توربین بخار با دمای پایین و فشار پایین
توربینهای بخار دما پایین و فشار پایین معمولاً به توربینهای بخاری اطلاق میشوند که در شرایط دما و فشار نسبتاً پایین کار میکنند. نقش اصلی آنها دستیابی به تبدیل انرژی کارآمد و سازگاری با سناریوهای کاربردی خاص است.
عملکرد اصلی یک توربین بخار دما پایین و فشار پایین، تبدیل انرژی حرارتی بخار دما پایین و فشار پایین به انرژی مکانیکی است. اصل کار آن بر اساس انبساط گام به گام بخار است که در چندین مرحله از پرهها کار انجام میدهد و در نهایت بخار خروجی را به آب تبدیل میکند تا چرخه تبدیل انرژی تکمیل شود.
- Luoyang Hanfei Power Technology Co., Ltd
- هنان، چین
- دارای قابلیتهای تأمین کامل، پایدار و کارآمد برای توربینهای بخار و اجزای آنها است.
- اطلاعات
توربین بخار کم فشار و کم دما
توربین بخار دما پایین و فشار پایین، یک دستگاه تولید توان حرارتی است که برای کار در شرایط بخار با پارامتر پایین (دما پایین و فشار پایین) طراحی شده است. ارزش اصلی آن در بازیابی و تبدیل کارآمد انرژی حرارتی درجه پایین نهفته است و آن را به طور گسترده در مراحل پایانی استفاده از انرژی قابل استفاده میکند. اصل کار آن بر اساس انبساط تدریجی بخار در پرههای چند مرحلهای و تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی است. بخار خروجی، پس از انجام کار، به یک کندانسور تخلیه میشود که در آنجا به آب تبدیل میشود و یک چرخه انرژی حلقه بسته تشکیل میدهد. این امر به طور موثر ارزش استفاده از منابع انرژی درجه پایین مانند گرمای تلف شده و انرژی زمین گرمایی را آزاد میکند.
استانداردهای پارامترهای اصلی
عملکرد و مناسب بودن یک توربین بخار دما پایین و فشار پایین توسط چندین پارامتر کلیدی تعیین میشود که به عنوان مبنای اساسی برای انتخاب و بهینهسازی عملیاتی عمل میکنند، که در زیر به تفصیل شرح داده شدهاند:
۱. ظرفیت نامی: محدوده معمول از دهها تا صدها کیلووات است. میتوان آن را به صورت انعطافپذیری با توجه به مقیاس گرمای تلفشده و نیازهای گرمایشی سفارشی کرد، که آن را برای سناریوهای بازیابی انرژی در مقیاس کوچک تا متوسط مناسب میسازد.
۲. راندمان عملیاتی: در درجه اول به طراحی مسیر جریان، دقت تولید قطعات و تطبیق شرایط عملیاتی بستگی دارد. راندمان عملیاتی متعارف ≥۲۰٪ است و میتواند با بهینهسازی هماهنگی بین مراحل، بیشتر بهبود یابد.
۳. نسبت سرمایش به گرمایش: این نسبت، نسبت ظرفیت سرمایش تأمینشده به گرمای مصرفشده در واحد زمان است و به عنوان یک شاخص کلیدی برای تعادل انرژی عمل میکند. این نسبت معمولاً بالای ۱.۵ نگه داشته میشود تا پایداری بار تضمین شود.
۴. پارامترهای بخار: فشار ورودی عموماً بین ۰.۱ تا ۰.۴ مگاپاسکال است. دمای ورودی/خروجی با شرایط دمای پایین تطبیق داده میشود. تطبیق دقیق با منبع حرارت بالادست و تجهیزات چگالش پاییندست برای تضمین پایداری عملیاتی بسیار مهم است.
۵. سرعت نامی: معمولاً ≤۳۰۰۰ دور در دقیقه، که اغلب با الزامات سرعت ژنراتورهای سنکرون مطابقت دارد تا تبدیل پایدار انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی حاصل شود.
ویژگیهای ساختاری
طراحی ساختاری توربینهای بخار دما پایین و فشار پایین، شرایط عملیاتی با فشار منفی و پارامترهای کم را در نظر میگیرد. ویژگیهای اصلی حول سیلندر فشار پایین و سیستمهای کمکی آن به شرح زیر میچرخد:
۱. موقعیت ساختاری و شرایط عملیاتی: در واحدهای چند سیلندر، این بخش مربوط به بخش سیلندر فشار پایین است. در مقایسه با سیلندرهای فشار بالا و فشار متوسط، ساختار آن از نظر اندازه بزرگتر است و کاملاً تحت شرایط فشار منفی (خلاء) کار میکند و با الزامات کار انبساط بخار خروجی سازگار است.
۲. طراحی قطعه اصلی: سیلندر کمفشار، قطعه اصلی است که از یک ساختار پوسته جوش داده شده دولایه برای مدیریت نوسانات بار حرارتی استفاده میکند. این سیلندر به وسایل حفاظتی مانند خلاءشکن مجهز شده است تا از ورود هوا که میتواند منجر به کاهش سطح خلاء و افزایش غیرطبیعی دمای اگزوز شود، جلوگیری کند.
۳. ویژگیهای پره و روتور: در شرایط فشار پایین، حجم مخصوص بخار به طور چشمگیری افزایش مییابد. پرههای مرحله آخر برای تطبیق با دبی حجمی بالا و تحمل بارهای مکانیکی بالاتر، نیاز به طراحی طویلتری دارند. ریشه پره از طراحی ساختاری پیچیدهای بهره میبرد که مطابق با استانداردهای سختگیرانه ایمنی صنعتی است.
۴. سیستم آببندی: محیط خلاء در هر دو انتهای سیلندر کمفشار، آن را مستعد نشت هوا میکند و همین امر سیستم آببندی شفت را بسیار مهم میکند. واحدهای مدرن اغلب از سیستمهای خودآببندی استفاده میکنند که از بخار نشتی خنکشده از آببندهای شفت سیلندرهای فشار بالا و متوسط به عنوان منبع بخار آببندی برای انتهای شفت کمفشار استفاده میکنند. این رویکرد، اثربخشی آببندی را با بازیابی گرمای تلفشده متعادل میکند.
۵. مکانیسم حفاظت عملیاتی: این سیستم برای حفظ خلاء بالا جهت افزایش راندمان، به کندانسور متکی است. در هنگام راهاندازی یا در شرایط بار کم، باید حداقل جریان بخار خنککننده ۵٪ تا ۱۰٪ از جریان طراحی حفظ شود تا از گرم شدن بیش از حد و آسیب به سیلندر فشار پایین ناشی از اصطکاک ناشی از باد جلوگیری شود.
ویژگیهای عملیاتی
۱. راندمان بالا و صرفهجویی در مصرف انرژی: این سیستم که بهطور خاص برای انرژی حرارتی کممصرف طراحی شده است، میتواند منابعی مانند گرمای تلفشده صنعتی و انرژی زمینگرمایی را که استفاده از آنها با روشهای مرسوم دشوار است، بهطور کامل بازیابی کند و امکان استفاده از آبشار انرژی را بدون اتلاف انرژی اضافی فراهم کند.
۲. حفاظت از محیط زیست و کاهش انتشار گازهای گلخانهای: با بازیابی گرمای تلفشده برای جایگزینی مصرف سوختهای فسیلی، انتشار گازهای گلخانهای و آلایندهها کاهش مییابد. این امر با سیاستهای زیستمحیطی کم کربن همسو بوده و از گذار ساختار انرژی پشتیبانی میکند.
۳. قابلیت اطمینان بالا: طراحی ساختاری ساده، با سایش کم و عمر طولانی برای اجزای اصلی است. نیازهای نگهداری روزانه حداقل است و امکان سازگاری با عملکرد مداوم طولانی مدت با هزینههای عملیاتی قابل کنترل را فراهم میکند.
سناریوهای کاربردی
با بهرهگیری از سازگاری آن با پارامترهای پایین و مزایای آن در بهرهوری و صرفهجویی در انرژی، توربینهای بخار کمفشار و کمدما بهطور گسترده در زمینههای زیر مورد استفاده قرار میگیرند:
۱. تولید همزمان برق و حرارت (CHP): مناسب برای پروژههای CHP در مقیاس کوچک و متوسط، که گرمای تلفشده از تولید برق را برای مصارف گرمایشی بازیابی میکنند. این امر امکان تأمین هماهنگ انرژی الکتریکی و حرارتی را فراهم میکند و بهرهوری جامع انرژی را بهبود میبخشد.
۲. بازیابی گرمای اتلافی صنعتی: در صنایعی مانند مواد شیمیایی، کاغذسازی و فولاد برای بازیابی گرمای اتلافی با دمای پایین از فرآیندهای تولید و تبدیل آن به انرژی مکانیکی یا الکتریکی استفاده میشود و در نتیجه مصرف انرژی سازمانی را کاهش میدهد.
۳. تولید برق زمینگرمایی: با ویژگیهای کمپارامتر منابع زمینگرمایی سازگار میشود و انرژی بخار زمینگرمایی را برای استفاده کارآمد از انرژی پاک به برق تبدیل میکند.
به طور خلاصه، توربین بخار دما پایین و فشار پایین بر استفاده کارآمد از انرژی حرارتی درجه پایین تمرکز دارد و مزایایی مانند صرفهجویی در مصرف انرژی، حفاظت از محیط زیست و قابلیت اطمینان را با هم ترکیب میکند. این توربین از طریق تطبیق دقیق پارامترها و شرایط عملیاتی، نقشی غیرقابل جایگزین در بازیابی انرژی و سیستمهای بهرهبرداری آبشاری ایفا میکند و پشتیبانی فنی مهمی را برای توسعه صنایع کمکربن و انرژی پاک فراهم میکند.
