Конденсаційна турбіна

Конденсаційна парова турбіна

Конденсаційна парова турбіна — це тип турбіни, в якій пара після розширення та виконання роботи всередині турбіни повністю спрямовується в конденсатор (за винятком незначних витоків через ущільнення вала) для конденсації у воду.

Конденсаційна парова турбіна, що складається в основному з власне турбіни, конденсатного насоса, конденсатора та циркуляційного водяного насоса, працює таким чином, що відпрацьована пара з турбіни потрапляє в конденсатор, де вона охолоджується та конденсується з газоподібного стану у воду. Потім конденсат повертається до котла за допомогою конденсаційного насоса. Конденсатор відіграє вирішальну роль у цьому процесі. Його основне призначення — підвищити тепловий ККД турбіни. Це досягається завдяки використанню явища, коли пара після повторного охолодження у воду різко зменшується в об'ємі. У залишку простору утворюється вакуум, що збільшує ідеальне падіння ентальпії пари.

На практиці, для подальшого підвищення теплової ефективності та зменшення діаметра витяжного кожуха турбіни, частково розширена пара відбирається з проміжних ступенів турбіни та направляється до підігрівачів живильної води для попереднього підігріву живильної води котла. Цей тип, відомий як нерегульована відбірна конденсаційна турбіна, також класифікується як конденсаційні турбіни. Вони є стандартним типом турбін, спеціалізованих для виробництва електроенергії на теплових електростанціях. Конденсаційна система в основному складається з конденсатора, циркуляційного водяного насоса, конденсатного насоса та повітряного ежектора. Відпрацьована пара турбіни потрапляє в конденсатор, охолоджується та конденсується у воду циркулюючою охолоджувальною водою, а потім відбирається конденсатним насосом. Після нагрівання в різних ступенях підігрівачів живильної води вона подається до котла як живильна вода.

Під час процесу охолодження відпрацьованої пари та конденсації у воду в конденсаторі її об'єм різко зменшується. Це створює вакуум у спочатку заповненому парою замкнутому просторі, що знижує тиск на вихлопних газах турбіни. Як наслідок, ідеальне падіння ентальпії пари збільшується, тим самим покращуючи тепловий ККД установки. Неконденсовані гази (переважно повітря), присутні у вихлопних газах турбіни, видаляються повітряним ежектором для підтримки необхідного вакууму.

Конденсаційна парова турбіна є ключовим елементом обладнання, що широко використовується в тепловій та ядерній енергетиці. Її основні функції полягають у приведенні в дію електрогенератора шляхом розширення пари та оптимізації ефективності перетворення енергії.

1. Створення та підтримка вакуумного середовища для підвищення ефективності: Відпрацьована пара після виконання роботи скидається в конденсатор, де вона конденсується у воду шляхом циркуляції охолоджувальної води. Різке зменшення об'єму створює вакуум, що значно знижує тиск вихлопних газів та збільшує ідеальне падіння ентальпії пари, тим самим покращуючи тепловий ККД.

2. Сприяння циркуляції робочої рідини та рекуперації енергії: Конденсат повертається до котла для повторного нагрівання за допомогою конденсатного насоса, утворюючи замкнутий цикл. Це рециркулює та економить воду, одночасно зменшуючи споживання енергії. Одночасно відпрацьоване тепло пари відводиться в навколишнє середовище через термодинамічний цикл, забезпечуючи стабільну роботу системи.

3. Інтеграція ключових допоміжних функцій: Повітряний ежектор безперервно видаляє неконденсовані гази, підтримуючи високу ефективність вакууму в конденсаторі. Процес конденсації також дозволяє деаерувати конденсат (вакуумну деаерацію), зменшуючи корозію обладнання та підвищуючи безпеку якості води.

4. Адаптація до високої потужності та гнучкого попиту: Завдяки оптимізації конструкції лопатей останнього ступеня та використанню багатопотокової конфігурації вихлопних газів, вона може підтримувати високу вихідну потужність (наприклад, потужність одного блоку досягає сотень мегават). Варіанти відбірних конденсаційних турбін також можуть подавати відбірну пару з проміжних ступенів для цілей опалення, задовольняючи потреби як у виробництві електроенергії, так і в централізованому теплопостачання, тим самим підвищуючи загальний тепловий ККД (який може сягати 50%-70%).