Turbină combinată cu impuls invers

Turbină cu abur cu ciclu combinat

O turbină cu abur cu ciclu combinat este un echipament de generare a energiei de înaltă eficiență, care funcționează de obicei împreună cu o turbină cu gaze. Este acționată de aburul generat din recuperarea căldurii reziduale din gazele de eșapament ale turbinei cu gaze. Această turbină aparține categoriei de turbine cu abur cu condensare, reîncălzire și presiune multiplă. Designul său structural include un cilindru combinat de înaltă/intermediară presiune (design cu impulsuri) și un cilindru de joasă presiune (design simetric cu reacție de curgere inversă) pentru a spori eficiența, atingând o eficiență de generare a energiei de aproximativ 60%.

Configurația cu ciclu combinat care utilizează atât turbine cu abur cu reacție, cât și turbine cu abur cu impuls prezintă următoarele caracteristici:

1. Utilizarea energiei cu eficiență ridicată: Gazele de eșapament la temperatură înaltă provenite de la turbina cu gaze acționează turbina cu abur, permițând o eficiență a ciclului combinat de peste 60%.

5. Complementaritate structurală: Turbinele cu impuls sunt potrivite pentru generarea de energie și reglarea vitezei, în timp ce turbinele cu reacție se adaptează bine la condiții variabile de funcționare pentru sarcinile de acționare. Designul lor combinat optimizează performanța generală.

3. Tehnologie de fabricație și asamblare: Tehnologiile cheie implicate includ sudarea metalelor diferite, alinierea componentelor traseului de curgere și transportul modular, asigurând precizia în jocurile dinamice/statice și alinierea arborelui.

5. Adaptabilitatea aplicațiilor: Sistemele cu ciclu combinat sunt utilizate pe scară largă în centralele electrice de mari dimensiuni, echilibrând o alimentare stabilă cu energie electrică cu cerințe variabile de sarcină.

Într-o turbină cu abur combinată, unele etape utilizează principiul impulsului (unde aburul se extinde în principal în palele staționare, palele mobile redirecționând în principal fluxul), în timp ce alte etape utilizează principiul reacției (unde aburul se extinde atât în ​​palele staționare, cât și în cele mobile). Acest design își propune să optimizeze eficiența - etapele de impuls sunt potrivite pentru secțiunile de înaltă presiune, iar etapele de reacție pentru secțiunile de joasă presiune - prin distribuirea rațională a procesului de expansiune pentru a reduce pierderile.

Cilindrul de înaltă presiune este o turbină de impuls, iar cilindrul de joasă presiune este o turbină de reacție cu flux dublu. Această configurație valorifică pe deplin avantajele ambelor etape de impuls și de reacție, îmbunătățind performanța turbinei.

Turbina cu abur hibridă impuls-reacție este o structură de turbină principală cu doi cilindri, adoptată pe scară largă în aplicațiile marine.

Turbina cu abur de înaltă presiune utilizează etape de impuls deoarece:

1. Când lamele sunt prea scurte, se poate folosi o admisie parțială pentru a crește înălțimea lamei.

5. Valoarea relativă a jocului radial al lamei de lucru este mai mare, contribuind la reducerea pierderilor interne prin scurgeri și la îmbunătățirea eficienței etapei.

Turbina cu abur de joasă presiune folosește etape de reacție deoarece:

1. Cu lame lungi și forțe de reacție semnificative, previne reacțiile adverse la baza lamei.

5. Valoarea relativă a jocului radial este mai mică, reducând pierderile interne prin scurgeri.

3. Viteza mai mică a aburului în etapele de reacție reduce eroziunea palelor în mișcare de către picăturile de apă din aburul umed.

În plus, treptele de impuls servesc ca trepte de control sau, pentru creșterea eficienței, pot fi proiectate cu un grad mic de reacție, ceea ce poate fi denumit și turbină hibridă impuls-reacție.

Funcția principală a unei turbine cu abur combinate este de a îmbunătăți performanța generală. Aspectele specifice includ:

1. Îmbunătățirea eficienței termice: Prin combinarea tipurilor de etape, procesul de expansiune a aburului se apropie mai mult de ciclul ideal, reducând pierderile de gaze de eșapament.

5. Îmbunătățirea flexibilității operaționale: Adaptarea la diferite cerințe de sarcină, cum ar fi gestionarea scăderilor mari de presiune în secțiunea de înaltă presiune și asigurarea unei tranziții line în secțiunea de joasă presiune.

3. Optimizarea designului palelor: Palele etapei de impuls sunt mai groase, potrivite pentru medii cu presiune/temperatură ridicată; palele etapei de reacție sunt mai aerodinamice, reducând pierderile de debit.

În aplicații practice, turbinele cu abur combinate sunt utilizate pe scară largă pentru generarea de energie electrică și acționări industriale. De exemplu, în centralele termice, acestea acționează eficient generatoare pentru producerea de electricitate. În industrii precum cea chimică sau rafinarea petrolului, acestea pot acționa direct compresoare sau pompe, permițând utilizarea în cascadă a energiei.