Імпульсна реверсивна комбінована турбіна

Парова турбіна комбінованого циклу

Парова турбіна комбінованого циклу — це високоефективне обладнання для виробництва електроенергії, яке зазвичай працює разом із газовою турбіною. Вона приводиться в рух парою, що утворюється шляхом рекуперації відпрацьованого тепла у вихлопних газах газової турбіни. Ця турбіна належить до категорії конденсаційних парових турбін з багатоступеневим підігрівом. Її конструктивна схема включає комбінований циліндр високого/середнього тиску (імпульсна конструкція) та циліндр низького тиску (симетрична конструкція зі зворотним потоком) для підвищення ефективності, досягаючи ефективності виробництва електроенергії приблизно 60%.

Комбінована конфігурація з використанням як реактивних, так і імпульсних парових турбін має такі характеристики:

1. Високоефективне використання енергії: Високотемпературні вихлопні гази з газової турбіни приводять у рух парову турбіну, що забезпечує коефіцієнт корисної дії комбінованого циклу, що перевищує 60%.

2. Структурна взаємодоповнюваність: Імпульсні турбіни підходять для виробництва електроенергії та регулювання швидкості, тоді як реактивні турбіни добре адаптуються до змінних умов експлуатації для керування навантаженнями. Їх комбінована конструкція оптимізує загальну продуктивність.

3. Технологія виробництва та складання: ключові технології включають зварювання різнорідних металів, вирівнювання компонентів потокового тракту та модульне транспортування, що забезпечує точність динамічних/статичних зазорів та вирівнювання валів.

4. Адаптивність застосування: Системи комбінованого циклу широко використовуються на великих електростанціях, балансуючи стабільне електропостачання зі змінними вимогами до навантаження.

У комбінованій паровій турбіні деякі ступені використовують імпульсний принцип (де пара розширюється переважно у нерухомих лопатях, а рухомі лопаті переважно перенаправляють потік), тоді як інші ступені використовують принцип реакції (де пара розширюється як у нерухомих, так і в рухомих лопатях). Ця конструкція спрямована на оптимізацію ефективності — імпульсні ступені підходять для секцій високого тиску, а реакційні — для секцій низького тиску — шляхом раціонального розподілу процесу розширення для зменшення втрат.

Циліндр високого тиску є імпульсною турбіною, а циліндр низького тиску — двопотоковою реактивною турбіною. Така конфігурація повністю використовує переваги як імпульсного, так і реактивного каскадів, підвищуючи продуктивність турбіни.

Гібридна парова турбіна імпульсної реакції являє собою двоциліндрову головну турбінну конструкцію, широко застосовувану в морських застосуваннях.

Парова турбіна високого тиску використовує імпульсні ступені, оскільки:

1. Якщо лопаті занадто короткі, для збільшення їх висоти можна використовувати часткове введення.

2. Відносне значення радіального зазору робочої лопаті більше, що допомагає зменшити внутрішні втрати на витоки та підвищити ефективність ступеня.

Парова турбіна низького тиску використовує реактивні стадії, оскільки:

1. Завдяки довгим лопатям та значним силам реакції, запобігає побічним реакціям біля основи лопаті.

2. Відносне значення радіального зазору менше, що зменшує внутрішні втрати від витоків.

3. Нижча швидкість пари на стадіях реакції зменшує ерозію рухомих лопатей краплями води у вологій парі.

Крім того, імпульсні ступені служать як ступені керування або, для підвищення ефективності, можуть бути спроектовані з малим ступенем реакції, що також можна назвати гібридною турбіною з імпульсною реакцією.

Основна функція комбінованої парової турбіни полягає в покращенні загальної продуктивності. Конкретні аспекти включають:

1. Підвищення теплової ефективності: Завдяки змішуванню типів ступенів процес розширення пари ближче наближається до ідеального циклу, зменшуючи втрати вихлопних газів.

2. Підвищення експлуатаційної гнучкості: Адаптація до різних вимог до навантаження, таких як робота з великими перепадами тиску в секції високого тиску та забезпечення плавного переходу в секції низького тиску.

3. Оптимізація конструкції лопатей: лопаті імпульсної ступені товстіші, що підходить для середовищ з високим тиском/високою температурою; лопаті реакційної ступені більш обтічні, що зменшує втрати потоку.

На практиці комбіновані парові турбіни широко використовуються для виробництва електроенергії та промислових приводів. Наприклад, на теплових електростанціях вони ефективно приводять в дію генератори для виробництва електроенергії. У таких галузях промисловості, як хімічна або нафтопереробна, вони можуть безпосередньо приводити в дію компресори або насоси, що дозволяє каскадно використовувати енергію.