http://www.ietbrno.euKolejní 2906/4612 00 Brno
Vysoké učení technické v BrněFakulta elektrotechniky a komunikačních technologiíInstitut experimentálních technologií
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Vysoké učení technické v BrněFakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Ing. Petr Hill, MBA
Parní turbíny a jejich aplikace
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Agenda• Úvod• Základy termodynamiky a oběhů• Co je to elektrárna
– Trendy
• Parní turbína a její konstrukce • Aplikace
– Solární elektrárny– Spalovny odpadů a biomasy– Mechanické pohony – Offshore, FPSO– Kombinovaná výroba elektřiny a tepla
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
O energii
• Růst spotřeby energie – růst populace– dostupnost zdrojů
• Transport paliv a energie
• Vlivy na životní prostředí
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Základy termodynamiky
• Energie se nemění
• Entropie neustále roste
Clausius 1865
1.Zákon termodynamiky
Energie se nedá vytvořit nebo zničit
2. Zákon termodynamiky
Kvalita energie klesá při každém užití v procesu
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Carnotův cyklus
• Carnotův cyklus se používá pro srovnávání kvality cyklů reálných
• Jeho tepelná účinnost je dána rovnicí
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
1
2
211
212211
1
21 1)(*
)(*)(*
T
T
ssT
ssTssT
q
qqT
Te
mp
era
ture
K
Enthropy kJ/kgK
q1
q2
T1
T2
s1 s2
• Elektrárna slouží k přeměně druhu energie
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
:
energie v palivu tepelná energie
mechanickáenergie
elektrická energie
Kotel Turbína Generátor
Princip elektrárny s parní turbínou
Schéma oběhu v elektrárně
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Napájecí čerpadlo
Kondenzátor
Generátor páry
Parní turbína
Elektrárna s parní turbínou
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Clausius-Rankinův oběh
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
1
3
4
2
←
~
12
3
4
5
5
Turbína s přihříváním
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
1
3
4
7
2
←
~
12
34
56
5
6
7
100 %
42 %
8 %
6 %
2 %
42 %
ST
Kondenzátor
Ztráty kotle a potrubí
Ztráty
turbíny
Ztráty
generátoru
Paroplynový oběh
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
HRSG
←
~T
em
pe
ratu
re
K
Enthropy kJ/kgK
~
Komínové ztráty
100 %
GT 37 %
ST 22%
8 %
ST,GT, HRSG ztráty
31 %
2 %
Kondenzátor
Možnosti zlepšování oběhu
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
• zlepšování termodynamické účinnosti turbíny
• zvyšování vstupního tlaku
• zvyšování vstupní teploty
• snižování výstupního tlaku
• přihřívání
• regenerace
• paroplynový cyklus
Růst účinnosti elektráren
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Parní turbína – její návrh
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
H
P = Q Had η
Had
E = m H
Energie obsažená v páře je úměrná množství páry a velikosti entalpie - tepelným obsahem
Parní turbína a její hlavní části
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Přední ložiskový stojan
Zadní ložiskový
stojan
Rotor s oběžnými lopatkami
Turbínová skříň
Nosič lopatek
Ventilová komora
Výstupní hrdlo
Odběr
Parní turbína s rovnotlakým lopatkováním
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
IA
Parní turbína s přelakovým lopatkovním
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Příležitost využití solární energie
• 1984 – 14 MW
• 1990 - 80 MW
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Schéma solární elektrárny
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Speciality solárních elektráren
• Specifické parametry a jejich stabilita– Olej 1-3 bar/390OC – Pára 100 bar/390OC-550OC
• Denní starty
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Spalování odpadu a biomasy
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
• Speciální provozní podmínky :– Nestabilní vstupní parametry– Eroze posledních stupňů– Špatné podmínky pro najetí při
využívání vzduchových kondenzací
Spalování odpadu a biomasy
• Projekt v Brně – SAKO IN
VE
ST
ICE
DO
RO
ZV
OJE
VZ
DĚ
LÁV
ÁN
Í
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
SST- 300 - V56
• Výkon : 22,7 MW
• Vstupní pára : 38 bar a , 397 °C,
115t/h
• Regulovaný odběr : 11,5bar,
88,3t/h
• Neregulovaný odběr : 1,97bar,
10,4t/h
• Vakuum: 0,12bar a
Mechanické pohony
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Speciální provozní podmínky :– Proměnné otáčky – Požadavky na spolehlivost
= požadavky dle speciálních norem – API
Typické aplikace:- Napájecí čerpadla v elektrárně- Kompresory v petrochemii - Dmychadla v hutích
FPSO, Offshore aplikace • FPSO - Floating Production,
Storage and Offloading• FLNG – Floating Liquified Natural
Gas
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
up to 1000m depth of sea
up to 300m depth of sea
FPSO, Offshore aplikace
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Speciální provozní podmínky :• Mořské prostředí• Green water • Naklánění a naklápění• Omezená obsluha a údržba
= speciální kontejnerové řešení
klasifikace pro „marine“
Parní turbíny pro teplárenství
• Porovnání individuální výroby elektřina a tepla s kogenerací – kombinovanou výrobou
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Turbíny pro kogeneraci Odběrové s možností
čisté výroby elektrické energie
S topným výměníkem pro efektivní výrobu tepla
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Parní turbíny pro teplárenství
Shrnutí aplikací turbín• Elektrárny
– Klasické uhelné– Atomové– Paroplynové– Solární
• Průmyslové aplikace – Hutě, cukrovary, papírny– Spalování biomasy a odpadů– Petrochemie
• Procesní pohony • Offshore, FPSO
– Kombinovaná výroba elektřiny a tepla
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
http://www.ietbrno.eu
Kolejní 2906/4612 00 Brno
Vysoké učení technické v BrněFakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Tel.: 541 149 510Fax: 541 149 512e-mail: [email protected]
Děkuji za pozornost
INV
ES
TIC
E D
O R
OZ
VO
JE V
ZD
ĚLÁ
VÁ
NÍ
Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
