Конденсационная турбина или экстракционная конденсационная турбина: какая из них подойдет для вашей установки? 

Для любой электростанции, которой требуется как электричество, так и пар, выбор между конденсационной или экстракционно-конденсационной турбиной является одним из наиболее важных решений. Оба типа оборудования выглядят одинаково на схеме трубопроводов и контрольно-измерительных приборов (P&ID), но их фактические рабочие характеристики сильно различаются. Конденсационная паровая турбина полностью расширяет пар до состояния вакуума, чтобы максимизировать выработку электроэнергии; экстракционно-конденсационная паровая турбина может контролировать часть пара для технологического использования, а оставшийся пар продолжает поступать в конденсатор для выработки дополнительной электроэнергии. Выбор зависит от соотношения тепла и мощности электростанции, характеристик нагрузки и долгосрочного энергетического планирования. В этой статье сравниваются две модели, объясняется принцип работы и помогает выбрать паровую турбину, подходящую для вашего завода.

Что такое конденсационная паровая турбина?

Конденсационные паровые турбины предназначены для извлечения максимальной механической энергии из пара. Пар с высокой температурой и высоким давлением поступает в установку, подвергается многоступенчатому расширению и, наконец, сбрасывается в конденсатор в условиях отрицательного давления ниже атмосферного давления. Поскольку давление выхлопного пара чрезвычайно низкое, падение энтальпии пара в агрегате велико, а выработка электроэнергии на единицу пара высока. Конденсатор отводит тепло через охлаждающую воду, поэтому совокупный тепловой КПД чисто конденсационной турбины обычно составляет 30–45%.

Конденсационные паровые турбины являются основным выбором для электростанций с базовой нагрузкой, которые производят электроэнергию в качестве основной продукции. Он также используется на электростанциях с комбинированным циклом: из отходящего тепла газовой турбины вырабатывается пар, который подается в конденсационную паровую турбину. В промышленном сценарии конденсационная паровая турбина используется, когда электростанция имеет низкую потребность в технологическом паре или вообще не требует ее и хочет вырабатывать как можно больше энергии, используя доступный пар.

Что такое экстракционная конденсационная паровая турбина?

Конденсационная паровая турбина отбора сочетает в себе характеристики паровой турбины с противодавлением и конденсационной паровой турбины. Пар поступает в установку и сначала подвергается расширению на первых нескольких ступенях; на одной или нескольких промежуточных стадиях часть пара извлекается при контролируемом давлении и используется для технологического нагрева, сушки или других термических процессов. Оставшийся пар продолжает расширяться и в конечном итоге поступает в конденсатор для конденсации. Такая конструкция позволяет экстракционно-конденсационной паровой турбине одновременно подавать электроэнергию и технологический пар.

Конденсационные паровые турбины с экстракцией работают более гибко, чем паровые турбины с чистым противодавлением. Поток экстракционного пара можно регулировать в соответствии с изменениями потребности в технологическом паре, а оставшийся пар по-прежнему может генерировать электроэнергию. Поэтому он широко используется в сахарной, бумажной, химической и текстильной промышленности — в этих отраслях наблюдаются большие колебания спроса на пар и высокая стоимость электроэнергии. Паровые турбины с экстракцией и конденсацией могут работать в режиме экстракции, режиме полной конденсации или в гибридном режиме, сочетающем оба режима в соответствии с требованиями установки.

Основное различие между конденсационной паровой турбиной и экстракционной конденсационной паровой турбиной.

Основное различие между ними заключается в способе обработки пара после выполнения части своей работы.

• Конденсационная паровая турбина: контролируемого отбора пара нет, и весь пар после расширения поступает в конденсатор. Максимизирует выработку электроэнергии, но не экспортирует технологический пар.
• Конденсационная паровая турбина для экстракции: оснащена одним или несколькими регулируемыми экстракционными портами. Часть пара отбирается при соответствующем давлении для технологического использования, а остальная часть продолжает поступать в конденсатор. Установка производит одновременно электрическую и тепловую энергию; но при тех же параметрах входа пара мощность выработки электроэнергии ниже, чем у чисто конденсационной паровой турбины.

С точки зрения эффективности: весь пар конденсационной паровой турбины полностью расширяется, и эффективность выработки электроэнергии выше; КПД выработки электроэнергии экстракционно-конденсационной паровой турбиной низок, но если отработанный пар полностью утилизирован, общий тепловой КПД будет намного выше. По сути, экстракционно-конденсационная паровая турбина представляет собой комбинированное теплоэнергетическое оборудование, а конденсационная паровая турбина используется только для выработки электроэнергии.

Какой из них подходит для вашего завода?

При выборе необходимо всесторонне учитывать следующие факторы:

1. Соотношение тепла и электроэнергииЕсли электростанции требуется большое количество технологического пара и умеренная потребляемая мощность, обычно более подходящей является экстракционная конденсационная турбина. Если основной целью является выработка электроэнергии и пар требуется мало или вообще не требуется, то выбирают конденсационную паровую турбину. Когда потребность в паре очень низкая и приоритетом является продажа электроэнергии на внешний рынок, также предпочтительна конденсационная паровая турбина.
2. Гибкость нагрузкиЭкстракционная конденсационная паровая турбина имеет большую эксплуатационную гибкость. Объем экстрагируемого пара можно регулировать в соответствии с технологическими потребностями, а оставшийся пар может продолжать вырабатывать электроэнергию. Конденсационная паровая турбина менее гибкая, и ее выходная мощность привязана к общему расходу пара. Если потребность в технологическом паре сильно колеблется, экстракционные и конденсационные паровые турбины являются более адаптируемыми.
3. Инвестиционные и эксплуатационные затратыКонденсационная паровая турбина имеет более простую конструкцию, меньшее количество ступеней регулирования и отсутствие вспомогательного оборудования для отбора. Первоначальные инвестиции обычно ниже, чем в экстракционную конденсационную паровую турбину. Однако экстракционная конденсационная паровая турбина может напрямую подавать технологический пар, устраняя затраты на производство пара в отдельном котле, создавая дополнительные доходы или экономя расходы. Экономика зависит от местных цен на энергоносители и стоимости пара.
4. Размер установки и параметры параДля малых и средних промышленных предприятий со стабильной потребностью в паре экстракционные и конденсационные паровые турбины являются отличным решением. Конденсационные паровые турбины обычно используются на крупных общественных электростанциях, основной целью которых является выработка электроэнергии. Если заводу требуется одна единица оборудования для удовлетворения как тепловых, так и электрических нагрузок, также очень подходит экстракционная конденсационная паровая турбина.
5. План будущего расширенияЕсли потребность электростанции в паре в будущем увеличится, у отборной и конденсационной паровой турбины будет больше возможностей для расширения. Конденсационные паровые турбины в этом отношении менее гибки. Однако, если установка в течение длительного времени будет в основном базироваться на выработке электроэнергии, эксплуатация и обслуживание конденсационной паровой турбины будут проще.

Необходимое техническое обслуживание и запасные части

Как конденсационные паровые турбины, так и конденсационные паровые турбины требуют регулярного технического обслуживания. К экстракционно-конденсационной паровой турбине добавлены экстракционные клапаны, ступени управления, экстракционные трубопроводы и другие компоненты, поэтому имеется больше точек контроля. Конструкция конденсационной паровой турбины проще, но конечные лопатки длиннее и более подвержены влажной эрозии.

К основным запасным частям обоих агрегатов относятся лопасти, роторы, уплотнения, подшипники и компоненты системы регулирования скорости. Наличие этих важнейших запасных частей на складе имеет решающее значение для сокращения времени простоев. При покупке паровой турбины необходимо оценить возможность поставки запасных частей и уровень технической поддержки. Если оборудование не удастся быстро отремонтировать, потери значительно превысят стоимость приобретения оборудования.

Подвести итог

Расположение конденсационной паровой турбины и экстракционной конденсационной паровой турбины различно. Конденсационные паровые турбины ориентированы на максимизацию выработки электроэнергии и подходят для заводов, которые в основном занимаются выработкой электроэнергии. Экстрактивные и конденсационные паровые турбины могут одновременно поставлять электроэнергию и перерабатывать пар, что делает их более подходящими для когенерационных установок с большой и нестабильной потребностью в пару. Наиболее подходящую паровую турбину можно выбрать, оценив соотношение тепла и мощности электростанции, характеристики нагрузки и долгосрочное энергетическое планирование.

Если вам нужны запасные части и техническая поддержка для конденсационных или экстракционных конденсационных паровых турбин, обращайтесь к нам. Мы специализируемся на точном производстве лопаток паровых турбин, роторов, уплотнений и подшипников, обслуживая электростанции и промышленные объекты по всему миру.