توربین فشار معکوس

یک توربین بخار با فشار اگزوز بیشتر از فشار اتمسفر، توربین بخار فشار معکوس نامیده می‌شود. بخار اگزوز می‌تواند برای گرمایش استفاده شود یا به توربین‌های بخار فشار متوسط ​​و کم موجود برای جایگزینی بویلرهای فشار متوسط ​​و کم در نیروگاه‌های قدیمی‌تر تغذیه شود. هنگامی که یک توربین بخار فشار معکوس برای تغذیه بخار به توربین‌های فشار متوسط ​​و کم موجود به عنوان جایگزینی برای بویلرهای فشار متوسط ​​و کم در یک نیروگاه قدیمی‌تر استفاده می‌شود، به آن توربین بالایی نیز گفته می‌شود. این رویکرد نه تنها ظرفیت تولید برق نیروگاه اصلی را افزایش می‌دهد، بلکه راندمان حرارتی آن را نیز افزایش می‌دهد. فشار اگزوز طراحی یک توربین بخار فشار معکوس که برای گرمایش استفاده می‌شود، بسته به نیازهای خاص گرمایش متفاوت است. برای توربین‌های بالایی، فشار معکوس اغلب بیشتر از 5 مگاپاسکال است که توسط پارامترهای بخار واحدهای تولیدی موجود تعیین می‌شود. پس از استفاده در سیستم گرمایش، بخار اگزوز به آب تبدیل می‌شود که سپس به عنوان آب تغذیه به دیگ بخار پمپ می‌شود. معمولاً تمام آب تغلیظ شده از سیستم گرمایش قابل بازیابی نیست و نیاز به آب تغذیه اضافی دارد.

توربین بخار فشار معکوس نوعی توربین است که در آن فشار بخار خروجی بالاتر از فشار اتمسفر است. اصل کار آن شامل استفاده از بخار با دمای بالا و فشار بالا برای چرخاندن روتور توربین و در نتیجه تولید انرژی مکانیکی خروجی است. برخلاف توربین‌های بخار چگالشی، بخار خروجی از توربین فشار معکوس مستقیماً به کندانسور ارسال نمی‌شود، بلکه برای استفاده بیشتر به سایر تجهیزات یا فرآیندهای صنعتی منتقل می‌شود. این طراحی، توربین‌های بخار فشار معکوس را در استفاده از انرژی، به ویژه در کاربردهایی مانند تولید همزمان، بسیار کارآمد می‌کند.

از نظر ویژگی‌های عملیاتی، تولید برق یک توربین بخار فشار معکوس توسط بار حرارتی تعیین می‌شود. خروجی الکتریکی آن با تغییرات بار حرارتی تغییر می‌کند، به این معنی که نمی‌تواند به طور مستقل نیازهای انعطاف‌پذیر برای گرما و برق را برآورده کند. بنابراین، برای سناریوهایی با بارهای حرارتی نسبتاً پایدار مناسب است. هنگامی که نوسانات بار حرارتی قابل توجه است، معمولاً باید به موازات توربین‌های بخار چگالشی کار کند، و واحدهای چگالشی تغییرات بار الکتریکی را مدیریت می‌کنند.

ویژگی‌های اصلی یک توربین بخار فشار معکوس شامل فشار خروجی بالاتر است و بخار خروجی می‌تواند برای گرمایش یا سایر اهداف صنعتی استفاده شود. فشار خروجی آن نسبتاً بالا است (معمولاً بالاتر از فشار اتمسفر). پس از انبساط و انجام کار بین مراحل، بخار با فشار بالاتری تخلیه می‌شود. گرمای موجود در بخار خروجی به طور کامل توسط کاربران حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و در نتیجه تلفات منبع سرما مرتبط با توربین‌های بخار چگالشی از بین می‌رود و منجر به راندمان حرارتی بالاتر می‌شود. از نظر ساختاری، بخش فشار بالای آن شبیه به بخش توربین بخار چگالشی است که اغلب از گاورنر نازل برای توزیع بخار استفاده می‌کند و معمولاً از یک مرحله ضربه‌ای تک ردیفه به عنوان مرحله گاورنر استفاده می‌کند.

از آنجایی که بخار خروجی متراکم نمی‌شود، اتلاف گرما کاهش می‌یابد و منجر به راندمان حرارتی کلی بالاتر می‌شود. علاوه بر این، توربین‌های فشار معکوس ساختار نسبتاً ساده‌ای دارند و هزینه‌های نگهداری آنها کمتر است. با این حال، انعطاف‌پذیری عملیاتی آنها محدود است، زیرا فشار خروجی باید با الزامات تجهیزات مصرف‌کننده بخار پایین‌دستی هماهنگ باشد. در غیر این صورت، پایداری سیستم ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد.

از نظر کاربرد و راندمان اقتصادی، توربین‌های بخار فشار معکوس معمولاً در سناریوهایی که نیاز به تأمین همزمان برق و گرما دارند، استفاده می‌شوند. آن‌ها به طور گسترده در تولید همزمان برق و حرارت و بازیابی حرارت تلف‌شده صنعتی به کار می‌روند و به طور مؤثر مصرف زغال سنگ را برای تولید برق کاهش داده و در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کنند. با این حال، توانایی آن‌ها در سازگاری با تغییرات بار نسبتاً ضعیف است. راندمان ممکن است در شرایط بار حرارتی کم کاهش یابد و پارامترهای خروجی باید با نیازهای کاربر مطابقت داشته باشند. انتخاب پارامترهای اولیه (مانند فشار و دما) مستلزم بررسی جامع عوامل اقتصادی و ایمنی است.