Les turbines à vapeur sont une des technologies les plus polyvalents et les plus anciens Prime Mover encore en production générale utilisée pour entraîner un générateur ou machines mécaniques. La production d'électricité grâce à des turbines à vapeur a été en usage pendant près de 100 ans, quand ils ont remplacé les moteurs alternatifs à vapeur en raison de leur efficacité et des coûts inférieurs. La plupart de l'électricité produite aux États-Unis aujourd'hui est produite par des centrales à turbines à vapeur classiques. La capacité des turbines à vapeur peut varier de 50 kW à plusieurs centaines de MW pour les grandes centrales électriques d'utilité. Les turbines à vapeur sont largement utilisés pour les applications de cogénération aux États-Unis et en Europe.
Contrairement à turbine à gaz et alternatif systèmes de cogénération de moteur où la chaleur est un sous-produit de la production d'électricité, les turbines à vapeur produisent normalement de l'électricité en tant que sous-produit de la chaleur (vapeur) génération. Une turbine à vapeur est captif à une source de chaleur séparée et ne convertit pas directement du carburant à l'énergie électrique. L'énergie est transférée à partir de la chaudière à la turbine par l'intermédiaire de la vapeur à haute pression qui, à son tour alimente la turbine et le générateur. Cette séparation des fonctions permet turbines à vapeur pour fonctionner avec une grande variété de combustibles, allant du gaz naturel propre aux déchets solides, y compris tous les types de charbon, bois, déchets de bois et sous-produits agricoles (bagasse, noyaux de fruits et balles de riz). Dans les applications de cogénération, la vapeur à basse pression est extraite de la turbine à vapeur et utilisé directement dans un processus ou pour le chauffage urbain, ou il peut être converti en d'autres formes d'énergie thermique, y compris l'eau chaude ou froide.
Cette turbines offrent un large éventail de modèles et de la complexité de faire correspondre l'application souhaitée et / ou spécifications de performance. Turbines à vapeur pour service public peuvent avoir plusieurs enveloppes de pression et les caractéristiques de conception complexes, tous conçus pour maximiser l'efficacité de la centrale. Pour les applications industrielles, ce turbines sont généralement de plus simple boîtier design unique et moins compliqué pour fiabilité et de coûts raisons. CHP peut être adapté à la fois utilitaire et la conception des turbines industrielles.
Alors que les turbines à vapeur se sont des prix compétitifs par rapport aux autres types de moteurs, les coûts des systèmes de cogénération à turbine chaudière / vapeur complètes sont relativement élevés sur une base par kW de capacité en raison de leur faible puissance pour chauffer rapport; les coûts de la chaudière, la manutention du combustible et globale que les systèmes; et la nature de la coutume de la plupart des installations. Ainsi, cette turbines sont bien adaptés à oyen et applications industrielles et institutionnelles de grande envergure où les combustibles peu coûteux, tels que le charbon, la biomasse, les déchets solides et divers sous-produits (par exemple, des copeaux de bois, etc), raffinerie de pétrole résiduel, et de raffinerie gaz sont disponibles. En raison du coût relativement élevé du système, y compris la chaudière, système de manutention du combustible, d'un condenseur, tour de refroidissement, et la pile de nettoyage de gaz, facteurs de capacité annuels élevés sont nécessaires pour permettre une reprise raisonnable du capital investi.
Applications industrielles et de cogénération
systèmes de cogénération à base de turbine à vapeur sont principalement utilisés dans les procédés industriels où des combustibles solides ou déchets sont facilement disponibles pour l'utilisation de la chaudière. Dans les applications de cogénération, Ceci est extraite de la turbine et utilisé directement dans un processus ou pour le chauffage urbain, ou il peut être converti en d'autres formes d'énergie thermique, y compris l'eau chaude ou d'eau froide. La turbine peut entraîner un générateur ou de l'équipement électrique, comme les pompes d'eau d'alimentation chaudière, pompes de procédé, des compresseurs d'air et les refroidisseurs de réfrigération. Turbines, moteurs industriels sont presque toujours une machine unique de boîtier, soit en une seule étape ou en plusieurs étapes, la condensation ou sans condensation selon les conditions et la valeur de la vapeur. Cette turbines peuvent fonctionner à une seule vitesse pour entraîner un générateur électrique ou fonctionner dans une plage de vitesse à entraîner un compresseur de réfrigération. Pour les applications non-condensation, il est évacué de la turbine à une pression et une température suffisantes pour l'application de chauffage CHP.
systèmes de turbine à vapeur sont très couramment dans les usines de papier car il est habituellement une variété de combustibles résiduaires de déchets de bois de récupération de la liqueur noire. Les usines chimiques sont la Moset prochaine utilisateur industriel commun de ces turbines suivis par les métaux primaires. Il existe une variété d'autres applications industrielles, notamment de l'industrie alimentaire, en particulier des moulins à sucre. Il existe des applications commerciales ainsi. Beaucoup d'universités ont alimentée au charbon de cogénération de production d'énergie avec des turbines à vapeur. Certaines de ces installations sont le mélange de la biomasse afin de réduire leur impact environnemental.
Combinées Centrales électriques à cycle
La tendance dans la conception de la centrale est le cycle combiné, qui intègre une turbine dans un cycle creux avec une turbine à gaz. La vapeur produite dans la récupération de chaleur du générateur (HRSG) de la turbine à gaz est utilisée pour actionner une turbine pour produire de l'électricité supplémentaire et d'améliorer l'efficacité du cycle. Un type de cette turbine extraction condensation peut être utilisé dans des cycles combinés et être conçu pour les applications de cogénération. Il ya beaucoup de grandes centrales électriques à cycle combiné indépendants fonctionnant au gaz naturel qui fournissent l'énergie au réseau électrique et de la vapeur à un ou plusieurs clients industriels.
District Heating Systems
Il ya beaucoup de villes et campus universitaires qui ont des systèmes de chauffage urbain à vapeur où l'ajout d'une turbine entre la chaudière et le système de distribution peut être une application intéressante. Souvent, la chaudière est capable de produire de la vapeur moyenne pression, mais le système de distribution doit seulement faible ps. Dans ces cas, la turbine produisant de l'électricité en utilisant de la vapeur à pression plus élevée, et évacue la vapeur à basse pression dans le système de distribution.
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