Кондензационна турбина

Кондензационна парна турбина

Кондензационната парна турбина е вид турбина, в която парата, след разширяване и извършване на работа вътре в турбината, се насочва изцяло в кондензатор (с изключение на незначителни течове през уплътнението на вала), за да се кондензира във вода.

Състояща се основно от самата турбина, кондензатна помпа, кондензатор и циркулационна водна помпа, кондензационната парна турбина работи, като отработената пара от турбината постъпва в кондензатора, където се охлажда и кондензира от газообразно състояние във вода. След това кондензатът се връща в котела чрез кондензатната помпа. Кондензаторът играе ключова роля в този процес. Основната му цел е да подобри топлинната ефективност на турбината. Това се постига чрез използване на явлението, при което парата, след повторно охлаждане във вода, претърпява драстично намаляване на обема си. Останалото пространство следователно образува вакуум, което увеличава идеалния спад на енталпията на парата.

На практика, за да се подобри допълнително топлинната ефективност и да се намали диаметърът на изпускателния кожух на турбината, частично разширената пара се извлича от междинните етапи на турбината и се насочва към нагреватели на захранваща вода за предварително загряване на захранващата вода на котела. Този тип, известен като нерегулируема кондензационна турбина за извличане, също се категоризира като кондензационни турбини. Те са стандартният тип турбини, специализирани за производство на електроенергия в топлоелектрически централи. Кондензационната система се състои главно от кондензатор, циркулационна водна помпа, кондензна помпа и въздушен ежектор. Отработената пара от турбината влиза в кондензатора, охлажда се и кондензира във вода от циркулиращата охлаждаща вода и след това се извлича от кондензатната помпа. След като се нагрява в различни етапи на нагревателите на захранваща вода, тя се подава към котела като захранваща вода.

По време на процеса, при който отработената пара се охлажда и кондензира във вода в кондензатора, нейният обем рязко се свива. Това създава вакуум в първоначално запълненото с пара затворено пространство, което понижава налягането на отработените газове от турбината. Вследствие на това се увеличава идеалният спад на енталпията на парата, като по този начин се подобрява топлинната ефективност на инсталацията. Некондензиращите се газове (предимно въздух), присъстващи в отработените газове от турбината, се отстраняват от въздушния ежектор, за да се поддържа необходимият вакуум.

Кондензационната парна турбина е ключово оборудване, широко използвано в производството на топлинна и ядрена енергия. Основните ѝ функции са да задвижва електрическия генератор чрез разширение на парата и да оптимизира ефективността на преобразуване на енергия.

1. Създаване и поддържане на вакуумна среда за повишаване на ефективността: След извършване на работа отработената пара се изпуска в кондензатора, където се кондензира във вода чрез циркулираща охлаждаща вода. Драстичното намаляване на обема създава вакуум, значително понижавайки налягането на отработените газове и увеличавайки идеалния спад на енталпията на парата, като по този начин подобрява топлинната ефективност.

2. Улесняване на циркулацията на работния флуид и рекуперацията на енергия: Кондензатът се връща в котела за повторно нагряване чрез кондензатна помпа, образувайки затворен цикъл. Това рециклира и пести вода, като същевременно намалява консумацията на енергия. Едновременно с това, отпадната топлина от парата се отвежда в околната среда чрез термодинамичния цикъл, осигурявайки стабилна работа на системата.

3. Интегриране на ключови спомагателни функции: Въздушният ежектор непрекъснато отстранява некондензиращите се газове, поддържайки висока вакуумна ефективност в кондензатора. Процесът на кондензация също така позволява обезвъздушаване на кондензата (вакуумна деаерация), намалявайки корозията на оборудването и повишавайки безопасността на качеството на водата.

4. Адаптиране към високоенергийно и гъвкаво търсене: Чрез оптимизиране на дизайна на лопатките на последния етап и използване на многопоточна конфигурация за изпускане, може да се поддържа висока мощност (напр. капацитет на един агрегат, достигащ стотици мегавати). Вариантите на екстракционно-кондензационни турбини могат също да доставят екстракционна пара от междинните етапи за отопление, като по този начин се задоволяват както нуждите от производство на електроенергия, така и от централно отопление, като по този начин се подобрява общата топлинна ефективност (която може да достигне 50%-70%).