Turbină de reîncălzire intermediară

Turbină cu abur cu reîncălzire intermediară

Turbina cu abur cu reîncălzire intermediară este o unitate de generare a energiei electrice care utilizează tehnologia de reîncălzire cu abur pentru a îmbunătăți eficiența termică, utilizată în principal în centralele termice de mari dimensiuni și în sistemele de cogenerare (CHP). Echipamentul funcționează prin returnarea aburului parțial expandat din cilindrul de înaltă presiune către reîncălzitorul cazanului pentru încălzire secundară. După ce temperatura sa este restabilită aproape de parametrii inițiali, aburul este direcționat în cilindrii de presiune intermediară și joasă pentru a continua să lucreze, evacuându-se în cele din urmă în condensator pentru a finaliza ciclul de conversie a energiei.

Această unitate de turbină adoptă un design structural cu mai mulți cilindri, care cuprinde cilindri de înaltă presiune, presiune intermediară și presiune joasă. Palele din etapa finală pot atinge lungimi de până la 1,5 metri pentru a se adapta condițiilor de funcționare la presiune joasă și debit volumic mare. Ciclul de reîncălzire ajută la controlul conținutului de umiditate al aburului într-un interval acceptabil, ceea ce îmbunătățește eficiența internă relativă a turbinei și îmbunătățește condițiile de lucru ale palelor din etapa finală. Sistemul, împreună cu cazanul și condensatorul, formează un ciclu Rankine, atingând o eficiență generală de peste 45%.

Principiul de funcționare al turbinelor cu abur cu reîncălzire intermediară: Aburul care intră în turbină se dilată până la o anumită presiune, după care este extras în întregime și trimis la reîncălzitorul cazanului pentru încălzire. Apoi este returnat la turbină pentru a-și continua expansiunea și a efectua lucru mecanic. Comparativ cu turbinele de condensare și turbinele cu extracție controlată, singura diferență structurală a unei turbine cu reîncălzire intermediară constă în sistemul său de reîncălzire intermediară, care este de amploare considerabilă. În plus, puterea generată de aburul reîncălzit care trece prin cilindrii intermediari și de joasă presiune reprezintă aproximativ două treimi din puterea totală a unității. Prin urmare, în timpul unui eveniment de respingere a sarcinii, turbina este predispusă la o supraturație severă din cauza acestei caracteristici.

Turbina cu abur pentru reîncălzire intermediară optimizează semnificativ procesul de conversie a energiei prin încorporarea unui reîncălzitor între cilindrul de înaltă presiune și cilindrii de presiune intermediară/joasă. Aburul parțial expandat în cilindrul de înaltă presiune este redirecționat către cazan pentru reîncălzire la o temperatură apropiată de valoarea sa inițială înainte de a fi admis în cilindrii următori pentru lucrări ulterioare.

Caracteristicile principale includ:

1. Eficiență termică îmbunătățită și performanță economică: Procesul de reîncălzire crește capacitatea de lucru a aburului, reduce pierderile din sursa rece, crește eficiența ciclului la peste 45% și scade costul stabilizat al energiei electrice pe termen lung.

2. Conținut redus de umiditate și risc de eroziune la palele din etapa finală: Reîncălzirea îmbunătățește uscarea aburului, controlând eficient conținutul de umiditate al gazelor de eșapament, atenuând eroziunea palelor din etapa finală și prelungind durata de viață a echipamentului.

3. Complexitate structurală și proiectare cu mai mulți cilindri: Necesită configurarea cilindrilor de înaltă presiune, presiune intermediară și presiune joasă, împreună cu conductele interconectate, rezultând o integrare ridicată a sistemului. Potrivit pentru unități de mare capacitate (de exemplu, peste 200 MW).

4. Caracteristici de reglare și provocări de control: Aburul stocat în conductele de reîncălzire în timpul respingerii sarcinii poate provoca o creștere rapidă a vitezei, necesitând supape principale de oprire/control ale cilindrilor cu presiune intermediară, sisteme de bypass și strategii dinamice de control al supradeschiderii pentru a asigura stabilitatea.

5. Scenarii de aplicare și scalarea capacității: Utilizate în principal în centrale termice mari și sisteme de cogenerare cu parametri mari. Proiectele pot încorpora etape de reîncălzire simple sau duble pentru a se potrivi diferitelor niveluri de presiune (de exemplu, presiunea inițială a aburului care depășește 12 MPa), împingând limita superioară a capacității unei singure unități.

Prin introducerea unui ciclu de reîncălzire în procesul de expansiune a aburului, turbina cu abur cu reîncălzire intermediară îmbunătățește semnificativ eficiența ciclului termodinamic și îmbunătățește caracteristicile operaționale. Funcțiile sale principale includ creșterea eficienței termice, controlul umidității aburului, creșterea puterii de ieșire și optimizarea condițiilor de lucru ale palei din etapa finală.

1. Îmbunătățirea eficienței termice: Această tehnologie implică returnarea aburului după extracția din cilindrul de înaltă presiune către reîncălzitorul cazanului pentru încălzire secundară la o temperatură aproape inițială, apoi introducerea acestuia în cilindrii intermediari și de joasă presiune pentru expansiune continuă. Acest lucru crește eficient căderea de entalpie în cilindrul de joasă presiune, reduce pierderile de la sursa rece și ridică eficiența termică generală a ciclului la peste 45%, ceea ce o face deosebit de potrivită pentru unitățile termice de mare capacitate.

2. Controlul umidității aburului: Pe măsură ce presiunea aburului crește, expansiunea izentropică simplă duce la o umiditate mai mare a gazelor de eșapament, provocând daune cauzate de eroziunea picăturilor de apă. Reîncălzirea intermediară reduce semnificativ conținutul final de umiditate după expansiune prin restabilirea supraîncălzirii prin încălzire secundară, atenuând astfel eroziunea palelor din stadiul final și prelungind durata de viață a echipamentului.

3. Îmbunătățirea puterii de ieșire și a adaptabilității: Ciclul de reîncălzire permite aburului să elibereze mai multă energie în cilindrii intermediari și de joasă presiune, îmbunătățind eficiența internă relativă a unității și puterea totală de ieșire. Simultan, sistemul optimizează răspunsul la sarcină prin intermediul supapelor de control al presiunii intermediare și al sistemelor de bypass, previne supraturația în timpul respingerii sarcinii și rezolvă neconcordanțele dintre cererea de abur și oferta de abur dintre turbină și cazan la sarcini reduse.

4. Optimizarea condițiilor de lucru ale palelor din etapa finală: Prin controlul conținutului de umiditate, procesul de expansiune din cilindrul de joasă presiune devine mai lin, reducând impactul picăturilor și îmbunătățind mediul de funcționare pentru palele din etapa finală (care pot ajunge la 1,5 metri lungime), sporind astfel fiabilitatea operațională.