Máy ngưng hơi cho turbine là thiết bị chuyển đổi hơi nước thải áp suất thấp từ turbine hơi nước thành nước bằng cách sử dụng nước làm mát. Chức năng chính của máy ngưng hơi cho turbine là duy trì áp suất thấp ở phía xả của turbine hơi nước, điều này tăng hiệu suất và công suất của nhà máy điện.
Hơi nước thải từ turbine phải mở rộng một cách lớn để chuyển đổi năng lượng có sẵn thành công cơ học. Nếu hơi nước không được ngưng tụ sau khi hoàn thành công việc, nó sẽ không tạo đủ không gian cho hơi nước tiếp theo mở rộng đến thể tích yêu cầu. Do đó, ngưng tụ hơi nước trong hệ thống kín giảm thể tích của nó và tạo ra chân không làm giảm áp suất tại lỗ xả turbine.
Máy ngưng hơi cho turbine bao gồm nhiều thành phần, như buồng ngưng tụ, nguồn cung cấp nước làm mát, bơm hút khí ẩm, và hồ chứa nước nóng. Buồng ngưng tụ là nơi hơi nước được ngưng tụ bằng cách chuyển nhiệt của nó sang nước làm mát.
Nguồn cung cấp nước làm mát cung cấp nước lạnh từ tháp làm mát hoặc nguồn khác để tuần hoàn bên trong máy ngưng. Bơm hút khí ẩm thu thập hơi nước ngưng tụ, không khí, hơi nước chưa ngưng tụ và các khí khác từ máy ngưng và xả chúng ra không khí hoặc bộ khử khí. Hồ chứa nước nóng là nơi thu thập hơi nước ngưng tụ và từ đó nó có thể được bơm trở lại nồi hơi hơi nước dưới dạng nước cấp.
Có chủ yếu hai loại máy ngưng hơi cho turbine: máy ngưng phun và máy ngưng bề mặt. Trong máy ngưng phun, nước làm mát được phun lên hơi nước thải và trộn lẫn với nó. Đây là quá trình ngưng tụ hơi nhanh, nhưng kết quả là nước bị nhiễm bẩn không thể tái sử dụng làm nước cấp.
Trong máy ngưng bề mặt, nước làm mát và hơi nước thải được tách biệt bởi rào cản, chẳng hạn như ống hoặc tấm, và quá trình ngưng tụ xảy ra thông qua sự trao đổi nhiệt qua rào cản này. Đây là quá trình ngưng tụ hơi chậm hơn, nhưng nó tạo ra nước tinh khiết có thể tái sử dụng làm nước cấp.
Sử dụng máy ngưng hơi cho turbine có nhiều lợi ích cho sản xuất điện, chẳng hạn như:
Nó tăng hiệu suất nhiệt của nhà máy điện bằng cách giảm tiêu thụ hơi cụ thể và tăng công suất đầu ra trên mỗi đơn vị khối lượng hơi.
Nó cải thiện chất lượng nước cấp bằng cách loại bỏ khí hòa tan và tạp chất từ hơi nước ngưng tụ.
Nó giảm ăn mòn và đóng cặn trong nồi hơi và turbine bằng cách ngăn chặn tiếp xúc trực tiếp giữa hơi và nước làm mát.
Nó giảm ô nhiễm môi trường bằng cách giảm lượng hơi và nước làm mát thải ra không khí hoặc nguồn nước.
Nó tiết kiệm tài nguyên nước bằng cách tái chế hơi nước ngưng tụ làm nước cấp.
Nguyên lý hoạt động của máy ngưng hơi cho turbine dựa trên truyền nhiệt và thay đổi pha. Hơi nước thải từ turbine vào máy ngưng ở áp suất thấp và nhiệt độ cao. Nước làm mát vào máy ngưng ở nhiệt độ thấp và áp suất cao. Sự truyền nhiệt giữa hai chất lỏng xảy ra thông qua rào cản tách chúng về mặt vật lý. Rào cản có thể là ống hoặc tấm, tùy thuộc vào loại máy ngưng.
Khi quá trình truyền nhiệt diễn ra, nhiệt độ của hơi nước thải giảm và nhiệt tiềm ẩn của nó được giải phóng. Nhiệt tiềm ẩn được hấp thụ bởi nước làm mát, làm tăng nhiệt độ của nó. Hơi nước thải thay đổi pha từ hơi thành lỏng và trở thành nước ngưng tụ. Nước ngưng tụ tập trung trong hồ chứa nước nóng ở đáy máy ngưng. Nước làm mát rời máy ngưng ở nhiệt độ cao và áp suất thấp.
Nước ngưng tụ sau đó được bơm bởi bơm hút nước ngưng tụ đến bộ khử khí hoặc trực tiếp đến bơm cấp nồi hơi. Bộ khử khí loại bỏ bất kỳ khí còn lại từ nước ngưng tụ và làm nóng nó trước khi gửi đến bơm cấp nồi hơi. Bơm cấp nồi hơi tăng áp lực của nước cấp và cung cấp nó cho nồi hơi.
Nước làm mát được xả ra tháp làm mát hoặc nguồn khác hoặc tuần hoàn qua bộ trao đổi nhiệt hoặc bộ tiết kiệm. Tháp làm mát giảm nhiệt độ của nước làm mát bằng cách bay hơi một phần của nó vào không khí. Bộ trao đổi nhiệt hoặc bộ tiết kiệm chuyển một phần nhiệt từ nước làm mát sang chất lỏng khác, như không khí hoặc nước cấp.
Tùy thuộc vào kỹ thuật ngưng tụ, có chủ yếu hai loại máy ngưng hơi cho turbine: máy ngưng phun và máy ngưng bề mặt.
Trong máy ngưng phun, nước làm mát được phun lên hơi nước thải và trộn lẫn với nó. Đây là quá trình ngưng tụ hơi nhanh, nhưng kết quả là nước bị nhiễm bẩn không thể tái sử dụng làm nước cấp. Mixture of water and steam is then discharged to a hot well, where it is pumped by a wet air pump to a deaerator or a cooling tower.
Có ba loại phụ của máy ngưng phun: máy ngưng phun mức thấp, máy ngưng phun mức cao và máy ngưng phun hút. Trong máy ngưng phun mức thấp, hồ chứa nước nóng được đặt ở cùng mức với máy ngưng, và hỗn hợp chảy theo trọng lực. Trong máy ngưng phun mức cao, hồ chứa nước nóng được đặt trên máy ngưng và hỗn hợp được nâng lên bằng bơm. Trong máy ngưng phun hút, nước làm mát được tiêm vào với tốc độ cao vào hơi nước thải và tạo ra chân không hút hỗn hợp vào hồ chứa nước nóng.
Lợi ích của máy ngưng phun là:
Chúng đơn giản, rẻ và dễ lắp đặt và vận hành.
Chúng có tỷ lệ truyền nhiệt cao và áp suất giọt thấp.
Chúng không cần nguồn nước làm mát lớn hoặc hệ thống hút không khí riêng biệt.
Nhược điểm của máy ngưng phun là:
Chúng tạo ra nước không tinh khiết không thể tái sử dụng làm nước cấp và cần xử lý trước khi thải bỏ.
Chúng có mức tiêu thụ điện cao để bơm nước làm mát và hỗn hợp.
Chúng bị ảnh hưởng bởi chất lượng và nhiệt độ của nước làm mát.
Trong máy ngưng bề mặt, nước làm mát và hơi nước thải được tách biệt bởi rào cản, chẳng hạn như ống hoặc tấm, và quá trình ngưng tụ xảy ra thông qua sự trao đổi nhiệt qua rào cản này. Nước làm mát đi qua một dãy ống hoặc tấm, và hơi nước thải chảy qua bề mặt bên ngoài của chúng. Nhiệt của hơi được hấp thụ bởi nước làm mát, làm tăng nhiệt độ của nó.
Hơi nước thải thay đổi pha từ hơi thành lỏng và trở thành nước ngưng tụ. Nước ngưng tụ tập trung trong hồ chứa nước nóng ở đáy máy ngưng. Nước làm mát rời máy ngưng ở nhiệt độ cao và áp suất thấp.
Có hai loại phụ của máy ngưng bề mặt: dòng xuống và dòng ngược. Trong máy ngưng bề mặt dòng xuống, hơi nước thải vào từ trên và chảy xuống qua ống hoặc tấm. Trong máy ngưng bề mặt dòng ngược, hơi nước thải vào từ một đầu và chảy lên qua ống hoặc tấm, trong khi nước làm mát vào từ đầu kia và chảy xuống qua chúng.
Lợi ích của máy ngưng bề mặt là:
Chúng tạo ra nước tinh khiết có thể tái sử dụng làm nước cấp và giảm ăn mòn và đóng cặn trong nồi hơi và turbine.
Chúng có mức tiêu thụ điện thấp để bơm nước làm mát và nước ngưng tụ.
Chúng không bị ảnh hưởng bởi chất lượng và nhiệt độ của nước làm mát.
Nhược điểm của máy ngưng bề mặt là:
Chúng phức tạp, đắt tiền và khó lắp đặt và vận hành.
Chúng có tỷ lệ truyền nhiệt thấp và áp suất giọt cao.
Chúng cần nguồn nước làm mát lớn và hệ thống hút không khí riêng biệt.
Việc chọn máy ngưng hơi cho turbine phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như:
Kích thước và công suất của nhà máy điện
Khả năng và chi phí của nước làm mát
Chất lượng và số lượng nước cấp
Quy định và tiêu chuẩn môi trường
Yêu cầu vận hành và bảo dưỡng
Nói chung, máy ngưng bề mặt được ưu tiên cho các nhà máy điện lớn yêu cầu hiệu suất, độ tin
