Парен кондензатор за турбина е устройство, което преобразува нисконапрегнатия изходящ пар от парна турбина във вода чрез използване на охлаждаща вода. Основната функция на парния кондензатор за турбина е да поддържа ниско обратно налягане на изходящата страна на парната турбина, което увеличава ефективността и производителността на електроцентралата.
Изходният пар от турбината трябва да се разшири до голяма степен, за да преобразува наличната енергия в механична работа. Ако парът не бъде кондензиран след извършването на работата, няма да създаде достатъчно пространство за следващия пар, за да се разшири до необходимия обем. Следователно, кондензирането на пара в затворена система намалява обема му и създава вакуум, който намалява налягането на изхода на турбината.
Парен кондензатор за турбина се състои от няколко компонента, като кондензаторна камера, охлаждаща вода, насоси за мокър въздух и гореща яма. Кондензаторната камера е мястото, където парът се кондензира, като прехвърля своята топлина към охлаждащата вода.
Охлаждащата вода предоставя студена вода от охладителна кула или друг източник, за да циркулира в кондензатора. Насосите за мокър въздух събират кондензирания пар, въздух, непарен воден пар и други газове от кондензатора и ги изхвърлят в атмосферата или деаератор. Горещата яма е мястото, където кондензираният пар се събира и откъдето може да бъде насочен обратно към парния котел като подхранваща вода.
Има две основни типа парни кондензатори за турбини: струйни кондензатори и повърхностни кондензатори. В струйните кондензатори, охлаждащата вода се разпръсква върху изходния пар и се смесва с него. Това е бърз процес на кондензиране на пара, но резултира в замърсена вода, която не може да бъде повторно използвана като подхранваща вода.
В повърхностните кондензатори, охлаждащата вода и изходният пар са разделени от бариера, такава като тръби или плочи, и кондензирането се осъществява чрез размяна на топлина през тази бариера. Това е по-бавен процес на кондензиране на пара, но произвежда чиста вода, която може да бъде повторно използвана като подхранваща вода.
Използването на парен кондензатор за турбина има няколко предимства за производството на електроенергия, такива като:
Увеличава термалната ефективност на електроцентралата, като намалява специфичното потребление на пар и увеличава работата на единица маса пара.
Подобрява качеството на подхранващата вода, като премахва растворени газове и примеси от кондензирания пар.
Намалява корозията и образуването на накип в котела и турбината, като предотвратява директен контакт между пара и охлаждащата вода.
Намалява околната загрязненост, като минимизира изхвърлянето на пара и охлаждащата вода в атмосферата или водоеми.
Спестява водни ресурси, като рециклира кондензирания пар като подхранваща вода.
Принципът на действие на парния кондензатор за турбина е основан на размяна на топлина и фазово променяне. Изходният пар от турбината влиза в кондензатора при ниско налягане и висока температура. Охлаждащата вода влиза в кондензатора при ниска температура и високо налягане. Размяната на топлина между двете течности се осъществява чрез бариера, която ги разделя физически. Барьерата може да бъде тръби или плочи, в зависимост от типа кондензатор.
По време на размяната на топлина, температурата на изходния пар намалява, и латентната му топлина се отделя. Латентната топлина се абсорбира от охлаждащата вода, която увеличава температурата си. Изходният пар променя фазата си от пар в течност и става кондензирата вода. Кондензиратата вода се събира в горещата яма в долната част на кондензатора. Охлаждащата вода излиза от кондензатора при висока температура и ниско налягане.
Кондензиратата вода се насочва от насос за извличане на кондензат към деаератор или директно към насос за подхранваща вода. Деаераторът премахва всички останали въздух или газове от кондензиратата вода и я нагрява, преди да я изпрати към насоса за подхранваща вода. Насосът за подхранваща вода увеличава налягането на подхранващата вода и я доставя до котела.
Охлаждащата вода или се изхвърля в охладителна кула или друг източник, или се рециклира чрез разменник на топлина или экономайзер. Охладителната кула намалява температурата на охлаждащата вода, като част от нея се изпаря във въздуха. Разменникът на топлина или экономайзерът прехвърля част от топлината от охлаждащата вода към друга течност, такава като въздух или подхранваща вода.
В зависимост от техниката на кондензиране, има два основни типа парни кондензатори за турбини: струйни кондензатори и повърхностни кондензатори.
В струйните кондензатори, охлаждащата вода се разпръсква върху изходния пар и се смесва с него. Това е бърз процес на кондензиране на пара, но резултира в замърсена вода, която не може да бъде повторно използвана като подхранваща вода. Смесата от вода и пар се изхвърля в гореща яма, където се насочва от насос за мокър въздух към деаератор или охладителна кула.
Има три подтипа струйни кондензатори: нискоуровневи, високоуровневи и ежекторни струйни кондензатори. В нискоуровневите струйни кондензатори, горещата яма е разположена на същият уровень като кондензатора, и сместата тече по гравитация. В високоуровневите струйни кондензатори, горещата яма е разположена над кондензатора, и сместата се издига от насос. В ежекторните струйни кондензатори, охлаждащата вода се инжектира с висока скорост в изходния пар и създава вакуум, който засмуква сместата в горещата яма.
Предимствата на струйните кондензатори са:
Те са прости, евтини и лесни за монтаж и управление.
Имат висока скорост на размяна на топлина и ниско падане на налягането.
Не изискват голям източник на охлаждаща вода или отделна система за извличане на въздух.
Недостатъците на струйните кондензатори са:
Произвеждат замърсена вода, която не може да бъде повторно използвана като подхранваща вода и изисква обработка преди изхвърлянето.
Имат високо потребление на енергия за насочване на охлаждащата вода и сместата.
Се влияят от качеството и температурата на охлаждащата вода.
В повърхностните кондензатори, охлаждащата вода и изходният пар са разделени от бариера, такава като тръби или плочи, и кондензирането се осъществява чрез размяна на топлина през тази бариера. Охлаждащата вода преминава през масив от тръби или плочи, а изходният пар протича над техния външен повърхност. Топлината на пара се абсорбира от охлаждащата вода, която увеличава температурата си.
Изходният пар променя фазата си от пар в течност и става кондензирата вода. Кондензиратата вода се събира в горещата яма в долната част на кондензатора. Охлаждащата вода излиза от кондензатора при висока температура и ниско налягане.
Има два подтипа повърхностни кондензатори: с поток надолу и срещупоточен. В повърхностните кондензатори с поток надолу, изходният пар влиза от горе и протича надолу над тръбите или плочите. В срещупоточните повърхностни кондензатори, изходният пар влиза от единия край и протича нагоре над тръбите или плочите, докато охлаждащата вода влиза от другия край и протича надолу през тях.
Предимствата на повърхностните кондензатори са:
Произвеждат чиста вода, която може да бъде повторно използвана като подхранваща вода и намаляват корозията и образуването на накип в котела и турбината.
Имат ниско потребление на енергия за насочване на охлаждащата вода и кондензират
