Dampfkondensator für eine Turbine: Eine umfassende Anleitung
Was ist ein Dampfkondensator für eine Turbine?
Ein Dampfkondensator für eine Turbine ist ein Gerät, das den Niederdruck-Dampf von einer Dampfturbine mit Kühlwasser in Wasser umwandelt. Die Hauptfunktion eines Dampfkondensators für eine Turbine besteht darin, einen niedrigen Rückdruck auf der Ablaufseite der Dampfturbine zu halten, was die Effizienz und Leistung des Kraftwerks erhöht.
Der Ablaufdampf aus der Turbine muss sich weit ausdehnen, um seine verfügbare Energie in mechanische Arbeit umzuwandeln. Wenn der Dampf nach seiner Arbeit nicht kondensiert wird, entsteht nicht genug Platz für den folgenden Dampf, um sein erforderliches Volumen zu erreichen. Daher reduziert das Kondensieren des Dampfs in einem geschlossenen System sein Volumen und schafft ein Vakuum, das den Druck am Turbinenauslass senkt.
Ein Dampfkondensator für eine Turbine besteht aus mehreren Komponenten, wie z.B. einem Kondensatorraum, einer Kühlwasserversorgung, Nassluftpumpen und einem Warmwasserbecken. Im Kondensatorraum wird der Dampf durch Wärmeübertragung an das Kühlwasser kondensiert.
Die Kühlwasserversorgung liefert kaltes Wasser aus einem Kühlturm oder einer anderen Quelle, um es im Kondensator zu zirkulieren. Die Nassluftpumpen sammeln den kondensierten Dampf, Luft, unverdampftes Wasserdampf und andere Gase aus dem Kondensator und leiten sie in die Atmosphäre oder einen Entgaser ab. Im Warmwasserbecken wird der kondensierte Dampf gesammelt und kann von dort als Speisewasser zurück in den Dampfkessel gepumpt werden.
Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Dampfkondensatoren für Turbinen: Strahlkondensatoren und Oberflächenkondensatoren. Bei Strahlkondensatoren wird das Kühlwasser auf den Ablaufdampf gesprüht und mit ihm gemischt. Dies ist ein schneller Prozess zur Verdampfung des Dampfs, aber er führt zu kontaminiertem Wasser, das nicht als Speisewasser wiederverwendet werden kann.
Bei Oberflächenkondensatoren sind das Kühlwasser und der Ablaufdampf durch eine Barriere, wie Röhren oder Platten, getrennt, und die Kondensation erfolgt durch Wärmeübertragung durch diese Barriere. Dies ist ein langsamerer Prozess zur Verdampfung des Dampfs, aber er produziert klares Wasser, das als Speisewasser wiederverwendet werden kann.
Warum einen Dampfkondensator für eine Turbine verwenden?
Das Verwenden eines Dampfkondensators für eine Turbine bietet mehrere Vorteile für die Stromerzeugung, wie:
Er erhöht die thermische Effizienz des Kraftwerks, indem er den spezifischen Dampfverbrauch reduziert und die Arbeit pro Masse Dampf erhöht.
Er verbessert die Qualität des Speisewassers, indem er gelöste Gase und Verunreinigungen aus dem kondensierten Dampf entfernt.
Er reduziert Korrosion und Anlagerungen in Kessel und Turbine, indem er direkten Kontakt zwischen Dampf und Kühlwasser verhindert.
Er reduziert Umweltverschmutzung, indem er die Abgabe von Dampf und Kühlwasser in die Atmosphäre oder Gewässer minimiert.
Er spart Wasserressourcen, indem er den kondensierten Dampf als Speisewasser recycelt.
Wie funktioniert ein Dampfkondensator für eine Turbine?
Das Funktionsprinzip eines Dampfkondensators für eine Turbine basiert auf Wärmeübertragung und Phasenänderung. Der Ablaufdampf aus der Turbine tritt bei niedrigem Druck und hoher Temperatur in den Kondensator ein. Das Kühlwasser tritt bei niedriger Temperatur und hohem Druck in den Kondensator ein. Die Wärmeübertragung zwischen den beiden Flüssigkeiten erfolgt durch eine Barriere, die sie physisch trennt. Die Barriere kann Röhren oder Platten sein, je nach Art des Kondensators.
Während der Wärmeübertragung sinkt die Temperatur des Ablaufdampfs, und seine latente Wärme wird freigesetzt. Die latente Wärme wird vom Kühlwasser absorbiert, was dessen Temperatur erhöht. Der Ablaufdampf ändert seine Phase von Gas zu Flüssigkeit und wird zu kondensiertem Wasser. Das kondensierte Wasser sammelt sich im Warmwasserbecken am Boden des Kondensators. Das Kühlwasser verlässt den Kondensator bei hoher Temperatur und niedrigem Druck.
Das kondensierte Wasser wird dann von einer Kondensatpumpe zu einem Entgaser oder direkt zu einer Speisewasserpumpe gepumpt. Der Entgaser entfernt alle verbleibende Luft oder Gase aus dem kondensierten Wasser und heizt es auf, bevor es zur Speisewasserpumpe geschickt wird. Die Speisewasserpumpe erhöht den Druck des Speisewassers und befördert es zum Dampfkessel.
Das Kühlwasser wird entweder in einen Kühlturm oder eine andere Quelle abgeleitet oder über einen Wärmetauscher oder einen Wirtschaftsverdampfer wiederzirkuliert. Der Kühlturm senkt die Temperatur des Kühlwassers, indem er einen Teil davon in die Luft verdampft. Der Wärmetauscher oder Wirtschaftsverdampfer überträgt einen Teil der Wärme vom Kühlwasser auf eine andere Flüssigkeit, wie Luft oder Speisewasser.
Welche Arten von Dampfkondensatoren für Turbinen gibt es?
Je nach Kondensationsmethode gibt es hauptsächlich zwei Arten von Dampfkondensatoren für Turbinen: Strahlkondensatoren und Oberflächenkondensatoren.
Strahlkondensatoren
Bei Strahlkondensatoren wird das Kühlwasser auf den Ablaufdampf gesprüht und mit ihm gemischt. Dies ist ein schneller Prozess zur Kondensation des Dampfs, führt aber zu kontaminiertem Wasser, das nicht als Speisewasser wiederverwendet werden kann. Die Mischung aus Wasser und Dampf wird dann in ein Warmwasserbecken geleitet, wo sie von einer Nassluftpumpe zu einem Entgaser oder einem Kühlturm gepumpt wird.
Es gibt drei Unterarten von Strahlkondensatoren: Niederdruck-, Hochdruck- und Saugstrahlkondensatoren. Bei Niederdruck-Strahlkondensatoren befindet sich das Warmwasserbecken auf gleicher Höhe wie der Kondensator, und die Mischung fließt durch Schwerkraft. Bei Hochdruck-Strahlkondensatoren befindet sich das Warmwasserbecken über dem Kondensator, und die Mischung wird durch eine Pumpe gehoben. Bei Saugstrahlkondensatoren wird das Kühlwasser mit hoher Geschwindigkeit in den Ablaufdampf eingespritzt und erzeugt ein Vakuum, das die Mischung ins Warmwasserbecken saugt.
Die Vorteile von Strahlkondensatoren sind:
Sie sind einfach, günstig und leicht zu installieren und zu betreiben.
Sie haben eine hohe Wärmeübertragungsrate und einen geringen Druckabfall.
Sie erfordern keine große Kühlwasserversorgung oder ein separates Luftextraktionssystem.
Die Nachteile von Strahlkondensatoren sind:
Sie produzieren unreines Wasser, das nicht als Speisewasser wiederverwendet werden kann und vor der Entsorgung behandelt werden muss.
Sie haben einen hohen Energieverbrauch für das Pumpen des Kühlwassers und der Mischung.
Sie werden von der Qualität und Temperatur des Kühlwassers beeinflusst.
Oberflächenkondensatoren
Bei Oberflächenkondensatoren sind das Kühlwasser und der Ablaufdampf durch eine Barriere, wie Röhren oder Platten, getrennt, und die Kondensation erfolgt durch Wärmeübertragung durch diese Barriere. Das Kühlwasser fließt durch ein Array von Röhren oder Platten, und der Ablaufdampf strömt über deren äußere Oberfläche. Die Wärme des Dampfs wird vom Kühlwasser absorbiert, was dessen Temperatur erhöht.
Der Ablaufdampf ändert seine Phase von Gas zu Flüssigkeit und wird zu kondensiertem Wasser. Das kondensierte Wasser sammelt sich im Warmwasserbecken am Boden des Kondensators. Das Kühlwasser verlässt den Kondensator bei hoher Temperatur und niedrigem Druck.
Es gibt zwei Unterarten von Oberflächenkondensatoren: Downflow- und Counterflow-Kondensatoren. Bei Downflow-Oberflächenkondensatoren tritt der Ablaufdampf von oben ein und fließt nach unten über die Röhren oder Platten. Bei Counterflow-Oberflächenkondensatoren tritt der Ablaufdampf von einem Ende ein und fließt nach oben über die Röhren oder Platten, während das Kühlwasser von dem anderen Ende eintritt und nach unten durch sie fließt.
Die Vorteile von Oberflächenkondensatoren sind:
Sie produzieren reines Wasser, das als Speisewasser wiederverwendet werden kann und Korrosion und Anlagerungen in Kessel und Turbine reduzieren.
Sie haben einen geringen Energieverbrauch für das Pumpen des Kühlwassers und des kondensierten Wassers.
Sie werden nicht von der Qualität und Temperatur des Kühlwassers beeinflusst.
Die Nachteile von Oberflächenkondensatoren sind:
Sie sind komplex, teuer und schwierig zu installieren und zu bedienen.
Sie haben eine geringe Wärmeübertragungsrate und einen hohen Druckabfall.
Sie erfordern eine große Kühlwasserversorgung und ein separates Luftextraktionssystem.
Wie wählt man einen Dampfkondensator für eine Turbine aus?
