Ara Yeniden Isıtma Türbini

Ara Yeniden Isıtmalı Buhar Türbini

Ara yeniden ısıtmalı buhar türbini, esas olarak büyük ölçekli termik santrallerde ve kojenerasyon (CHP) sistemlerinde kullanılan, termal verimliliği artırmak için buhar yeniden ısıtma teknolojisini kullanan bir enerji üretim ünitesidir. Ekipman, kısmen genleşmiş buharı yüksek basınçlı silindirden kazanın yeniden ısıtıcısına geri göndererek ikincil ısıtma için çalışır. Sıcaklığı başlangıç ​​parametrelerine yakın bir değere geri döndükten sonra, buhar, iş yapmaya devam etmek üzere ara basınçlı ve düşük basınçlı silindirlere yönlendirilir ve nihayetinde enerji dönüşüm döngüsünü tamamlamak için kondansatöre boşaltılır.

Bu türbin ünitesi, yüksek basınçlı, orta basınçlı ve düşük basınçlı silindirlerden oluşan çok silindirli bir yapısal tasarıma sahiptir. Son kademe kanatları, düşük basınçlı, yüksek hacimli akış çalışma koşullarına uyum sağlamak için 1,5 metreye kadar uzunluğa ulaşabilir. Yeniden ısıtma çevrimi, buhar nem içeriğini kabul edilebilir bir aralıkta kontrol etmeye yardımcı olur; bu da türbinin nispi iç verimliliğini artırır ve son kademe kanatlarının çalışma koşullarını iyileştirir. Sistem, kazan ve kondenser ile birlikte bir Rankine çevrimi oluşturarak %45'in üzerinde genel bir verimlilik elde eder.

Ara Isıtmalı Buhar Türbinlerinin Çalışma Prensibi: Türbine giren buhar belirli bir basınca kadar genleşir, ardından tamamen çekilir ve ısıtma için kazanın yeniden ısıtıcısına gönderilir. Daha sonra genleşmeye devam etmek ve iş yapmak üzere türbine geri döner. Yoğuşmalı türbinler ve kontrollü ekstraksiyon türbinlerine kıyasla, ara ısıtmalı bir türbinin tek yapısal farkı, büyük ölçekli olan ara ısıtma sistemindedir. Ayrıca, ara ve düşük basınçlı silindirlerden geçen yeniden ısıtılmış buhar tarafından üretilen güç, toplam ünite çıkışının yaklaşık üçte ikisini oluşturur. Sonuç olarak, yük reddi olayında, türbin bu özelliği nedeniyle ciddi aşırı hızlanmaya eğilimlidir.

Ara ısıtmalı buhar türbini, yüksek basınçlı silindir ile ara/düşük basınçlı silindirler arasına bir yeniden ısıtıcı entegre ederek enerji dönüşüm sürecini önemli ölçüde optimize eder. Yüksek basınçlı silindirde kısmen genleşen buhar, daha sonraki silindirlere gönderilmeden önce, başlangıç ​​değerine yakın bir sıcaklığa yeniden ısıtılmak üzere kazana yönlendirilir.

Başlıca özellikleri şunlardır:

1. Geliştirilmiş Termal Verimlilik ve Ekonomik Performans: Yeniden ısıtma işlemi, buharın iş kapasitesini artırır, soğuk kaynak kayıplarını azaltır, çevrim verimliliğini %45'in üzerine çıkarır ve uzun vadeli işletme boyunca elektrik maliyetini düşürür.

2. Son kademe kanatlarında nem içeriğinin ve aşınma riskinin azaltılması: Yeniden ısıtma, buharın kuruluğunu artırarak egzoz nem içeriğini etkili bir şekilde kontrol eder, son kademe kanatlarında aşınmayı azaltır ve ekipmanın kullanım ömrünü uzatır.

3. Yapısal Karmaşıklık ve Çok Silindirli Tasarım: Yüksek basınçlı, orta basınçlı ve düşük basınçlı silindirlerin yanı sıra bunları birbirine bağlayan boru hatlarının konfigürasyonunu gerektirir ve bu da yüksek sistem entegrasyonuna yol açar. Büyük kapasiteli üniteler için uygundur (örneğin, 200 MW üzeri).

4. Düzenleme Özellikleri ve Kontrol Zorlukları: Yük reddi sırasında yeniden ısıtma borularında depolanan buhar, hızda hızlı bir artışa neden olabilir; bu da stabiliteyi sağlamak için ara basınç silindiri ana durdurma vanaları/kontrol vanaları, baypas sistemleri ve dinamik aşırı açılma kontrol stratejilerini gerektirir.

5. Uygulama Senaryoları ve Kapasite Ölçeklendirme: Öncelikle yüksek parametreli, büyük termik santrallerde ve kojenerasyon sistemlerinde kullanılır. Tasarımlar, farklı basınç seviyelerine (örneğin, başlangıç ​​buhar basıncının 12 MPa'yı aşması) uyacak şekilde tek veya çift yeniden ısıtma kademeleri içerebilir ve tek ünite kapasitesinin üst sınırını zorlayabilir.

Buhar genleşme sürecine yeniden ısıtma çevrimi eklenmesiyle, ara yeniden ısıtmalı buhar türbini, termodinamik çevrim verimliliğini önemli ölçüde artırır ve çalışma özelliklerini iyileştirir. Temel işlevleri arasında termal verimliliğin artırılması, buhar neminin kontrol edilmesi, güç çıkışının artırılması ve son kademe kanat çalışma koşullarının optimize edilmesi yer almaktadır.

1. Isı Verimliliğinin Artırılması: Bu teknoloji, yüksek basınçlı silindirde iş çıkarıldıktan sonra buharın, ikincil ısıtma için kazan yeniden ısıtıcısına geri döndürülmesini ve ardından genleşmeye devam etmesi için ara ve düşük basınçlı silindirlere verilmesini içerir. Bu, düşük basınçlı silindirdeki entalpi düşüşünü etkili bir şekilde artırır, soğuk kaynak kayıplarını azaltır ve genel çevrim ısı verimliliğini %45'in üzerine çıkararak, özellikle büyük kapasiteli termik santraller için uygun hale getirir.

2. Buhar Neminin Kontrolü: Buhar basıncı arttıkça, basit izentropik genleşme daha yüksek egzoz nemine yol açarak su damlacığı erozyonuna ve hasara neden olur. Ara ısıtma, ikincil ısıtma yoluyla aşırı ısıyı geri kazandırarak genleşmeden sonraki nihai nem içeriğini önemli ölçüde azaltır, böylece son kademe kanatlarında erozyonu hafifletir ve ekipman ömrünü uzatır.

3. Güç Çıkışını ve Uyarlanabilirliği Artırma: Yeniden ısıtma çevrimi, buharın ara ve düşük basınçlı silindirlerde daha fazla enerji açığa çıkarmasına olanak tanıyarak ünitenin göreceli iç verimliliğini ve toplam güç çıkışını iyileştirir. Aynı zamanda, sistem ara basınç kontrol vanaları ve baypas sistemleri aracılığıyla yük tepkisini optimize eder, yük reddi sırasında aşırı hızlanmayı önler ve düşük yüklerde türbin ile kazan arasındaki buhar arz-talep uyumsuzluklarını giderir.

4. Son Aşama Bıçak Çalışma Koşullarının Optimize Edilmesi: Nem içeriğinin kontrol edilmesiyle, düşük basınçlı silindirdeki genleşme süreci daha düzgün hale gelir, damlacık etkisi azalır ve son aşama bıçaklar (1,5 metre uzunluğa ulaşabilir) için çalışma ortamı iyileştirilir, böylece operasyonel güvenilirlik artar.