Импулсна реверсивна комбинирана турбина

Парна турбина с комбиниран цикъл

Парна турбина с комбиниран цикъл е високоефективно съоръжение за производство на енергия, което обикновено работи заедно с газова турбина. Тя се задвижва от пара, генерирана от регенериране на отпадната топлина в отработените газови газови турбини. Тази турбина принадлежи към категорията на многонапорни, подгряващи, кондензиращи парни турбини. Структурният ѝ дизайн включва комбиниран цилиндър за високо/средно налягане (импулсен дизайн) и цилиндър за ниско налягане (симетричен дизайн с обратен поток) за повишаване на ефективността, постигайки ефективност на производството на енергия от приблизително 60%.

Конфигурацията с комбиниран цикъл, използваща както реактивни, така и импулсни парни турбини, показва следните характеристики:

1. Високоефективно използване на енергията: Високотемпературните отработени газове от газовата турбина задвижват парната турбина, което позволява комбиниран цикъл с ефективност над 60%.

2. Структурна допълняемост: Импулсните турбини са подходящи за производство на енергия и регулиране на скоростта, докато реактивните турбини се адаптират добре към променливи работни условия за задвижващи товари. Комбинираният им дизайн оптимизира цялостната производителност.

3. Технология на производство и монтаж: Ключовите технологии включват заваряване на разнородни метали, подравняване на компонентите на пътя на потока и модулно транспортиране, осигуряващи прецизност в динамичните/статичните хлабини и подравняването на валовете.

4. Адаптивност на приложението: Системите с комбиниран цикъл се използват широко в големи електроцентрали, балансирайки стабилно захранване с променливи изисквания за натоварване.

В комбинирана парна турбина някои степени използват импулсния принцип (където парата се разширява предимно в неподвижните лопатки, като движещите се лопатки пренасочват потока основно), докато други степени използват реакционния принцип (където парата се разширява както в неподвижните, така и в движещите се лопатки). Тази конструкция има за цел да оптимизира ефективността – импулсните степени са подходящи за секции с високо налягане, а реакционните степени – за секции с ниско налягане – чрез рационално разпределение на процеса на разширение, за да се намалят загубите.

Цилиндърът за високо налягане е импулсна турбина, а цилиндърът за ниско налягане е реакционна турбина с двоен поток. Тази конфигурация използва напълно предимствата както на импулсния, така и на реакционния етап, подобрявайки производителността на турбината.

Хибридната парна турбина с импулсна реакция е двуцилиндрова основна турбинна конструкция, широко използвана в морските приложения.

Парната турбина за високо налягане използва импулсни степени, защото:

1. Когато остриетата са твърде къси, може да се използва частично вкарване, за да се увеличи височината им.

2. Относителната стойност на радиалния хлабина на работната лопатка е по-голяма, което спомага за намаляване на вътрешните загуби от течове и подобряване на ефективността на стъпалото.

Парната турбина с ниско налягане използва реакционни етапи, защото:

1. С дълги остриета и значителни сили на реакция, предотвратява нежелани реакции в основата на острието.

2. Относителната стойност на радиалния хлабина е по-малка, което намалява вътрешните загуби от течове.

3. По-ниската скорост на парата в реакционните етапи намалява ерозията на движещите се лопатки от водни капчици във влажна пара.

Освен това, импулсните стъпала служат като контролни стъпала или, за повишаване на ефективността, могат да бъдат проектирани с малка степен на реакция, което може да се нарече и хибридна турбина с импулсна реакция.

Основната функция на комбинираната парна турбина е да подобри цялостната производителност. Специфичните аспекти включват:

1. Подобряване на топлинната ефективност: Чрез смесване на видовете етапи, процесът на разширение на парата се доближава по-точно до идеалния цикъл, намалявайки загубите на отработени газове.

2. Подобряване на оперативната гъвкавост: Адаптиране към различни изисквания за натоварване, като например справяне с големи падове на налягането в секцията с високо налягане и осигуряване на плавен преход в секцията с ниско налягане.

3. Оптимизиране на дизайна на лопатките: Лопатките на импулсния етап са по-дебели, подходящи за среди с високо налягане/висока температура; лопатките на реакционния етап са по-аеродинамични, което намалява загубите на поток.

В практически приложения, комбинираните парни турбини се използват широко за производство на електроенергия и промишлени задвижвания. Например, в топлоелектрическите централи те ефективно задвижват генератори за производство на електроенергия. В индустрии като химическата или нефтопреработвателната промишленост, те могат директно да задвижват компресори или помпи, което позволява каскадно използване на енергията.