Конденсаторная турбина

Паровая турбина с конденсационным циклом

Конденсационная паровая турбина — это тип турбины, в которой пар после расширения и совершения работы внутри турбины полностью направляется в конденсатор (за исключением незначительных утечек через уплотнение вала) для конденсации в воду.

Паровая турбина с конденсацией, состоящая в основном из самой турбины, конденсатного насоса, конденсатора и циркуляционного водяного насоса, работает за счет того, что отработанный пар из турбины поступает в конденсатор, где он охлаждается и конденсируется из газообразного состояния в воду. Затем конденсат возвращается в котел с помощью конденсатного насоса. Конденсатор играет решающую роль в этом процессе. Его основная задача — повышение тепловой эффективности турбины. Это достигается за счет использования явления, при котором пар, при повторном охлаждении до состояния воды, резко уменьшается в объеме. В результате оставшееся пространство образует вакуум, что увеличивает падение идеальной энтальпии пара.

На практике, для дальнейшего повышения тепловой эффективности и уменьшения диаметра выхлопного патрубка турбины, частично расширенный пар отводится из промежуточных ступеней турбины и направляется в подогреватели питательной воды для предварительного подогрева котла. Этот тип, известный как нерегулируемая конденсационная турбина с отбором пара, также относится к конденсационным турбинам. Это стандартный тип турбин, предназначенных для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях. Конденсационная система в основном включает в себя конденсатор, циркуляционный водяной насос, конденсатный насос и воздухоэжектор. Отработанный пар турбины поступает в конденсатор, охлаждается и конденсируется в воду циркулирующей охлаждающей водой, а затем отводится конденсатным насосом. После нагрева на различных ступенях подогревателей питательной воды он подается в котел в качестве питательной воды.

В процессе охлаждения и конденсации отработанного пара в воду внутри конденсатора его объем резко уменьшается. Это создает вакуум в изначально заполненном паром замкнутом пространстве, что снижает давление на выходе турбины. Следовательно, увеличивается идеальное падение энтальпии пара, что повышает тепловую эффективность установки. Неконденсируемые газы (в основном воздух), присутствующие в отработанном паре турбины, удаляются с помощью воздушного эжектора для поддержания необходимого вакуума.

Паровая турбина конденсационного типа — это ключевой элемент оборудования, широко используемый в тепловой и атомной энергетике. Ее основные функции заключаются в приводе в движение электрогенератора за счет расширения пара и оптимизации эффективности преобразования энергии.

1. Создание и поддержание вакуума для повышения эффективности: отработанный пар после совершения работы поступает в конденсатор, где конденсируется в воду циркулирующей охлаждающей водой. Резкое уменьшение объема создает вакуум, значительно снижая давление отработанного пара и увеличивая идеальное падение энтальпии пара, тем самым повышая тепловую эффективность.

2. Обеспечение циркуляции рабочего тела и рекуперации энергии: конденсат возвращается в котел для повторного нагрева с помощью конденсатного насоса, образуя замкнутый цикл. Это позволяет рециркулировать и экономить воду, одновременно снижая энергопотребление. Одновременно отработанное тепло пара отводится в окружающую среду в рамках термодинамического цикла, обеспечивая стабильную работу системы.

3. Интеграция ключевых вспомогательных функций: Воздушный эжектор непрерывно удаляет неконденсируемые газы, поддерживая высокую эффективность вакуума в конденсаторе. Процесс конденсации также обеспечивает деаэрацию конденсата (вакуумная деаэрация), снижая коррозию оборудования и повышая безопасность качества воды.

4. Адаптация к высоким мощностям и гибким требованиям: Благодаря оптимизации конструкции лопаток последней ступени и использованию многопоточной конфигурации выхлопных газов, она может обеспечивать высокую выходную мощность (например, мощность одного блока может достигать сотен мегаватт). Варианты конденсационных турбин с отбором пара также могут подавать отбираемый пар из промежуточных ступеней для целей отопления, удовлетворяя как потребности в выработке электроэнергии, так и в централизованном теплоснабжении, тем самым повышая общую тепловую эффективность (которая может достигать 50–70%).