Турбина с противодавлением

Паровая турбина с давлением на выходе, превышающим атмосферное, называется паровой турбиной с противодавлением. Отработанный пар может использоваться для отопления или подаваться в существующие паровые турбины среднего и низкого давления для замены котлов среднего и низкого давления на старых электростанциях. Когда паровая турбина с противодавлением используется для подачи пара в существующие турбины среднего и низкого давления в качестве замены котлов среднего и низкого давления на старой электростанции, её также называют турбиной верхнего давления. Такой подход не только увеличивает мощность выработки электроэнергии на исходной электростанции, но и повышает её тепловую эффективность. Расчетное давление на выходе паровой турбины с противодавлением, используемой для отопления, варьируется в зависимости от конкретных потребностей в отоплении. Для турбин верхнего давления противодавление часто превышает 5 МПа, что определяется параметрами пара существующих энергоблоков. После использования в системе отопления отработанный пар конденсируется в воду, которая затем перекачивается обратно в котел в качестве питательной воды. Как правило, не вся сконденсированная вода из системы отопления может быть восстановлена, что требует дополнительной подачи питательной воды.

Паровая турбина с противодавлением — это тип турбины, в которой давление отработанного пара выше атмосферного. Принцип её работы заключается в использовании пара высокой температуры и высокого давления для привода ротора турбины, что приводит к выработке механической энергии. В отличие от конденсационных паровых турбин, отработанный пар из турбины с противодавлением не направляется непосредственно в конденсатор, а поступает в другое оборудование или промышленные процессы для дальнейшего использования. Такая конструкция делает паровые турбины с противодавлением высокоэффективными в плане использования энергии, особенно в таких областях применения, как когенерация.

С точки зрения эксплуатационных характеристик, выработка электроэнергии паровой турбиной с противодавлением определяется тепловой нагрузкой. Ее электрическая мощность изменяется в зависимости от изменений тепловой нагрузки, а это означает, что она не может самостоятельно удовлетворять гибкие потребности как в тепле, так и в электроэнергии. Поэтому она подходит для сценариев с относительно стабильными тепловыми нагрузками. При значительных колебаниях тепловой нагрузки ее, как правило, необходимо использовать параллельно с конденсационными паровыми турбинами, при этом конденсационные установки должны компенсировать изменения электрической нагрузки.

Основные особенности паровой турбины с противодавлением включают более высокое давление на выходе, а отработанный пар может использоваться для отопления или других промышленных целей. Давление на выходе относительно высокое (обычно выше атмосферного). После расширения и совершения работы между ступенями пар выходит под более высоким давлением. Тепло, содержащееся в отработанном паре, полностью используется тепловыми потребителями, что исключает потери холода, связанные с конденсационными паровыми турбинами, и приводит к повышению теплового КПД. Конструктивно секция высокого давления аналогична секции конденсационной паровой турбины, часто с использованием соплового регулирования для распределения пара и, как правило, с однорядной импульсной ступенью в качестве регулирующей ступени.

Поскольку отработанный пар не конденсируется, потери тепла снижаются, что приводит к повышению общей тепловой эффективности. Кроме того, турбины с противодавлением имеют относительно простую конструкцию и более низкие затраты на техническое обслуживание. Однако их эксплуатационная гибкость ограничена, поскольку давление отработанного пара должно соответствовать требованиям оборудования, потребляющего пар, расположенного ниже по потоку; в противном случае может быть нарушена стабильность системы.

С точки зрения применения и экономической эффективности, паровые турбины с противодавлением широко используются в сценариях, требующих одновременной подачи электроэнергии и тепла. Они широко применяются в когенерации и утилизации промышленного отработанного тепла, эффективно снижая потребление угля для выработки электроэнергии и экономя энергию. Однако их способность адаптироваться к изменениям нагрузки относительно низка. Эффективность может снижаться в условиях низкой тепловой нагрузки, а параметры выхлопных газов должны соответствовать требованиям пользователя. Выбор начальных параметров (таких как давление и температура) требует всестороннего учета экономических факторов и факторов безопасности.