Kondensator pary dla turbiny: kompleksowy przewodnik
Co to jest kondensator pary dla turbiny?
Kondensator pary dla turbiny to urządzenie, które przekształca niskociśnieniową parę odprowadzaną z turbiny pary w wodę za pomocą wody chłodzącej. Główną funkcją kondensatora pary dla turbiny jest utrzymanie niskiego ciśnienia na stronie odprowadzania pary z turbiny pary, co zwiększa efektywność i wydajność elektrowni.
Para odprowadzana z turbiny musi rozszerzyć się do dużego stopnia, aby przekształcić swoją dostępną energię w pracę mechaniczną. Jeśli para nie zostanie skondensowana po wykonaniu swojej pracy, nie stworzy wystarczająco dużo miejsca dla kolejnej pary, która ma rozszerzyć się do wymaganej objętości. Dlatego skraplanie pary w zamkniętym systemie zmniejsza jej objętość i tworzy próżnię, która obniża ciśnienie na wylocie turbiny.
Kondensator pary dla turbiny składa się z kilku komponentów, takich jak komora kondensacyjna, zasilanie wodą chłodzącą, pompy mokrego powietrza i ciepła studnia. W komorze kondensacyjnej para jest skraplana poprzez przenoszenie swojego ciepła do wody chłodzącej.
Zasilanie wodą chłodzącą dostarcza zimną wodę z wieży chłodzenia lub innego źródła, która cyrkuluje wewnątrz kondensatora. Pompy mokrego powietrza zbierają skraploną parę, powietrze, nierozproszoną parę wodną i inne gazy z kondensatora i odprowadzają je do atmosfery lub deaeratora. Ciepła studnia to miejsce, w którym skraplona para jest zbierana i z którego może być pompowana z powrotem do kotła pary jako woda podajnikowa.
Istnieją głównie dwa typy kondensatorów pary dla turbin: kondensatory strumieniowe i powierzchniowe. W kondensatorach strumieniowych woda chłodząca jest spryskiwana na parę odprowadzaną i mieszana z nią. To szybki proces skraplania pary, ale prowadzi do zanieczyszczonej wody, która nie może być ponownie użyta jako woda podajnikowa.
W kondensatorach powierzchniowych woda chłodząca i para odprowadzana są oddzielone barierą, taką jak rury lub płyty, a skraplanie następuje przez wymianę ciepła przez tę bariery. To wolniejszy proces skraplania pary, ale produkuje czystą wodę, która może być ponownie użyta jako woda podajnikowa.
Dlaczego używać kondensatora pary dla turbiny?
Używanie kondensatora pary dla turbiny ma wiele zalet dla generowania energii, takich jak:
Zwiększa termiczną efektywność elektrowni, obniżając specyficzne zużycie pary i zwiększając pracę na jednostkę masy pary.
Poprawia jakość wody podajnikowej, usuwając rozpuszczone gazy i zanieczyszczenia ze skraplonej pary.
Zmniejsza korozję i osadzanie się w kotłach i turbinach, zapobiegając bezpośredniemu kontaktowi między parą a wodą chłodzącą.
Zmniejsza zanieczyszczenie środowiska, minimalizując odprowadzanie pary i wody chłodzącej do atmosfery lub wód.
Oszczędza zasoby wodne, recyklując skraploną parę jako wodę podajnikową.
Jak działa kondensator pary dla turbiny?
Princip działania kondensatora pary dla turbiny opiera się na przepływie ciepła i zmianie fazy. Para odprowadzana z turbiny wchodzi do kondensatora pod niskim ciśnieniem i wysoką temperaturą. Woda chłodząca wchodzi do kondensatora pod niską temperaturą i wysokim ciśnieniem. Przepływ ciepła między tymi dwoma płynami odbywa się przez barierę, która fizycznie je od siebie oddziela. Bariera może być rurami lub płytami, w zależności od typu kondensatora.
Podczas przepływu ciepła temperatura pary odprowadzanej maleje, a jej ciepło ukryte jest wydzielane. Ciepło ukryte jest absorbowane przez wodę chłodzącą, która zwiększa swoją temperaturę. Para odprowadzana zmienia fazę z pary na ciekłą i staje się skraploną wodą. Skraplona woda gromadzi się w ciepłej studni na dnie kondensatora. Woda chłodząca opuszcza kondensator pod wysoką temperaturą i niskim ciśnieniem.
Skraplona woda jest następnie pompowana przez pompę ekstrakcyjną do deaeratora lub bezpośrednio do pompy podajnikowej kotła. Deaerator usuwa pozostałe powietrze lub gazy ze skraplonej wody i ogrzewa ją przed wysłaniem do pompy podajnikowej kotła. Pomp podajnikowy zwiększa ciśnienie wody podajnikowej i dostarcza ją do kotła.
Woda chłodząca jest albo odprowadzana do wieży chłodzenia lub innego źródła, albo cyrkuluje przez wymiennik ciepła lub ekonomizer. Wieża chłodzenia obniża temperaturę wody chłodzącej, odparowując część jej do powietrza. Wymiennik ciepła lub ekonomizer przekazuje część ciepła z wody chłodzącej do innego płynu, takiego jak powietrze lub woda podajnikowa.
Jakie są typy kondensatorów pary dla turbin?
W zależności od techniki skraplania istnieją głównie dwa typy kondensatorów pary dla turbin: kondensatory strumieniowe i powierzchniowe.
Kondensatory strumieniowe
W kondensatorach strumieniowych woda chłodząca jest spryskiwana na parę odprowadzaną i mieszana z nią. To szybki proces skraplania pary, ale prowadzi do zanieczyszczonej wody, która nie może być ponownie użyta jako woda podajnikowa. Mieszanina wody i pary jest następnie odprowadzana do ciepłej studni, gdzie jest pompowana przez pompę mokrego powietrza do deaeratora lub wieży chłodzenia.
Istnieją trzy podtypy kondensatorów strumieniowych: niskopoziomowe, wysokopoziomowe i kondensatory strumieniowe z wyrzutnią. W kondensatorach strumieniowych niskopoziomowych ciepła studnia jest umieszczona na tym samym poziomie co kondensator, a mieszanina płynie pod wpływem grawitacji. W kondensatorach strumieniowych wysokopoziomowych ciepła studnia jest umieszczona powyżej kondensatora, a mieszanina jest podnoszona przez pompę. W kondensatorach strumieniowych z wyrzutnią woda chłodząca jest wprowadzana z wysoką prędkością do pary odprowadzanej i tworzy próżnię, która ssie mieszaninę do ciepłej studni.
Zalety kondensatorów strumieniowych to:
Są proste, tanie i łatwe w montażu i eksploatacji.
Mają wysoki współczynnik przepływu ciepła i niski spadek ciśnienia.
Nie wymagają dużej ilości wody chłodzącej ani osobnego systemu ekstrakcji powietrza.
Wady kondensatorów strumieniowych to:
Produkują zanieczyszczoną wodę, która nie może być ponownie użyta jako woda podajnikowa i wymaga oczyszczenia przed odprowadzeniem.
Mają wysokie zużycie energii do pompowania wody chłodzącej i mieszaniny.
Są wpływowane jakością i temperaturą wody chłodzącej.
Kondensatory powierzchniowe
W kondensatorach powierzchniowych woda chłodząca i para odprowadzana są oddzielone barierą, taką jak rury lub płyty, a skraplanie następuje przez wymianę ciepła przez tę bariery. Woda chłodząca przepływa przez szereg rur lub płyt, a para odprowadzana przepływa nad ich zewnętrzną powierzchnią. Ciepło pary jest absorbowane przez wodę chłodzącą, która zwiększa swoją temperaturę.
Para odprowadzana zmienia fazę z pary na ciekłą i staje się skraploną wodą. Skraplona woda gromadzi się w ciepłej studni na dnie kondensatora. Woda chłodząca opuszcza kondensator pod wysoką temperaturą i niskim ciśnieniem.
Istnieją dwa podtypy kondensatorów powierzchniowych: naprzeciwprądowe i z przepływem w dół. W kondensatorach powierzchniowych z przepływem w dół para odprowadzana wchodzi od góry i przepływa w dół nad rurami lub płytami. W kondensatorach powierzchniowych naprzeciwprądowych para odprowadzana wchodzi z jednego końca i przepływa w górę nad rurami lub płytami, podczas gdy woda chłodząca wchodzi z drugiego końca i przepływa w dół przez nie.
Zalety kondensatorów powierzchniowych to:
Produkują czystą wodę, która może być ponownie użyta jako woda podajnikowa i zmniejszają korozję i osadzanie się w kotłach i turbinach.
Mają niskie zużycie energii do pompowania wody chłodzącej i skraplonej wody.
Nie są wpływowane jakością i temperaturą wody chłodzącej.
Wady kondensatorów powierzchniowych to:
Są złożone, kosztowne i trudne w montażu i eksploatacji.
Mają niski współczynnik przepływu ciepła i wysoki spadek ciśnienia.
Wymagają dużej ilości wody chłodzącej i osobnego systemu ekstrakcji powietrza.
