En dampkondensator for en turbin er et enhet som omformer lavtrykkets utstrømmende damp fra en dampeturbin til vann ved hjelp av kjølevann. Hovedfunksjonen til en dampkondensator for en turbin er å opprettholde et lavt mottrykk på utstrømningsiden av dampeturbinen, noe som øker effektiviteten og ytelsen i kraftverket.
Utstrømmende damp fra turbinen må utvides betydelig for å konvertere sin tilgjengelige energi til mekanisk arbeid. Hvis dampen ikke kondenseres etter at den har gjort sitt arbeid, vil det ikke skapes nok plass for den følgende dampen til å utvides til den nødvendige volumet. Derfor reduserer kondensering av damp i et lukket system dens volum og skaper et vakuum som senker trykket ved turbinausgangen.
En dampkondensator for en turbin består av flere komponenter, som en kondensatorkammer, kjølevannslevering, fuktige luftpumper, og en varm brønn. Kondensatorkammeret er der dampen kondenseres ved overføring av varme til kjølevannet.
Kjølevannsleveringen gir kaldt vann fra en kjølingstårn eller en annen kilde til omløp i kondensatoren. De fuktige luftpumpene samler inn kondensert damp, luft, ukondensert vannsdamp og andre gasser fra kondensatoren og slipper dem ut til atmosfæren eller en deaerator. Varm brønnen er der kondensert damp samles og derfra kan den pumptes tilbake til dampkjele som fordelingsvann.
Det finnes hovedsakelig to typer dampkondensatorer for turbiner: strålekondensatorer og flatekondensatorer. I strålekondensatorer sprutes kjølevannet på utstrømmende damp og blander seg med den. Dette er en rask prosess for å kondensere damp, men det resulterer i forurenset vann som ikke kan gjenbrukes som fordelingsvann.
I flatekondensatorer er kjølevannet og utstrømmende damp separert av en barriere, som rør eller plater, og kondensasjon forekommer ved varmeoverføring gjennom denne barrieren. Dette er en trengere prosess for å kondensere damp, men det produserer rent vann som kan gjenbrukes som fordelingsvann.
Å bruke en dampkondensator for en turbin har flere fordeler for kraftproduksjon, som:
Den øker termiskeffekten i kraftverket ved å redusere spesifikk dampforbruk og øke arbeidsytelsen per masse enhet av damp.
Den forbedrer kvaliteten på fordelingsvannet ved å fjerne oppløste gasser og urenheter fra kondensert damp.
Den reduserer korrosjon og skalling i dampkjelen og turbinen ved å forhindre direkte kontakt mellom damp og kjølevann.
Den reduserer miljøforurensning ved å minimere utslipp av damp og kjølevann til atmosfæren eller vannmasser.
Den sparer vannressurser ved å gjenbruke kondensert damp som fordelingsvann.
Arbeidsprinsippet for en dampkondensator for en turbin er basert på varmeoverføring og fasenendring. Utstrømmende damp fra turbinen kommer inn i kondensatoren med lavt trykk og høy temperatur. Kjølevannet kommer inn i kondensatoren med lav temperatur og høyt trykk. Varmeoverføringen mellom de to flytende stoffene skjer gjennom en barriere som fysisk skiller dem. Barrieren kan være rør eller plater, avhengig av type kondensator.
Når varmeoverføringen forekommer, synker temperaturen på utstrømmende damp, og dens latente varme frigjøres. Latent varme absorbieres av kjølevannet, som øker sin temperatur. Utstrømmende damp endrer fase fra damp til væske og blir kondensert vann. Kondensert vann samles i varm brønnen nederst i kondensatoren. Kjølevannet forlater kondensatoren med høy temperatur og lavt trykk.
Kondensert vann pumptes deretter av en kondensatextraksjonspumpe til en deaerator eller direkte til en dampkjelpumpe. Deaerator fjerner eventuelle rester av luft eller gasser fra kondensert vann og oppvarmer det før det sendes til dampkjelpumpen. Dampkjelpumpen øker trykket på fordelingsvannet og levererer det til dampkjelen.
Kjølevannet slipper enten ut til en kjølingstårn eller en annen kilde, eller det sirkuleres gjennom en varmeveksler eller en økonomisator. Kjølingstårnet senker temperaturen på kjølevannet ved å la noen av det fordampe til luften. Varmeveksleren eller økonomisatoren overfører noen av varmen fra kjølevannet til et annet flytende stoff, som luft eller fordelingsvann.
Avhengig av kondensasjonsteknikken, finnes det hovedsakelig to typer dampkondensatorer for turbiner: strålekondensatorer og flatekondensatorer.
I strålekondensatorer sprutes kjølevannet på utstrømmende damp og blandes med den. Dette er en rask prosess for å kondensere damp, men det resulterer i forurenset vann som ikke kan gjenbrukes som fordelingsvann. Blandingen av vann og damp slipper deretter ut til en varm brønn, der den pumptes av en fuktig luftpumpe til en deaerator eller en kjølingstårn.
Det finnes tre undertyper av strålekondensatorer: lavt-nivå, høyt-nivå, og ektorp-strålekondensatorer. I lavt-nivå strålekondensatorer er varm brønnen plassert på samme nivå som kondensatoren, og blandingen flyter av gravitasjon. I høyt-nivå strålekondensatorer er varm brønnen plassert over kondensatoren, og blandingen løftes av en pumpe. I ektorp-strålekondensatorer sprutes kjølevannet med høy hastighet inn i utstrømmende damp og skaper et vakuum som suger blandingen inn i varm brønnen.
Fordelene med strålekondensatorer er:
De er enkle, billige, og lett å installere og drive.
De har en høy varmeoverføringsrate og et lavt trykkfall.
De krever ikke en stor kjølevannslevering eller et separat luftuttrakkssystem.
Ulemper med strålekondensatorer er:
De produserer urent vann som ikke kan gjenbrukes som fordelingsvann og krever behandling før utskifting.
De har en høy strømforbruk for å pumpe kjølevannet og blandingen.
De er påvirket av kvaliteten og temperaturen på kjølevannet.
I flatekondensatorer er kjølevannet og utstrømmende damp separert av en barriere, som rør eller plater, og kondensasjon forekommer ved varmeoverføring gjennom denne barrieren. Kjølevannet passerer gjennom et sett med rør eller plater, og utstrømmende damp flyter over deres ytre overflate. Varmen fra dampen absorberes av kjølevannet, som øker sin temperatur.
Utstrømmende damp endrer fase fra damp til væske og blir kondensert vann. Kondensert vann samles i varm brønnen nederst i kondensatoren. Kjølevannet forlater kondensatoren med høy temperatur og lavt trykk.
Det finnes to undertyper av flatekondensatorer: nedstrøms og motstrøms. I nedstrøms flatekondensatorer kommer utstrømmende damp inn fra toppen og flyter nedover over rør eller plater. I motstrøms flatekondensatorer kommer utstrømmende damp inn fra ett ende og flyter oppover over rør eller plater, mens kjølevannet kommer inn fra det andre endet og flyter nedover gjennom dem.
Fordelene med flatekondensatorer er:
De produserer rent vann som kan gjenbrukes som fordelingsvann og reduserer korrosjon og skalling i dampkjelen og turbinen.
De har et lavt strømforbruk for å pumpe kjølevannet og kondensert vann.
De er ikke påvirket av kvaliteten og temperaturen på kjølevannet.
Ulemper med flatekondensatorer er:
De er komplekse, kostbare, og vanskelige å installere og drive.
De har en lav varmeoverføringsrate og et høyt trykkfall.
De krever en stor kjølevannslevering og et separat luftuttrakkssystem.
Valget av en dampkondensator for en turbin avhenger av flere faktorer, som:
