Stoomcondensor voor een turbine: Een uitgebreide gids
Wat is een stoomcondensor voor een turbine?
Een stoomcondensor voor een turbine is een apparaat dat de lage-druk uitlaatstoom van een stoomturbine omzet in water door gebruik te maken van koelwater. De belangrijkste functie van een stoomcondensor voor een turbine is het handhaven van een lage terugdruk aan de uitlaatside van de stoomturbine, wat de efficiëntie en output van de energiecentrale verhoogt.
De uitlaatstoom van de turbine moet zich aanzienlijk uitbreiden om haar beschikbare energie om te zetten in mechanisch werk. Als de stoom na het verrichten van haar werk niet wordt gecondenseerd, zal er niet genoeg ruimte worden gecreëerd voor de volgende stoom om zich tot het benodigde volume uit te breiden. Daarom vermindert het condenseren van de stoom in een gesloten systeem het volume en creëert een vacuüm dat de druk aan de uitlaat van de turbine verlaagt.
Een stoomcondensor voor een turbine bestaat uit verschillende componenten, zoals een condensatiekamer, koelwatervoorziening, natte luchtpompen en een warme put. De condensatiekamer is waar de stoom wordt gecondenseerd door de warmte over te dragen aan het koelwater.
De koelwatervoorziening levert koud water van een koeltoren of een andere bron om binnen de condensor te circuleren. De natte luchtpompen verzamelen de gecondenseerde stoom, lucht, ongecondenseerde waterdamp en andere gassen uit de condensor en lozen ze af naar de atmosfeer of een deaerator. De warme put is waar de gecondenseerde stoom wordt verzameld en vandaar kan worden teruggestuurd naar de stoomketel als voedingswater.
Er zijn voornamelijk twee types stoomcondensoren voor turbines: jetcondensoren en oppervlaktecondensoren. Bij jetcondensoren wordt het koelwater op de uitlaatstoom gespoten en met deze gemengd. Dit is een snelle manier om stoom te condenseren, maar het resulteert in besmet water dat niet herbruikt kan worden als voedingswater.
Bij oppervlaktecondensoren zijn het koelwater en de uitlaatstoom gescheiden door een barrière, zoals buizen of platen, en vindt condensatie plaats door warmtewisseling via deze barrière. Dit is een langzamer proces om stoom te condenseren, maar het produceert zuiver water dat herbruikt kan worden als voedingswater.
Waarom een stoomcondensor voor een turbine gebruiken?
Het gebruik van een stoomcondensor voor een turbine heeft verschillende voordelen voor de energieopwekking, zoals:
Het verhoogt de thermische efficiëntie van de energiecentrale door de specifieke stoomconsumptie te verlagen en de arbeidsoutput per eenheid massa stoom te verhogen.
Het verbetert de kwaliteit van het voedingswater door opgeloste gassen en onzuiverheden uit de gecondenseerde stoom te verwijderen.
Het vermindert corrosie en aanslag in de ketel en turbine door direct contact tussen stoom en koelwater te voorkomen.
Het vermindert milieubevuiling door de lozing van stoom en koelwater in de atmosfeer of waterlichamen te minimaliseren.
Het bespaart waterbronnen door de gecondenseerde stoom te recyclen als voedingswater.
Hoe werkt een stoomcondensor voor een turbine?
Het werkingsprincipe van een stoomcondensor voor een turbine is gebaseerd op warmtewisseling en faserolling. De uitlaatstoom van de turbine komt de condensor binnen onder lage druk en hoge temperatuur. Het koelwater komt de condensor binnen onder lage temperatuur en hoge druk. De warmtewisseling tussen de twee vloeistoffen vindt plaats door een barrière die ze fysiek scheidt. De barrière kan buizen of platen zijn, afhankelijk van het type condensor.
Terwijl de warmtewisseling plaatsvindt, daalt de temperatuur van de uitlaatstoom en wordt haar latente warmte vrijgegeven. De latente warmte wordt opgenomen door het koelwater, waardoor de temperatuur ervan stijgt. De uitlaatstoom verandert van fase van damp naar vloeistof en wordt gecondenseerd water. Het gecondenseerde water verzamelt zich in de warme put aan de onderkant van de condensor. Het koelwater verlaat de condensor onder hoge temperatuur en lage druk.
Het gecondenseerde water wordt vervolgens gepompt door een condensaatafzuigpomp naar een deaerator of rechtstreeks naar een ketelvoedingspomp. De deaerator verwijdert eventuele resterende lucht of gassen uit het gecondenseerde water en verhit het voordat het naar de ketelvoedingspomp wordt gestuurd. De ketelvoedingspomp verhoogt de druk van het voedingswater en levert het aan de ketel.
Het koelwater wordt ofwel afgevoerd naar een koeltoren of een andere bron, of recirculeert via een warmtewisselaar of een economizer. De koeltoren verlaagt de temperatuur van het koelwater door een deel ervan in de lucht te laten verdampen. De warmtewisselaar of economizer draagt een deel van de warmte van het koelwater over aan een ander medium, zoals lucht of voedingswater.
Welke soorten stoomcondensoren zijn er voor turbines?
Afhankelijk van de condensatiemethode zijn er voornamelijk twee types stoomcondensoren voor turbines: jetcondensoren en oppervlaktecondensoren.
Jetcondensoren
Bij jetcondensoren wordt het koelwater op de uitlaatstoom gespoten en met deze gemengd. Dit is een snelle manier om stoom te condenseren, maar het resulteert in besmet water dat niet herbruikt kan worden als voedingswater. Het mengsel van water en stoom wordt vervolgens afgevoerd naar een warme put, waar het door een natte luchtpomp naar een deaerator of een koeltoren wordt gepompt.
Er zijn drie subtypes jetcondensoren: laag niveau, hoog niveau en ejector jetcondensoren. Bij laag-niveau jetcondensoren bevindt zich de warme put op hetzelfde niveau als de condensor, en het mengsel stroomt door zwaartekracht. Bij hoog-niveau jetcondensoren bevindt zich de warme put boven de condensor en wordt het mengsel opgepompt. Bij ejector jetcondensoren wordt het koelwater met hoge snelheid in de uitlaatstoom ingespoten en creëert een vacuüm dat het mengsel in de warme put zuigt.
De voordelen van jetcondensoren zijn:
Ze zijn eenvoudig, goedkoop en gemakkelijk te installeren en te bedienen.
Ze hebben een hoge warmtewisselsnelheid en een lage drukval.
Ze vereisen geen grote koelwatervoorziening of een aparte luchtextractiesysteem.
De nadelen van jetcondensoren zijn:
Ze produceren onzuiver water dat niet herbruikt kan worden als voedingswater en behandeling vereist voordat het wordt afgevoerd.
Ze hebben een hoge energieverbruik voor het pompen van het koelwater en het mengsel.
Ze worden beïnvloed door de kwaliteit en temperatuur van het koelwater.
Oppervlaktecondensoren
Bij oppervlaktecondensoren zijn het koelwater en de uitlaatstoom gescheiden door een barrière, zoals buizen of platen, en vindt condensatie plaats door warmtewisseling via deze barrière. Het koelwater stroomt door een array van buizen of platen, en de uitlaatstoom stroomt over hun buitenoppervlak. De warmte van de stoom wordt opgenomen door het koelwater, waardoor de temperatuur ervan stijgt.
De uitlaatstoom verandert van fase van damp naar vloeistof en wordt gecondenseerd water. Het gecondenseerde water verzamelt zich in de warme put aan de onderkant van de condensor. Het koelwater verlaat de condensor onder hoge temperatuur en lage druk.
Er zijn twee subtypes oppervlaktecondensoren: neerwaarts en tegenstroom. Bij neerwaarts oppervlaktecondensoren komt de uitlaatstoom van boven binnen en stroomt omlaag over de buizen of platen. Bij tegenstroom oppervlaktecondensoren komt de uitlaatstoom van één kant binnen en stroomt omhoog over de buizen of platen, terwijl het koelwater van de andere kant binnenkomt en omlaag door hen stroomt.
De voordelen van oppervlaktecondensoren zijn:
Ze produceren zuiver water dat herbruikt kan worden als voedingswater en verminderen corrosie en aanslag in de ketel en turbine.
Ze hebben een laag energieverbruik voor het pompen van het koelwater en het gecondenseerde water.
Ze worden niet beïnvloed door de kwaliteit en temperatuur van het koelwater.
De nadelen van oppervlaktecondensoren zijn:
Ze zijn complex, duur en moeilijk te installeren en te bedienen.
Ze hebben een lage warmtewisselsnelheid en een hoge drukval.
Ze vereisen een grote koelwatervoorziening en een apart luchtextractiesysteem.
Hoe kies je een stoomcondensor voor een turbine?
De keuze van een stoomcondensor voor een turbine hangt af van verschillende factoren, zoals:
