Gasturbine
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Een gasturbine is een apparaat waarin een aantal energieomzettingen plaatsvinden. Deze energieomzettingen dienen om chemische energie (brandstof) om te zetten in een andere vorm van energie die gebruikt kan worden, zoals kinetische energie (beweging), warmte of (indirect) elektriciteit. Gasturbines worden ook gebruikt als vliegtuigmotor/straalmotor.
Inhoud |
[bewerk] Opbouw
Een gasturbine bestaat uit drie hoofdonderdelen, de compressor, de verbrandingskamer en de turbine. De compressor is bedoeld om de aangezogen lucht te comprimeren. In de verbrandingskamer wordt de in de gecomprimeerde lucht ingespoten brandstof verbrand. Het ontstane hete gas expandeert in de turbine.
[bewerk] Energie
De energiestromen in een gasturbine zijn als volgt. De chemische energie (in de brandstof), wordt in de verbrandingskamer omgezet in potentiële energie (temperatuur en druk). Die potentiële energie wordt, in de straalbuis van de turbine, omgezet in kinetische energie. Doordat het gas in de turbine continu van richting wordt veranderd, "duwt" het gas de turbineschoepen vooruit. Hierdoor ontstaat mechanische energie. De rotor van de turbine is aan het draaien gezet. Het draaien van de rotor (de mechanische energie) wordt voor ongeveer 60% gebruikt voor het aandrijven van de compressor. In de compressor wordt de mechanische energie omgezet in potentiële energie van de lucht. De lucht wordt samengeperst, waardoor deze onder druk door de verbrandingskamer gaat. Het overige 40% wordt gebruikt voor arbeid. Deze arbeid kan gebruikt worden voor het aandrijven van bijvoorbeeld een generator of een pomp. De thermische energie die, na de expansie in de turbine, nog in de rookgassen zit, kan gebruikt worden voor het opwekken van stoom. De stoomketel kan eventueel nog extra worden bijgestookt om de stoomproductie te verhogen. Als met deze stoom dan een stoomturbine wordt aangedreven met daar achter eventueel een generator, spreken we van een STEG installatie. Indien de stoom (warmte) voor andere doeleinden wordt gebruikt, bijvoorbeeld verwarming, of in een raffinageproces spreken we van een gecombineerd proces of warmte-kracht koppeling.
[bewerk] Milieu
Een gasturbine is van origine een behoorlijk milieuvriendelijk krachtbron, omdat er brandstoffen in kunnen worden toegepast die relatief lage koolstofgehalten bevatten, zoals:
- aardgas: bij verbranding ontstaat meer waterdamp dan kooldioxide
- kerosine: dit is de brandstof die gebruikt wordt bij vliegtuigen en kent een uitstoot die ergens tussen benzine en diesel verbranding ligt
- waterstof: hier wordt alleen waterdamp gevormd (2 H2 + O2 -> 2 H2O)
- syngas
Ook bevatten de meeste brandstoffen die geschikt zijn voor gebruik in gasturbines bijna geen zwavel wat verbrandt tot zwaveldioxide: SO2, een belangrijke veroorzaker van zure regen.
Door de hoge vlamtemperaturen in de verbrandingskamers van de gasturbine en de aanwezigheid van grote hoeveelheden aan zuurstof en stikstof kunnen hier veel stikstofoxiden ontstaan. Stikstofoxiden hebben, afhankelijk van hun samenstelling, een verzurende of broeikasversterkende werking op het milieu en kunnen een van de oorzaken zijn van "Smog". De vorming van stikstofoxiden is tegen te gaan door de vlamtemperatuur te verlagen, bijvoorbeeld door stoominjectie, of door de verblijftijd van het gasmengsel in de vlam te verkorten. Dit kan door een ring van een groot aantal korte verbrandingskamers met meerdere vlammen aan te leggen in plaats van een of twee verbrandingskamers met een grote vlam te gebruiken. Ook is het mogelijk de uitstoot van stikstofoxiden te verminderen door middel van een selectieve katalytische reductie of een selectieve niet-katalytische reductie. Een andere manier is het toepassen van getrapte verbranding, waarbij de brandstof en de lucht intensief worden voorgemengd. Deze methode gaat ook de vorming van CO (koolstofmonoxide) tegen, die verhoogd wordt indien men de vlamtemperatuur omlaag brengt.
