở chu trình này chỉ có 20-40% l ợng không khí cần thiết đ ợc máy − − nén nén đến áp suất cao đ a vào buồng đốt để tham gia vào quá trình − cháy chủ động của nhiên liệu ở tropng buồng đốt BD, l ợng không khí − này gọi là không khí sơ cấp. Còn phần không khí còn lại (60-80%) đ ợc − đ a bổ sung thêm vào sau vùng cháy chủ động gọi là không khí thứ cấp − hay không khí làm mát. Bộ phận không khí này sau khi pha trộn với sản phẩm cháy sẽ làm giảm nhiệt độ của hỗn hợp chất khí tr ớc Turbine tới − giá trị cần thiết. Khi đó nhiệt độ cho phép của hỗn hợp khí vào Turbine nằm trong khoảng từ 900 đến 14000K, tuỳ thuộc vào điều kiện của độ tin cậy, tuổi thọ của các dãy cánh và loại nhiên liệu sử dụng.
Đặng Thành Trung- Khoa HTĐ- ĐH Điện Lực
Bài giảng môn CNSXĐ
Phần iI. chương v
5.1. chu trình nhiệt của thiết bị turbine khí
Những chu trình Turbine khí thường dùng
Chu trình hở không dùng bộ trao đổi nhiệt
Công suất sinh ra của Turbine một phần dùng để truyền động
cho máy nén, phần còn lại cấp cho hộ tiêu dùng nh chuyển −
thành năng l ợng điện trong máy phát điện−
Khi khởi động thiết bị Turbine khí cần dùng động cơ điện khởi
động, việc đốt cháy nhiên liệu đ ợc thực hiện nhờ bộ đánh lửa −
bằng điện đặt trong buồng đốt và chỉ thực hiện khi khởi động thiết bị
Ưu điểm của chu trình này là đơn giản, tính cơ động trong vận
hành cao, độ tin cậy tốt
Nh ợc điểm là hiệu suất t ơng đối thấp, công suất nhỏ 25 MW − −
Đặng Thành Trung- Khoa HTĐ- ĐH Điện Lực
Bài giảng môn CNSXĐ
Phần iI. chương v
5.1. chu trình nhiệt của thiết bị turbine khí
Những chu trình Turbine khí thường dùng
Chu trình hở có đổi nhiệt
K- Máy nén, BĐ- Buồng đốt, T-Turbine khí, M-Động cơ điện, qv- nhiệt dẫn vào chu trình, qr- nhiệt dẫn ra, MPG- Máy phát điện
Đặng Thành Trung- Khoa HTĐ- ĐH Điện Lực
Bài giảng môn CNSXĐ
Phần iI. chương v
5.1. chu trình nhiệt của thiết bị turbine khí
Những chu trình Turbine khí thường dùng
Chu trình hở có trao đổi nhiệt
Một ph ơng pháp nổi bật để nâng cao hiệu suất là dùng bộ −
trao đổi nhiệt, trong đó một phần nhiệt của khí thải đ ợc truyền −
cho không khí nén tr ớc khi vào buồng đốt−
Ưu điểm của chu trình này là đơn giản, rẻ tiền trong việc cấp
n ớc làm mát và có hiệu suất cao và biến thiên hiệu suất với độ −
dốc nhỏ ở những chế độ non tải
Nh ợc điểm là công suất riêng nhỏ, trọng l ợng lớn và tốn − −
Đặng Thành Trung- Khoa HTĐ- ĐH Điện Lực
Bài giảng môn CNSXĐ
Phần iI. chương v
5.1. chu trình nhiệt của thiết bị turbine khí
Những chu trình Turbine khí thường dùng
Chu trình kín
1.Máy nén cao áp, 2. Buồng đốt, 3. Turbine cao áp, 4. Turbine hạ áp, 5. Máy nén hạ áp, 6. Máy phát, 7. Bộ làm mát KK
Đặng Thành Trung- Khoa HTĐ- ĐH Điện Lực
Bài giảng môn CNSXĐ
Phần iI. chương v
5.1. chu trình nhiệt của thiết bị turbine khí
Những chu trình Turbine khí thường dùng
Chu trình kín
Chu trình là chu trình phối hợp hơi và khí với quá trình đốt cháy
bổ sung. Để nâng cao hiệu suất và công suất riêng ng ời ta kết −
hợp chu trình khí có nhiệt độ làm việc cao với chu trình hơi có nhiệt độ làm việc trung bình. Sản phẩm cháy sau khi ra khỏi Turbine khí, tiếp cho qua đ ờng dẫn vào lò hơi, n ớc trong lò − −
hơi nhận nhiệt và bốc hơi thành hơi quá nhiệt và quay Turbine hơi. Ưu điểm của ph ơng pháp này là tận dụng đ ợc nhiệt − −
l ợng và nâng cao hiệu suất của toàn nhà máy, yêu cầu diện −
tích làm mát ít hơn hệ thống Turbine hơi, nh ng khi vận hành −
phức tạp hơn.
Chu trình hỗn hợp khí và hơi có đốt bổ sung
M-Độngcơ khởi động, K-Máy nén không khí, T1và T2- Turbine khí, T3- Turbine hơi,
Đặng Thành Trung- Khoa HTĐ- ĐH Điện Lực
Bài giảng môn CNSXĐ
Phần iI. chương v