Parní kondenzátor pro turbínu je zařízení, které převádí nízkotlaký výfukový páru z parní turbíny na vodu pomocí chladicí vody. Hlavní funkce parního kondenzátoru pro turbínu spočívá v udržování nízkého zpětného tlaku na výfukové straně parní turbíny, což zvyšuje efektivitu a výkon elektrárny.
Výfukový pára z turbíny musí rozšířit svůj objem, aby převedl svou dostupnou energii na mechanickou práci. Pokud se pára po vykonání práce nekondenzuje, nedostatečně vytvoří prostor pro následující páru, aby se rozšířila do potřebného objemu. Proto snižuje kondenzace páry v uzavřeném systému její objem a vytváří vakuum, které snižuje tlak na výfukové straně turbíny.
Parní kondenzátor pro turbínu se skládá z několika komponent, jako jsou kondenzátorová komora, zásobování chladicí vodou, mokré vzduchové čerpadlo a horký džbán. Kondenzátorová komora je místo, kde se pára kondenzuje přenosem tepla na chladicí vodu.
Zásobování chladicí vodou poskytuje studenou vodu z chladicí věže nebo jiného zdroje, která cirkuluje uvnitř kondenzátoru. Mokrá vzduchová čerpadla shromažďují kondenzovanou páru, vzduch, nekondenzovaný vodní pára a další plyny z kondenzátoru a odvádějí je do atmosféry nebo deaeratoru. V horkém džbánu se shromažďuje kondenzovaná voda, která se pak může pumpovat zpět do parního kotlu jako vodní zásoba.
Existují především dva typy parních kondenzátorů pro turbíny: jetové kondenzátory a povrchové kondenzátory. U jetových kondenzátorů se chladicí voda sprská na výfukový pára a s ním se smísí. Je to rychlý proces kondenzace páry, ale výsledkem je kontaminovaná voda, kterou nelze znovu použít jako vodní zásobu.
U povrchových kondenzátorů jsou chladicí voda a výfukový pára odděleny bariérou, jako jsou trubky nebo desky, a kondenzace probíhá přes tuto bariéru výměnou tepla. Je to pomalejší proces kondenzace páry, ale produkují čistou vodu, kterou lze znovu použít jako vodní zásobu.
Použití parního kondenzátoru pro turbínu má několik výhod pro výrobu energie, jako jsou:
Zvyšuje tepelnou efektivitu elektrárny snižováním specifické spotřeby páry a zvyšováním výkonu práce na jednotku hmotnosti páry.
Zlepšuje kvalitu vodní zásoby odstraňováním rozpustných plynů a nepříjemností z kondenzované páry.
Sníží korozí a štěrbinové eroze v kotli a turbíně prevencí přímého kontaktu mezi párou a chladicí vodou.
Sníží znečištění životního prostředí minimalizací výfuku páry a chladicí vody do atmosféry nebo vodních zdrojů.
Ušetří vodní zdroje recyklováním kondenzované páry jako vodní zásoby.
Princip fungování parního kondenzátoru pro turbínu je založen na přenosu tepla a fázové změně. Výfukový pára z turbíny vstupuje do kondenzátoru za nízkého tlaku a vysoké teploty. Chladicí voda vstupuje do kondenzátoru za nízké teploty a vysokého tlaku. Přenos tepla mezi oběma tekutinami probíhá skrze bariéru, která je fyzicky odděluje. Bariéra může být trubky nebo desky, podle typu kondenzátoru.
Během přenosu tepla klesá teplota výfukové páry a uvolňuje se její skrytá teplo. Skrytá teplo je absorbováno chladicí vodou, která tak zvyšuje svou teplotu. Výfukový pára změní svou fázi z páry na kapalinu a stane se kondenzovanou vodou. Kondenzovaná voda se shromažďuje v horkém džbánu na dně kondenzátoru. Chladicí voda opouští kondenzátor za vysoké teploty a nízkého tlaku.
Kondenzovaná voda je pak pumpována kondenzačním čerpadlem do deaeratoru nebo přímo do čerpadla vodní zásoby pro kotel. Deaerator odstraní zbylé vzduch nebo plyny z kondenzované vody a ohřeje ji před odesláním do čerpadla vodní zásoby pro kotel. Čerpadlo vodní zásoby pro kotel zvyšuje tlak vodní zásoby a dodává ji do kotlu.
Chladicí voda je buď vyvedena do chladicí věže nebo jiného zdroje, nebo recirkulována skrze výměník tepla nebo ekonomizer. Chladicí věž snižuje teplotu chladicí vody vypařováním části do vzduchu. Výměník tepla nebo ekonomizer přenáší část tepla z chladicí vody na jinou tekutinu, jako je vzduch nebo vodní zásoba.
Podle techniky kondenzace existují především dva typy parních kondenzátorů pro turbíny: jetové kondenzátory a povrchové kondenzátory.
U jetových kondenzátorů se chladicí voda sprská na výfukový pára a s ním se smísí. Je to rychlý proces kondenzace páry, ale výsledkem je kontaminovaná voda, kterou nelze znovu použít jako vodní zásobu. Směs vody a páry je pak vyvedena do horkého džbánu, kde je pumpována mokrým vzduchovým čerpadlem do deaeratoru nebo chladicí věže.
Existují tři podtypy jetových kondenzátorů: nízké úrovně, vysoké úrovně a ejectorové jetové kondenzátory. U nízkých úrovní jetových kondenzátorů je horký džbán umístěn na stejné úrovni jako kondenzátor, a směs teče gravitačně. U vysokých úrovní jetových kondenzátorů je horký džbán umístěn nad kondenzátorem a směs je vytlačena čerpadlem. U ejectorových jetových kondenzátorů je chladicí voda vstřikována vysokou rychlostí do výfukové páry a vytváří vakuum, které směs vysaje do horkého džbánu.
Výhody jetových kondenzátorů jsou:
Jsou jednoduché, levné a snadno instalovatelné a provozovatelné.
Mají vysokou rychlost přenosu tepla a nízký tlakový spád.
Nepotřebují velké zásoby chladicí vody ani samostatný systém pro vysávání vzduchu.
Nevýhody jetových kondenzátorů jsou:
Produkují nečistou vodu, kterou nelze znovu použít jako vodní zásobu a která vyžaduje ošetření před likvidací.
Mají vysoké spotřebování energie pro pumpování chladicí vody a směsi.
Jsou ovlivněny kvalitou a teplotou chladicí vody.
U povrchových kondenzátorů jsou chladicí voda a výfukový pára odděleny bariérou, jako jsou trubky nebo desky, a kondenzace probíhá přes tuto bariéru výměnou tepla. Chladicí voda prochází sadou trubek nebo desek, a výfukový pára proudí po jejich vnější straně. Teplá pára je absorbována chladicí vodou, která tak zvyšuje svou teplotu.
Výfukový pára změní svou fázi z páry na kapalinu a stane se kondenzovanou vodou. Kondenzovaná voda se shromažďuje v horkém džbánu na dně kondenzátoru. Chladicí voda opouští kondenzátor za vysoké teploty a nízkého tlaku.
Existují dva podtypy povrchových kondenzátorů: dolní proud a protiproud. U povrchových kondenzátorů s dolním proudem vstupuje výfukový pára z horní části a proudí dolů po trubkách nebo deskách. U povrchových kondenzátorů s protiproudem vstupuje výfukový pára z jednoho konce a proudí nahoru po trubkách nebo deskách, zatímco chladicí voda vstupuje z druhého konce a proudí dolů skrz ně.
Výhody povrchových kondenzátorů jsou:
Produkují čistou vodu, kterou lze znovu použít jako vodní zásobu a snižují korozí a štěrbinové eroze v kotli a turbíně.
Mají nízké spotřebování energie pro pumpování chladicí vody a kondenzované vody.
Nejsou ovlivněny kvalitou a teplotou chladicí vody.
Nevýhody povrchových kondenzátorů jsou:
