Soutenance mémoire
Production d’électricité
Présentation de la centrale de TERGA :
Dés son indépendance, en 1962, l’Algérie avait déjà opté pour le développement du secteur de l’électricité. La charte nationale en 1976, annonça la volonté de généralisation de l’électrification des ménagers à travers tout le territoire national. Jusque là, l’entreprise Sonelgaz détenait le monopole sur la production, le transport, la distribution de l’électricité ainsi que le transport et la distribution du gaz. Mais, la nouvelle loi n° 02-01 du 05 février 2002 relative à l’électricité et à la distribution du gaz par canalisation a donné le coup d’envoi de la réorganisation du secteur, dominé par l’entreprise publique Sonelgaz. La réorganisation de Sonelgaz s’est achevée avec la création de la société holding « Sonelgaz » ainsi que l’ensemble de ses filiales. Sonelgaz est aujourd’hui érigé en Groupe industriel composé de 35 filiales et 5 sociétés en participation. Les filiales métiers de base assurent la production, le transport et la distribution de l’électricité ainsi que le transport et la distribution du gaz par canalisations.
La production électrique algérienne repose sur les combustibles fossiles (99,6%) (Le gaz est utilisé dans des centrales thermiques à vapeur, à gaz, ainsi que dans les centrales à gaz et à vapeur appelées centrales à cycle combiné). Les sources renouvelables assurent le complément et se répartissent entre l’hydroélectricité (0,4% du total) et le solaire (0,01% du total). [2] . A noter que de 2001 à 2011, la capacité de production d’électricité est passée de 5 600 MW à 11 389 MW, soit un taux d’évolution de 51% en dix ans est de 2011 a 2013 la capacité » de production est passée de 11 389 MW a 15 160 GW [2]. Le parc de production national est constitué des centrales électriques de la Société Algérienne de Production de l’Électricité (SPE), et des sociétés en partenariat, à savoir:
•Kahrama Arzew mise en service fin 2005 ;
•Shariket Kahraba Skikda « SKS » mise en service en 2006 ; •Shariket Kahraba Berrouaghia « SKB » (Médéa) mise en service en 2007;
•Shariket Kahraba Hadjret Ennouss « SKH » mise en service en 2009.
Turbine à Vapeur :
La turbine à vapeur est conçue pour être utilisée avec une turbine à gaz au sein d’une centrale électrique à cycle combiné. Le débit massique provenant de la chaudière de récupération (HRSG), comprenant un débit haute pression (HP), à pression intermédiaire (PI) et basse pression (BP) alimente la turbine à vapeur. Cette unité à un arbre, possédant un alternateur commun situé entre les turbines à gaz et à vapeur, permet d’obtenir des dimensions de bâti de machine avantageuses. La Turbine à vapeur Alstom, de type DKYZZ2-1N41BA, possède deux corps, trois pressions, et une resurchauffe. Le premier corps comporte l’étage haute pression (HP) et le deuxième corps de la turbine se compose des étages moyenne pression (MP) et basse pression (BP). Le corps MP/BP est à double flux [9]. Les deux rotors des corps HP et MP/BP sont liées entre eux par un accouplement rigide. Le rotor HP est également lié à l’embrayage par un accouplement rigide. La vapeur est admise dans les corps HP et MP au travers des organes d’admission incluant les vannes d’arrêt et de contrôle. L’admission HP est réalisée par un bâti dans lequel les vannes sont montées en série, et l’admission MP utilise deux bâtis où les vannes d’arrêt et les vannes de contrôle sont entièrement intégrées dans le même corps sphérique bridé au corps externe MP [9]. La vapeur vive HP, régulée par une vanne d’arrêt et une vanne de contrôle, entre dans le corps HP et se détend jusqu’à la pression de la vapeur à resurchauffer. La vapeur à resurchauffer est mélangée avec la vapeur MP produite par la chaudière de récupération avant d’être resurchauffée dans la chaudière de récupération. La vapeur BP entre dans la turbine à travers une vanne d’arrêt et une vanne de contrôle. La vapeur issue du corps échappement BP de la turbine est envoyée au condenseur [9].
•Circuit eau / vapeur pour la haute pression : l’eau d’alimentation HP pénètre dans le HRSG au niveau de l’économiseur HP, et passe ensuite par les économiseurs HP (6 économiseurs), Après quitte les économiseurs. L’eau pénètre dans le ballon de vapeur HP par un orifice d’admission d’eau d’alimentation et elle continue vers l’évaporateur HP. La circulation naturelle est maintenue dans l’évaporateur HP par le biais d’une tuyauterie de descente, qui dirige l’eau venant du ballon vers les collecteurs inférieurs de l’évaporateur par les manifolds de distribution. De la vapeur est générée qui chemine vers le haut dans les tubes de l’évaporateur. Le mélange saturé eau/vapeur passe des tubes collecteurs supérieurs de l’évaporateur HP vers le ballon de vapeur HP par les colonnes montantes. L’extraction de l’humidité du mélange saturé eau/vapeur à l’intérieur du ballon HP est fait au moyen d’un déflecteur de caisse à eau (1er étage de la séparation) et par un coalesceur de type à ailettes ou en maille un sécheur en tôle ondulée (2ème étage de la séparation) situé dans la section supérieure du ballon.
La vapeur saturée sortant en haut du ballon de vapeur HP par les sorties de vapeur saturée passe par le Surchauffeur HP. Après avoir quitté le Surchauffeur HP , la vapeur se combine à la vapeur revenant du refroidisseur de la TG et passe ensuite par le Surchauffeur HP 2 et par le Surchauffeur HP 1 . Après la vapeur passe ensuite par le désurchauffeur HP et dans le collecteur de vapeur HP principal, L’extraction OTC de l’eau du refroidisseur de la TG est prise de la conduite d’eau d’alimentation HP en amont de l’économiseur HP. L’eau continue vers le refroidisseur de la TG. Il y a une extraction OTC d’eau froide prise de la conduite d’eau alimentaire HP en amont de la vanne l’eau se mélange à l’extraction OTC du refroidissement de la TG. L’extraction du refroidissement de la TG pour l’eau froide est normalement fermée et elle est manuellement ouvert si la température d’extraction OTC est trop élevée. La prise d’eau de désurchauffe HP est en aval de l’économiseur HP [11].
•Circuit eau / vapeur pour la moyenne pression : L’eau alimentaire MP/BP pénètre dans le HRSG au niveau de l’économiseur MP/BP, L’eau passe alors dans l’économiseur MP/BP et elle est divisée en deux circuits, un pour la BP et l’autre pour la MP. L’eau alimentaire MP passe par l’économiseur MP, l’eau alimentaire pénètre dans le ballon de vapeur MP par une tuyère d’admission. Ce débit continu vers l’Évaporateur MP La circulation naturelle est maintenue dans l’évaporateur MP par le biais d’une tuyauterie de descente, qui transfère l’eau du ballon aux collecteurs inférieurs de l’évaporateur par les manifolds de distribution. De la vapeur est générée et elle chemine vers le haut dans les tubes de l’évaporateur. Le mélange saturé eau/vapeur passe des tubes collecteurs supérieurs de l’évaporateur MP vers le ballon de vapeur MP par les tuyauteries montantes. La séparation de l’humidité du mélange saturé eau/vapeur à l’intérieur du ballon MP est fait au moyen d’un déflecteur de caisse à eau (1er étage de la séparation) et par un coalesceur de type à ailettes ou en maille (2ème étage de la séparation) situés dans la section supérieure du ballon. La vapeur saturée sortant par le ballon de vapeur MP puis passe par le Surchauffeur MP 1, la vapeur pénètre ensuite dans le collecteur de vapeur de la sortie MP Cette vapeur se combine alors à la vapeur resurchauffée froide. La prise d’eau alimentaire MP au désurchauffeur du resurchauffeur est en aval de l’économiseur MP, Après s’être combinée avec la vapeur MP, la vapeur resurchauffée pénètre dans le HRSG au niveau du Resurchauffeur 2 La vapeur passe ensuite à travers le Resurchauffeur 1 et le Désurchauffeur du resurchauffeur et sort enfin vers la conduite de vapeur de la sortie de resurchauffe [11].
CONCLUSION
La grande puissance, le bon fonctionnement ainsi que les hautes performances des turbines à gaz font d’elles un des moyens les plus sollicités pour la production d’électricité. La réalisation de ce mémoire nous a permis d’enrichir nos connaissances sur les turbines à gaz, à vapeur et sur le cycle combiné. Durant l’élaboration de ce sujet, nous sommes arrivés à faire l’étude analytique et thermo-énergétique de la machine thermique, cette études nous as montré que :
– le cycle combiné gaz-vapeur est la meilleur combinaison qui permettre d’attendre de plus haut puissance et des rendements élevée. – l’utilisation du réchauffage dans la turbine a gaz et une chaudière a 3 niveaux de pression pour la turbine a vapeur, augment les performances du cycle combiné. – les performances de la turbine a gaz (et du cycle combiné) sont influencées par les conditions ambiant et en particulier la température qui varie considérablement durant les différentes saisons. – l’injection de brouillard est une technique pour diminuer le travail consommé par le compresseur et augmenté le débit massique de fluide moteur, alors sont utilisation augmente le rendement et la puissance du cycle. – l’étude thermodynamique seule n’est pas suffisante pour prendre la décision d’appliqué la technique d’injection de brouillard, mais l’étude économique et environnemental est obligatoire avant de passer a des tests sur site.
Finalement, nous souhaitons que ce mémoire sera développé par d’autre étudiants, qui vont s’intéresser à la combinaison de l’injection de brouillard et l’injection de vapeur dans la chambre de combustion pour améliorer les performances de la turbine à gaz et du cycle combiné.
|
Table des matières
Liste des figures et tableaux
Nomenclature
Introduction générale
Chapitre – I : Présentation de la centrale de TERGA
I .1 – Introduction
I .2 – Centrale à cycle combiné TERGA 3 x 400 MW
I .3- Principales caractéristiques des équipements de la centrale
3.1- Production d’électricité
3.2- Consommation spécifique
3.3- Combustible
I .4 – Composants et systèmes des auxiliaires :
4.1 – Système de refroidissement
4.2 – Système de refroidissement en circuit fermé
4.3 – Unité d’électrochlorination
4.5 – Système d’alimentation en eau
4.6 – Système de traitement chimique
4.7 – Système de surveillance des émissions de fumée
4.8 – Système d’alimentation en combustible
4.9 – Système des eaux usées
4.10 – Système de nettoyage continu du condenseur
4.11 – Station d’air comprimé
4.11 – Equipements de protection contre les incendies
4.12 – Transformateurs élévateurs de tension de l’alternateur
4.13 – Distribution Electrique
4.14 – Black Start
4.15 – Système numérique de contrôle commande de la centrale (SNCC)
II .5 – Conclusion
Chapitre II : Présentation du Turboalternateur de la centrale de TERGA
II .1 – Introduction
II .2 – Composants principaux de turboalternateur
2.1 – Turbine à gaz
2.1.1- Système d’admission d air
2.1.2- Compresseur à air MBA80
2.1.3- Chambre de combustion EV, MBM10
2.1.4- Turbine haute pression MBA10
2.1.5- Chambre de combustion SEV MBM20
2.1.6- Turbine basse pression MBA30
2.1.7- Système d’échappement
2.1.8- Arbre rotor, MBA01 HB100
2.1.9- Paliers MBD
2.1.10- Corps :
2.2.11- Déférents systèmes de GT26
II .2.2 – Alternateur
II .2.3 – Embrayage auto-commutable synchrone entre la Turbine a Vapeur et l’Alternateur
II .2.4 -Turbine à Vapeur
2.4 .1- Ligne d’arbres
2.4.2 – Cycle eau /vapeur de la turbine a vapeur
2.4.3- Groupes principaux de la turbine à vapeur
2.4.4-Conception de la turbine a vapeur
2.4.5- Fiche technique
II .3 – Composent principaux de Cycle eau-vapeur
II .3.1- Chaudière de récupération
3.1.1- Définition HRSG
3.1.2- Fonctionnement
II .3.2 – Condenseur
II .3.3 – Pompes d’extraction des condensats
II .3.4 – Bâche alimentaire / Dégazeur
II .4 – Systèmes auxiliaires de Turboalternateur
II .4 .1 – Système de refroidissement et d’étanchéité
4.1.1- Fonction du système de refroidissement et d’étanchéité
4.1.2- Composants du système de refroidissement et d’étanchéité
II .4 .2 – Système d’huile de graissage
4.2.1- Fonction du système d’huile de graissage
II .4 .3 – Système d’huile de soulèvement
4.3.1- Fonction du système d’huile de soulèvement
II .5 Conclusion
Chapitre III : Calcul de v廨ification thermo-幯erg彋ique du cycle combin?KA26
III .1 – Introduction
III .2 – Présentation de cycle combiné
III .2. 1 Turbine à gaz GT26
2.1.1- Cycle thermodynamique de la turbine à gaz GT26
2.1.2- Caractéristique de la turbine à gaz GT26
III .2. 2 Turbine à vapeur DKYZZ2-1N41BA :
2.2.1- Cycle thermodynamique de la turbine à vapeur DKYZZ2-1N41BA
2.2.2- Caractéristiques de la turbine à vapeur DKYZZ2-1N41BA
III .2. 3 – Combinaison des deux cycles KA-26 :
III .3 – Calcul des performances de l’installation
III .3. 1 Données de départ
3.1.1- Données Techniques de l’installation
III .3. 2 Débit d’air de refroidissement OTC
III .3. 3 – Calcul des performances de la turbine a gaz GT26
Au niveau du compresseur axial
Au niveau de la chambre de combustion EV
Au niveau de la turbine HP
Au niveau de chambre de combustion SEV
Au niveau du turbin BP
Puissance consommé par le compresseur
Energie thermique de combustion
Energie développé par la turbine de détente
Puissance utile de la turbine GT26
Rendement thermique du GT26
Consommation spécifique de chaleur :
III .3. 4 – Calcul des performances de la turbine a vapeur DKYZZ2-1N41BA
Au niveau de la turbine HP
Au niveau de turbine MP
Au niveau de turbine BP
Puissance totale de la turbine à vapeur
III .3. 5 – Performances du cycle combiné KA-26
Puissance brute active de l’installation
Puissance active nette :
Rendement brute de l’installation
Consommation spécifique de chaleur de cycle combiné
Gain de chaleur par cycle combiné
III .4 Conclusion
Chapitre IV : Technique et calcul d’amélioration
IV .1 – Introduction
IV .2 – Influence des conditions ambiantes
IV .2. 1 – Pression ambiante
IV .2. 2 – Humidité relative
IV .2. 3 – Perte de pression a l’admission et l’échappement
IV .2. 4 – Température ambiante
IV .3 – Technique d’amélioration des performances de la TG
IV .3. 1 – Injection de masse de fluide dans le circuit de TAG
3.1.1- Systèmes de refroidissement à l’admission du compresseur
3.1.2- Systèmes de refroidissement par évaporations traditionnelles
IV .3. 2 – Injection de brouillard
3.2.1- Endroits des becs de brouillard
3.2.2- Compression humide
IV .3 – Etude comparative entre le cas simple et le cas avec l’injection de brouillard
IV .3.1 Cas simple (GT26 sans injection de brouillard)
– Performances de la GT26 simple
IV .3.2 Cas de la GT26 avec injection de brouillard
– Hypothèse
– Paramètre d’entré
– Performances de la GT26 avec injection de brouillard :
IV .3. 3 Tableau de comparaison
3.3.1- Présentation de tableau
3.3.2- Interprétation du tableau
IV .4 Application de la technique d’injection de brouillard
IV .5 – Conclusion
Conclusion genarale
References Bibliographie
Annexes
Télécharger le rapport complet
