Паровий конденсатор для турбіни — це пристрій, який перетворює низькотиску вичерпну пару з парової турбіни на воду за допомогою охолоджувальної води. Основна функція парового конденсатора для турбіни полягає у підтримці низького контртиску на стороні вичерпного колектора парової турбіни, що збільшує ефективність та продуктивність електростанції.
Вичерпна пара з турбіни повинна значно розширитися, щоб перетворити свою доступну енергію на механічну роботу. Якщо пара не конденсується після виконання своєї роботи, вона не створить достатньо місця для наступної пари, щоб розширитися до необхідного об'єму. Тому конденсація пари в замкненій системі зменшує її об'єм і створює вакуум, що знижує тиск на виході турбіни.
Паровий конденсатор для турбіни складається з кількох компонентів, таких як камера конденсатора, постачання охолоджувальної води, насоси для вологого повітря та гаряча шахта. Камера конденсатора — це місце, де пара конденсується, передаючи свою теплоту охолоджувальній воді.
Постачання охолоджувальної води забезпечує холодну воду з вежі охолодження або іншого джерела для циркуляції всередині конденсатора. Насоси для вологого повітря збирають конденсовану пару, повітря, невипаровану водну пару та інші гази з конденсатора та виводять їх до атмосфери або деаератора. Гаряча шахта — це місце, де збирається конденсована вода, звідки її можна насосувати назад до парового котла як питна вода.
Існує два основні типи парових конденсаторів для турбін: струмові конденсатори та поверхневі конденсатори. У струмових конденсаторах охолоджувальна вода розпилюється на вичерпну пару та сумішується з нею. Це швидкий процес конденсації пари, але в результаті отримується забруднена вода, яка не може бути повторно використана як питна вода.
У поверхневих конденсаторах охолоджувальна вода та вичерпна пару розділені бар'єром, таким як труби або пластини, і конденсація відбувається через теплообмін через цей бар'єр. Це повільніший процес конденсації пари, але він виробляє чисту воду, яку можна повторно використовувати як питну воду.
Використання парового конденсатора для турбіни має кілька переваг для виробництва електроенергії, таких як:
Це збільшує термічну ефективність електростанції, зменшуючи специфічне споживання пари та збільшуючи роботу на одиницю маси пари.
Це покращує якість питної води, видаляючи розчинені гази та забруднюючі речовини з конденсованої пари.
Це зменшує корозію та накип у котлі та турбіні, запобігаючи безпосередньому контакту пари з охолоджувальною водою.
Це зменшує забруднення середовища, мінімізуючи викид пари та охолоджувальної води в атмосферу або водойми.
Це економить водні ресурси, повторно використовуючи конденсовану пару як питну воду.
Принцип роботи парового конденсатора для турбіни базується на теплообміні та фазовій зміні. Вичерпна пара з турбіни входить до конденсатора при низькому тиску та високій температурі. Охолоджувальна вода входить до конденсатора при низькій температурі та високому тиску. Теплообмін між двома рідинами відбувається через бар'єр, який фізично розділяє їх. Бар'єр може бути трубами або пластинами, залежно від типу конденсатора.
Зразу ж, як починається теплообмін, температура вичерпної пари знижується, і її латентна теплота віддається. Латентна теплота поглинається охолоджувальною водою, яка збільшує свою температуру. Вичерпна пара змінює свою фазу з пари на рідину і стає конденсованою водою. Конденсована вода збирається в гарячій шахті на дні конденсатора. Охолоджувальна вода виходить з конденсатора при високій температурі та низькому тиску.
Конденсована вода потім насосується насосом для вилучення конденсату до деаератора або безпосередньо до насосу питної води. Деаератор видаляє будь-які залишки повітря або газів з конденсованої води та нагріває її перед подачею до насосу питної води. Насос питної води збільшує тиск питної води та доставляє її до котла.
Охолоджувальна вода або виводиться до вежі охолодження або іншого джерела, або рециркулюється через теплообмінник або економайзер. Вежа охолодження знижує температуру охолоджувальної води, частково випаруючи її в повітря. Теплообмінник або економайзер передає деяку частину тепла від охолоджувальної води до іншої рідини, такої як повітря або питна вода.
Залежно від техніки конденсації, існує два основні типи парових конденсаторів для турбін: струмові конденсатори та поверхневі конденсатори.
У струмових конденсаторах охолоджувальна вода розпилюється на вичерпну пару та сумішується з нею. Це швидкий процес конденсації пари, але в результаті отримується забруднена вода, яка не може бути повторно використана як питна вода. Суміш води та пари потім виводиться до гарячої шахти, де вона насосується насосом для вологого повітря до деаератора або вежі охолодження.
Існує три підтипу струмових конденсаторів: низькорівневі, високорівневі та ежекторні струмові конденсатори. У низькорівневих струмових конденсаторах гаряча шахта розміщена на тому ж рівні, що й конденсатор, і суміш рухається за допомогою гравітації. У високорівневих струмових конденсаторах гаряча шахта розміщена над конденсатором, і суміш піднімається насосом. У ежекторних струмових конденсаторах охолоджувальна вода вводиться з високою швидкістю в вичерпну пару, створюючи вакуум, який втягує суміш до гарячої шахти.
Переваги струмових конденсаторів:
Вони прості, дешеві та легкі у встановленні та експлуатації.
Вони мають високу швидкість теплообміну та низьке опадання тиску.
Вони не потребують великої кількості охолоджувальної води або окремої системи вилучення повітря.
Недоліки струмових конденсаторів:
Вони виробляють непуру воду, яка не може бути повторно використана як питна вода і потребує обробки перед вивезенням.
Вони мають високе споживання енергії для насосування охолоджувальної води та суміші.
Вони залежать від якості та температури охолоджувальної води.
У поверхневих конденсаторах охолоджувальна вода та вичерпна пару розділені бар'єром, таким як труби або пластини, і конденсація відбувається через теплообмін через цей бар'єр. Охолоджувальна вода проходить через масив труб або пластин, а вичерпна пару протікає по їх зовнішній поверхні. Тепло пари поглинається охолоджувальною водою, яка збільшує свою температуру.
Вичерпна пару змінює свою фазу з пари на рідину і стає конденсованою водою. Конденсована вода збирається в гарячій шахті на дні конденсатора. Охолоджувальна вода виходить з конденсатора при високій температурі та низькому тиску.
Існують два підтипу поверхневих конденсаторів: знизу вгору та протилежні. У поверхневих конденсаторах знизу вгору вичерпна пару входить зверху та протікає вниз по трубам або пластинам. У протилежних поверхневих конденсаторах вичерпна пару входить з одного кінця та протікає вгору по трубам або пластинам, а охолоджувальна вода входить з іншого кінця та протікає вниз через них.
Переваги поверхневих конденсаторів:
