Конденсатор пара для турбины - это устройство, которое преобразует низкодавленный отработанный пар из паровой турбины в воду с помощью охлаждающей воды. Основная функция конденсатора пара для турбины - поддерживать низкое обратное давление на стороне выхода паровой турбины, что увеличивает эффективность и производительность электростанции.
Отработанный пар из турбины должен значительно расшириться, чтобы преобразовать доступную энергию в механическую работу. Если пар не будет конденсирован после выполнения своей работы, он не создаст достаточно места для следующего пара, чтобы расшириться до необходимого объема. Поэтому конденсация пара в замкнутой системе уменьшает его объем и создает вакуум, который снижает давление на выходе турбины.
Конденсатор пара для турбины состоит из нескольких компонентов, таких как камера конденсатора, система подачи охлаждающей воды, насосы для влажного воздуха и горячий колодец. В камере конденсатора пар конденсируется путем передачи тепла охлаждающей воде.
Система подачи охлаждающей воды обеспечивает поступление холодной воды из башни охлаждения или другого источника для циркуляции внутри конденсатора. Насосы для влажного воздуха собирают конденсированный пар, воздух, непроконденсированный водяной пар и другие газы из конденсатора и выбрасывают их в атмосферу или деаэратор. В горячем колодце собирается конденсированный пар, откуда он может быть закачан обратно в паровой котел в качестве питательной воды.
Существуют два основных типа конденсаторов пара для турбин: струйные и поверхностные конденсаторы. В струйных конденсаторах охлаждающая вода распыляется на отработанный пар и смешивается с ним. Это быстрый процесс конденсации пара, но он приводит к загрязнению воды, которую нельзя повторно использовать в качестве питательной воды.
В поверхностных конденсаторах охлаждающая вода и отработанный пар разделены барьером, таким как трубы или пластины, и конденсация происходит за счет теплообмена через этот барьер. Это более медленный процесс конденсации пара, но он производит чистую воду, которую можно повторно использовать в качестве питательной воды.
Использование конденсатора пара для турбины имеет несколько преимуществ для производства электроэнергии, таких как:
Увеличение термической эффективности электростанции за счет уменьшения удельного потребления пара и увеличения работы, выполняемой единицей массы пара.
Улучшение качества питательной воды путем удаления растворенных газов и примесей из конденсированного пара.
Снижение коррозии и образования накипи в котле и турбине за счет предотвращения прямого контакта пара и охлаждающей воды.
Снижение загрязнения окружающей среды за счет минимизации выброса пара и охлаждающей воды в атмосферу или водоемы.
Экономия водных ресурсов за счет повторного использования конденсированного пара в качестве питательной воды.
Принцип работы конденсатора пара для турбины основан на теплообмене и изменении фаз. Отработанный пар из турбины поступает в конденсатор при низком давлении и высокой температуре. Охлаждающая вода поступает в конденсатор при низкой температуре и высоком давлении. Теплообмен между двумя жидкостями происходит через барьер, который физически разделяет их. Барьер может быть трубами или пластинами, в зависимости от типа конденсатора.
По мере того, как происходит теплообмен, температура отработанного пара снижается, и его скрытая теплота выделяется. Скрытая теплота поглощается охлаждающей водой, которая повышает свою температуру. Отработанный пар меняет свою фазу из пара в жидкость и становится конденсированной водой. Конденсированная вода собирается в горячем колодце в нижней части конденсатора. Охлаждающая вода покидает конденсатор при высокой температуре и низком давлении.
Конденсированная вода затем закачивается насосом для откачки конденсата в деаэратор или напрямую в питательный насос котла. Деаэратор удаляет оставшийся воздух или газы из конденсированной воды и нагревает ее перед отправкой в питательный насос котла. Питательный насос котла повышает давление питательной воды и доставляет ее в котел.
Охлаждающая вода либо сбрасывается в башню охлаждения или другой источник, либо рециркулирует через теплообменник или экономайзер. Башня охлаждения снижает температуру охлаждающей воды, испаряя часть ее в воздух. Теплообменник или экономайзер передает часть тепла от охлаждающей воды к другому теплоносителю, такому как воздух или питательная вода.
В зависимости от метода конденсации, существуют два основных типа конденсаторов пара для турбин: струйные и поверхностные конденсаторы.
В струйных конденсаторах охлаждающая вода распыляется на отработанный пар и смешивается с ним. Это быстрый процесс конденсации пара, но он приводит к загрязнению воды, которую нельзя повторно использовать в качестве питательной воды. Смесь воды и пара затем сбрасывается в горячий колодец, где она закачивается насосом для влажного воздуха в деаэратор или башню охлаждения.
Существуют три подтипа струйных конденсаторов: низкоуровневые, высокоуровневые и эжекторные струйные конденсаторы. В низкоуровневых струйных конденсаторах горячий колодец находится на одном уровне с конденсатором, и смесь течет под действием силы тяжести. В высокоуровневых струйных конденсаторах горячий колодец расположен выше конденсатора, и смесь поднимается насосом. В эжекторных струйных конденсаторах охлаждающая вода впрыскивается с высокой скоростью в отработанный пар, создавая вакуум, который засасывает смесь в горячий колодец.
Преимущества струйных конденсаторов:
Они просты, дешевы и легко устанавливаются и эксплуатируются.
У них высокая скорость теплообмена и низкий перепад давления.
Им не требуется большое количество охлаждающей воды или отдельная система удаления воздуха.
Недостатки струйных конденсаторов:
Они производят некачественную воду, которую нельзя повторно использовать в качестве питательной воды, и требуют очистки перед сбросом.
У них высокое энергопотребление для закачки охлаждающей воды и смеси.
Они зависят от качества и температуры охлаждающей воды.
В поверхностных конденсаторах охлаждающая вода и отработанный пар разделены барьером, таким как трубы или пластины, и конденсация происходит за счет теплообмена через этот барьер. Охлаждающая вода проходит через массив труб или пластин, а отработанный пар течет по их внешней поверхности. Тепло пара поглощается охлаждающей водой, которая повышает свою температуру.
Отработанный пар меняет свою фазу из пара в жидкость и становится конденсированной водой. Конденсированная вода собирается в горячем колодце в нижней части конденсатора. Охлаждающая вода покидает конденсатор при высокой температуре и низком давлении.
Существуют два подтипа поверхностных конденсаторов: снизу-вверх и противоточные. В конденсаторах снизу-вверх отработанный пар поступает сверху и течет вниз по трубам или пластинам. В противоточных конденсаторах отработанный пар поступает с одного конца и течет вверх по трубам или пластинам, в то время как охлаждающая вода поступает с другого конца и течет вниз через них.
Преимущества поверхностных конденсаторов:
Они производят чистую воду, которую можно повторно использовать в качестве питательной воды, и снижают коррозию и образование накипи в котле и турбине.
У них низкое энергопотребление для закачки охлаждающей воды и конденсированной воды.
Они не зависят от качества и температуры охлаждающей воды.
Недостатки поверхностных конденсаторов:
Они сложны, дороги и трудно устанавливаются и эксплуатируются.
У них низкая скорость теплообмена и высокий перепад давления.
Им требуется большое количество охлаждающей воды и отдельная система удаления воздуха.
