Ellennyomású turbina

Az atmoszférikus nyomásnál nagyobb kipufogógáz-nyomású gőzturbinát ellennyomású gőzturbinának nevezzük. A kipufogógáz felhasználható fűtésre, vagy meglévő közép- és kisnyomású gőzturbinákhoz adagolható, hogy a régebbi erőművekben lévő közép- és kisnyomású kazánokat helyettesítsék. Amikor egy ellennyomású gőzturbinát használnak gőzzel való ellátására meglévő közép- és kisnyomású turbinákhoz egy régebbi erőmű közép- és kisnyomású kazánjainak helyettesítésére, akkor azt csúcsturbinának is nevezik. Ez a megközelítés nemcsak az eredeti erőmű energiatermelő kapacitását növeli, hanem javítja annak termikus hatásfokát is. A fűtésre használt ellennyomású gőzturbina tervezési kipufogógáz-nyomása az adott fűtési igényektől függően változik. A csúcsturbinák esetében az ellennyomás gyakran nagyobb, mint 5 MPa, amelyet a meglévő generátoregységek gőzparaméterei határoznak meg. A fűtési rendszerben való felhasználás után a kipufogógáz vízzé kondenzálódik, amelyet aztán tápvízként visszaszivattyúznak a kazánba. Általában nem minden kondenzvíz nyerhető ki a fűtési rendszerből, ami kiegészítő tápvizet tesz szükségessé.

Az ellennyomású gőzturbina egy olyan turbinatípus, amelyben a kipufogó gőz nyomása magasabb, mint a légköri nyomás. Működési elve a magas hőmérsékletű, nagynyomású gőz használata a turbina rotorjának meghajtására, ezáltal mechanikai energiát termelve. A kondenzációs gőzturbinákkal ellentétben az ellennyomású turbinából származó kipufogó gőz nem közvetlenül a kondenzátorba kerül, hanem más berendezésekhez vagy ipari folyamatokhoz továbbítják további hasznosítás céljából. Ez a kialakítás rendkívül hatékonnyá teszi az ellennyomású gőzturbinákat az energiafelhasználásban, különösen olyan alkalmazásokban, mint a kapcsolt energiatermelés.

Üzemeltetési jellemzők tekintetében az ellennyomású gőzturbina energiatermelését a hőterhelés határozza meg. Elektromos teljesítménye a hőterhelés változásával változik, ami azt jelenti, hogy nem képes önállóan kielégíteni a hő- és energiaigény rugalmas kielégítését. Ezért alkalmas viszonylag stabil hőterhelésű helyzetekben. Amikor a hőterhelés ingadozása jelentős, jellemzően kondenzációs gőzturbinákkal párhuzamosan kell működnie, a kondenzációs egységeknek pedig kezelniük kell az elektromos terhelés változásait.

Az ellennyomású gőzturbina főbb jellemzői közé tartozik a magasabb kipufogógáz-nyomás, és a kipufogógáz felhasználható fűtésre vagy más ipari célokra. Kipufogógáz-nyomása viszonylag magas (általában a légköri nyomás felett). A szakaszok közötti tágulás és munka elvégzése után a gőzt magasabb nyomáson vezetik ki. A kipufogógázban található hőt a hőfelhasználók teljes mértékben hasznosítják, ezáltal kiküszöbölve a kondenzációs gőzturbinákkal járó hidegforrás-veszteséget, és nagyobb termikus hatásfokot eredményezve. Szerkezetileg nagynyomású szakasza hasonló a kondenzációs gőzturbinákéhoz, gyakran fúvókás vezérlést alkalmaz a gőzelosztáshoz, és jellemzően egysoros impulzusfokozatot használ szabályozó fokozatként.

Mivel a kipufogógáz nem kondenzálódik, a hőveszteség csökken, ami magasabb össztermikus hatásfokhoz vezet. Ezenkívül az ellennyomású turbinák viszonylag egyszerű szerkezettel és alacsonyabb karbantartási költségekkel rendelkeznek. Üzemeltetési rugalmasságuk azonban korlátozott, mivel a kipufogógáz nyomásának igazodnia kell a gőzt fogyasztó berendezések követelményeihez; ellenkező esetben a rendszer stabilitása sérülhet.

Alkalmazás és gazdasági hatékonyság szempontjából az ellennyomásos gőzturbinákat gyakran alkalmazzák olyan helyzetekben, amikor egyidejű villamosenergia- és hőellátásra van szükség. Széles körben alkalmazzák őket kapcsolt energiatermelésben és ipari hulladékhő-visszanyerésben, hatékonyan csökkentve az energiatermeléshez szükséges szénfogyasztást és energiát takarítva meg. A terhelésváltozásokhoz való alkalmazkodóképességük azonban viszonylag gyenge. A hatékonyság alacsony hőterhelés mellett csökkenhet, és a kipufogógáz-paramétereknek meg kell felelniük a felhasználói követelményeknek. A kezdeti paraméterek (például nyomás és hőmérséklet) kiválasztása a gazdasági és biztonsági tényezők átfogó figyelembevételét igényli.