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20 explications de termes professionnels pour la turbine à vapeur industrielle (III)
Créé le 11.06
Un guide pratique des systèmes de refroidissement, de l'intégration de la vapeur et de l'évaluation des performances
La sélection d'une turbine à vapeur industrielle nécessite de comprendre comment elle interagit avec l'installation environnante. Les conditions de refroidissement, la récupération d'eau, la demande de vapeur de procédé et la vérification des performances influencent toutes la réussite d'un projet.
Le troisième article de la série terminologique YTS explique 20 termes supplémentaires qui aident les propriétaires d'installations, les ingénieurs et les équipes d'approvisionnement à évaluer les installations complètes de turbines à vapeur.
1. Condenseur de surface à vapeur
Un condenseur de surface à vapeur convertit la vapeur d'échappement de la turbine en eau liquide en transférant la chaleur à travers les parois des tubes vers l'eau de refroidissement.
La vapeur et l'eau de refroidissement restent séparées pendant le fonctionnement normal. Cette disposition permet de récupérer le condensat tout en fournissant le puits de chaleur à basse pression requis par une turbine à condensation. La propreté des tubes, les conditions de l'eau de refroidissement et l'élimination de l'air affectent ses performances.
2. Condenseur à air — ACC
Un condenseur à air condense la vapeur d'échappement de la turbine à l'intérieur de tubes à ailettes, en utilisant l'air ambiant pour évacuer la chaleur.
Un ACC sec direct évite la demande d'eau d'évaporation associée à une tour de refroidissement humide. Ses performances dépendent de la température de l'air ambiant, du débit d'air et des conditions d'installation. Un temps chaud et une recirculation d'air défavorable peuvent augmenter la pression de condensation.
3. Tour de refroidissement
Une tour de refroidissement rejette la chaleur de l'eau de circulation vers l'atmosphère, principalement par évaporation dans une tour humide.
Pour une installation de turbine refroidie à l'eau, il refroidit l'eau revenant du condenseur. Sa spécification doit identifier le débit d'eau, la charge thermique, la température humide de l'air entrant et la température requise de l'eau froide. Ces conditions établissent une base significative pour la sélection de l'équipement.
4. Système d'eau de circulation
Le système d'eau de circulation transporte l'eau de refroidissement entre le condenseur et les équipements de rejet de chaleur de l'usine ou la source d'eau.
Il comprend les pompes, la tuyauterie, les vannes et les équipements associés pertinents. Sa capacité de débit et sa résistance hydraulique influencent le fonctionnement du condenseur et la puissance de pompage. L'eau de refroidissement doit être distinguée des condensats, qui appartiennent au circuit eau-vapeur.
5. Système d'extraction d'air du condenseur
Un système d'extraction d'air extrait l'air et les autres gaz non condensables du condenseur.
L'accumulation de gaz peut nuire au transfert thermique et augmenter la pression de service. Les éjecteurs à jet de vapeur et les pompes à vide à anneau liquide sont des solutions courantes. La sélection doit distinguer la charge d'évacuation initiale de la charge d'élimination continue des gaz pendant le fonctionnement normal.
6. Bâche à eau
La bâche à eau est l'espace ou le récipient de collecte qui reçoit le condensat du condenseur.
Il fournit un inventaire de liquide contrôlé pour le système de condensats en aval. Son niveau doit convenir à la fois au fonctionnement du condenseur et aux exigences des pompes. La capacité du bâche à eau chaude, l'instrumentation de niveau et les raccordements d'appoint font partie de la spécification du package condenseur.
7. Pompe d'extraction des condensats — CEP
Une pompe d'extraction des condensats transfère l'eau du puits chaud du condenseur vers le système de condensats ou d'eau d'alimentation en aval.
Comme elle aspire l'eau d'un environnement à basse pression, les conditions d'aspiration nécessitent une attention particulière. La configuration de la pompe doit fournir une hauteur d'aspiration adéquate et des marges de fonctionnement appropriées afin de limiter la cavitation et de maintenir un transfert de condensats fiable.
8. Désaérateur
Un désaérateur élimine les gaz dissous, en particulier l'oxygène, de l'eau d'alimentation de la chaudière.
Dans un dégazeur thermique, le chauffage et le contact vapeur-eau libèrent des gaz, qui s'échappent par un évent contrôlé. Le dégazage contribue à réduire la corrosion dans le circuit d'eau et de vapeur. Il fonctionne en complément du programme de traitement des eaux de l'installation plutôt que de remplacer tout conditionnement chimique.
9. Pompe d'alimentation de chaudière — BFP
Une pompe d'alimentation de chaudière élève l'eau traitée à la pression nécessaire pour son introduction dans la chaudière.
Sa pression de refoulement doit vaincre la pression de la chaudière et les pertes dans le circuit d'alimentation. Le débit requis, la température de l'eau, les conditions d'aspiration et la plage de fonctionnement influencent le choix. La pompe d'alimentation de chaudière assure un service de pression différent de celui de la pompe d'extraction des condensats.
10. Poste de détente et de désurchauffe — PRDS
Un PRDS ajuste la pression et la température de la vapeur pour répondre aux exigences en aval.
La réduction de pression s'effectue au moyen d'une vanne de régulation. La désurchauffe utilise généralement une injection d'eau contrôlée, l'eau injectée s'évaporant dans la vapeur. Un fonctionnement réussi dépend d'un mélange adéquat, d'une distance d'évaporation suffisante, de la qualité de l'eau et de la plage de fonctionnement requise.
11. Système de contournement de turbine
Un contournement de turbine offre une voie alternative pour la vapeur autour de la turbine.
Selon la configuration de l'installation, il peut alimenter un collecteur de vapeur de procédé ou décharger vers un système de condenseur conçu de manière appropriée. Il peut contribuer au démarrage, à l'arrêt ou à la continuité de l'alimentation en vapeur de procédé. La capacité requise et le conditionnement pression-température doivent correspondre au service de contournement prévu.
12. Accumulateur de vapeur
Un accumulateur de vapeur stocke de l'énergie thermique pour aider à équilibrer les écarts à court terme entre l'offre et la demande de vapeur.
Une conception courante stocke de l'eau chaude sous pression. Lorsque la pression chute pendant la décharge, une partie de l'eau se transforme instantanément en vapeur. Cela peut aider à répondre à des charges intermittentes, telles que le traitement par lots, mais la capacité de stockage et la variation de pression admissible déterminent le soutien disponible.
13. Générateur de vapeur à récupération de chaleur — HRSG
Un HRSG produit de la vapeur en récupérant la chaleur d'un flux de gaz chaud, généralement les gaz d'échappement d'une turbine à gaz.
La vapeur récupérée peut alimenter une turbine à vapeur, un procédé industriel ou les deux. La chaleur d'échappement disponible et les conditions de vapeur requises déterminent le régime de conception. Certaines installations utilisent également une combustion d'appoint lorsque le système est conçu pour cela.
14. Diagramme de bilan thermique — HBD
Un diagramme de bilan thermique montre les principaux flux d'énergie et de masse à travers une installation de turbine à vapeur.
Il identifie généralement les débits de vapeur et d'eau, les pressions, les températures et les enthalpies aux points importants. Il relie le fonctionnement de la turbine à la fourniture de vapeur de procédé, à la récupération des condensats et au rejet de chaleur. Chaque diagramme représente un cas de fonctionnement donné, de sorte qu'un seul diagramme ne peut pas décrire toutes les conditions de charge possibles.
15. Taux de chaleur
Le taux de chaleur exprime l'énergie thermique nécessaire pour produire une unité d'énergie électrique, généralement en kJ/kWh.
Une valeur plus faible indique une moindre consommation de chaleur par unité d'électricité lorsque les limites de calcul sont équivalentes. La spécification doit préciser si elle décrit le cycle de la turbine ou l'installation complète. Pour la cogénération, le traitement de la chaleur utile de procédé doit également être convenu.
16. Performance à charge partielle
La performance à charge partielle décrit le comportement de l'équipement en dessous de sa puissance nominale.
Il peut inclure des variations de consommation d'énergie, de pertes de vannes, de capacité d'extraction, de demande de refroidissement et de consommation auxiliaire. Une machine sélectionnée uniquement pour son point nominal peut ne pas offrir le meilleur résultat annuel. La performance doit donc être évaluée aux charges que l'installation prévoit d'utiliser le plus souvent.
17. Taux de montée en charge
Le taux de montée en charge décrit la rapidité de variation de la puissance de la turbine, généralement exprimé en MW/min ou en pourcentage de la puissance nominale par minute.
Le taux admissible dépend de l'état thermique de la machine, des limites mécaniques, de l'alimentation en vapeur et du mode de fonctionnement. Une capacité annoncée pour une unité entièrement chaude ne doit pas être automatiquement appliquée lors d'un démarrage à froid.
18. Charge minimale continue
La charge minimale continue est la puissance la plus faible autorisée pour un fonctionnement soutenu dans des conditions spécifiées.
Ses limites peuvent refléter les exigences de débit de vapeur, la température d'échappement, le comportement des aubes, l'intégration des procédés ou d'autres considérations de conception. Elles doivent être définies pour la configuration de fonctionnement réelle. La capacité de traverser brièvement une condition de faible charge n'établit pas l'aptitude à un fonctionnement continu dans ces conditions.
19. Courbes de correction des performances
Les courbes de correction des performances tiennent compte de l'effet des conditions de fonctionnement différentes des conditions de référence convenues.
Par exemple, des changements dans les conditions d'entrée ou la pression du condenseur peuvent modifier la puissance mesurée. Des corrections appropriées permettent de comparer les résultats sur une base cohérente. Les courbes doivent s'appliquer à l'équipement et à la méthode d'essai spécifiques ; elles n'améliorent pas le fonctionnement réel mesuré de la machine.
20. Essai de réception des performances
Un test de réception des performances détermine si un équipement répond aux exigences de performance contractuelles convenues.
Il nécessite une délimitation définie de l'équipement, des instruments appropriés, des conditions d'essai contrôlées et une procédure de calcul convenue. L'incertitude de mesure et les corrections autorisées doivent être prises en compte. Le contrat doit identifier la procédure d'essai applicable, les grandeurs garanties et les critères d'acceptation avant la réalisation des essais.
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