Парна турбина с ниска температура и ниско налягане

Парна турбина за ниска температура и ниско налягане

Нискотемпературната парна турбина с ниско налягане е топлоенергийно устройство, проектирано да работи при условия на нископараметрична (ниска температура, ниско налягане) пара. Основната ѝ стойност се състои в ефективното възстановяване и преобразуване на нискокачествена топлинна енергия, което я прави широко приложима в крайните етапи на оползотворяване на енергията. Принципът ѝ на работа се основава на постепенното разширяване на парата през многостепенни лопатки, превръщайки топлинната енергия в механична енергия. Отработената пара, след извършване на работа, се изпуска в кондензатор, където кондензира във вода, образувайки затворен енергиен цикъл. Това ефективно отключва стойността на оползотворяване на нискокачествени енергийни източници, като отпадна топлина и геотермална енергия.

Стандарти за основни параметри

Производителността и пригодността на нискотемпературна парна турбина с ниско налягане се определят от няколко ключови параметъра, които служат като основна основа за избор и оптимизация на работата, както е описано по-долу:

1. Номинална мощност: Типичният диапазон е от десетки до стотици киловати. Тя може да бъде гъвкаво персонализирана според мащаба на отпадната топлина и нуждите от отопление, което я прави подходяща за малки до средни сценарии за оползотворяване на енергия.

2. Оперативна ефективност: Зависи предимно от дизайна на пътя на потока, прецизността на производството на компонентите и съответствието с работните условия. Конвенционалната оперативна ефективност е ≥20% и може да бъде допълнително подобрена чрез оптимизиране на координацията между етапите.

3. Коефициент на охлаждане към отопление: Това е съотношението на доставения охладителен капацитет към консумираната топлина за единица време, служещо като ключов индикатор за енергийния баланс. Обикновено се поддържа над 1,5, за да се осигури стабилност на натоварването.

4. Параметри на парата: Входното налягане обикновено е между 0,1 и 0,4 MPa. Температурите на входа/изхода са адаптирани към нискотемпературни условия. Прецизното съгласуване с източника на топлина преди тръбата и кондензационното оборудване след тръбата е от решаващо значение за осигуряване на експлоатационна стабилност.

5. Номинална скорост: Обикновено ≤3000 об/мин, често съответстваща на изискванията за скорост на синхронните генератори за постигане на стабилно преобразуване на механичната енергия в електрическа.

Структурни характеристики

Структурният дизайн на нискотемпературните парни турбини с ниско налягане е съобразен с условията на работа с отрицателно налягане и ниски параметри. Основните характеристики са свързани с цилиндъра за ниско налягане и неговите спомагателни системи, както следва:

1. Структурно положение и условия на работа: При многоцилиндровите агрегати, тя съответства на секцията на цилиндра за ниско налягане. В сравнение с цилиндрите за високо и средно налягане, конструкцията ѝ е по-голяма по размер и работи изцяло при условия на отрицателно налягане (вакуум), адаптирайки се към изискванията за работа по разширение на отработените пари.

2. Дизайн на основния компонент: Цилиндърът за ниско налягане е основният компонент, използващ двуслойна заварена обвивна конструкция за справяне с колебанията в термичното натоварване. Той е оборудван със защитни устройства, като например вакуумни прекъсвачи, за да се предотврати проникването на въздух, което би могло да доведе до намаляване на нивото на вакуум и необичайно повишаване на температурата на отработените газове.

3. Характеристики на лопатките и ротора: При условия на ниско налягане, специфичният обем на парата се увеличава драстично. Лопатките на крайния етап изискват удължена конструкция, за да се поберат в големия обемен дебит и да издържат на по-високи механични натоварвания. Основата на лопатките използва сложна структурна конструкция, отговаряща на строгите стандарти за индустриална безопасност.

4. Система за уплътняване: Вакуумната среда в двата края на цилиндъра с ниско налягане го прави податлив на изтичане на въздух, което прави системата за уплътняване на вала от решаващо значение. Съвременните агрегати често използват самоуплътнителни системи, които използват охладена изтичаща пара от уплътненията на вала на цилиндрите с високо и средно налягане като източник на уплътнителна пара за краищата на вала с ниско налягане. Този подход балансира ефективността на уплътняването с рекуперацията на отпадната топлина.

5. Механизъм за оперативна защита: Системата разчита на кондензатора, за да поддържа висок вакуум за ефективност. По време на стартиране или при условия на ниско натоварване трябва да се поддържа минимален поток на охлаждаща пара от 5%-10% от проектния поток, за да се предотврати прегряване и повреда на цилиндъра с ниско налягане, причинени от триене от вятъра.

Експлоатационни характеристики

1. Висока ефективност и енергоспестяване: Специално проектирана за нискокачествена топлинна енергия, тя може напълно да възстанови ресурси като промишлена отпадъчна топлина и геотермална енергия, които са трудни за използване по конвенционален начин, което позволява каскадно използване на енергията без допълнителни енергийни загуби.

2. Опазване на околната среда и намаляване на емисиите: Чрез оползотворяване на отпадната топлина за заместване на потреблението на изкопаеми горива се намаляват емисиите на парникови газове и замърсители. Това е в съответствие с политиките за нисковъглеродна опазване на околната среда и подкрепя прехода на енергийната структура.

3. Висока надеждност: Структурният дизайн е опростен, с ниско износване и дълъг експлоатационен живот на основните компоненти. Изискванията за ежедневна поддръжка са минимални, което позволява адаптиране към дългосрочна непрекъсната работа с контролируеми оперативни разходи.

Сценарии на приложение

Благодарение на своята адаптивност към ниски параметри и предимствата по отношение на ефективността и енергоспестяването, нискотемпературните парни турбини с ниско налягане се използват широко в следните области:

1. Комбинирано производство на топлина и електроенергия (КПТЕ): Подходящо за малки и средни проекти за КПТЕ, като се оползотворява отпадната топлина от производството на електроенергия за отоплителни цели. Това позволява координирано снабдяване с електрическа и топлинна енергия, подобрявайки цялостната енергийна ефективност.

2. Оползотворяване на отпадъчна топлина от промишлеността: Използва се в индустрии като химикали, производство на хартия и стомана, за оползотворяване на нискотемпературна отпадъчна топлина от производствените процеси и преобразуването ѝ в механична или електрическа енергия, като по този начин се намалява потреблението на енергия в предприятията.

3. Производство на геотермална енергия: Адаптира се към нископараметричните характеристики на геотермалните ресурси, преобразувайки геотермалната парна енергия в електричество за ефективно използване на чиста енергия.

В обобщение, нискотемпературната парна турбина с ниско налягане се фокусира върху ефективното използване на нискокачествена топлинна енергия, съчетавайки предимства като пестене на енергия, опазване на околната среда и надеждност. Чрез прецизно съчетаване на параметри и работни условия, тя играе незаменима роля в системите за оползотворяване на енергия и каскадно оползотворяване, предоставяйки важна техническа подкрепа за развитието на нисковъглеродни индустрии и чиста енергия.