Impulzus fordított kombinált turbina

Kombinált ciklusú gőzturbina

A kombinált ciklusú gőzturbina egy nagy hatásfokú energiatermelő berendezés, amelyet jellemzően gázturbinával együtt üzemeltetnek. A gázturbina kipufogógázában keletkező hulladékhő visszanyerésével keletkező gőz hajtja. Ez a turbina a többnyomású, újramelegítő, kondenzációs gőzturbinák kategóriájába tartozik. Szerkezeti kialakítása magában foglal egy kombinált nagy/közepes nyomású hengert (impulzusos kialakítás) és egy alacsony nyomású hengert (szimmetrikus fordított áramlású reakciós kialakítás) a hatásfok növelése érdekében, körülbelül 60%-os energiatermelési hatásfokot elérve.

A reakciós és impulzus típusú gőzturbinákat is alkalmazó kombinált ciklusú konfiguráció a következő jellemzőkkel bír:

1. Nagy hatékonyságú energiafelhasználás: A gázturbinából származó magas hőmérsékletű kipufogógáz hajtja a gőzturbinát, ami lehetővé teszi a kombinált ciklus 60%-ot meghaladó hatásfokát.

2. Szerkezeti kiegészítő jelleg: Az impulzusturbinák alkalmasak energiatermelésre és sebességszabályozásra, míg a reakcióturbinák jól alkalmazkodnak a változó üzemi körülményekhez terhelések hajtásához. Kombinált kialakításuk optimalizálja az összteljesítményt.

3. Gyártási és összeszerelési technológia: A kulcsfontosságú technológiák közé tartozik a különböző fémek hegesztése, az áramlási útvonal komponenseinek beállítása és a moduláris szállítás, amelyek biztosítják a dinamikus/statikus hézagok és a tengelybeállítás pontosságát.

4. Alkalmazáshoz való alkalmazkodóképesség: A kombinált ciklusú rendszereket széles körben használják nagyméretű erőművekben, a stabil energiaellátás és a változó terhelési igények egyensúlyozására.

Egy kombinált gőzturbinában egyes fokozatok az impulzus elvet alkalmazzák (ahol a gőz elsősorban az álló lapátokban tágul, míg a mozgó lapátok elsősorban az áramlást irányítják), míg más fokozatok a reakció elvet alkalmazzák (ahol a gőz mind az álló, mind a mozgó lapátokban tágul). Ez a kialakítás a hatékonyság optimalizálását célozza – az impulzus fokozatok nagynyomású szakaszokhoz, a reakció fokozatok pedig alacsony nyomású szakaszokhoz alkalmasak – az expanziós folyamat racionális elosztásával a veszteségek csökkentése érdekében.

A nagynyomású henger egy impulzusturbina, az alacsony nyomású henger pedig egy kettős áramlású reakcióturbina. Ez a konfiguráció teljes mértékben kihasználja mind az impulzus-, mind a reakciófokozat előnyeit, növelve a turbina teljesítményét.

Az impulzusreakciós hibrid gőzturbina egy kéthengeres főturbina-szerkezet, amelyet széles körben alkalmaznak a tengeri alkalmazásokban.

A nagynyomású gőzturbina impulzusfokozatokat használ, mert:

1. Ha a pengék túl rövidek, részleges beengedéssel növelhető a penge magassága.

2. A munkalapát radiális hézagának relatív értéke nagyobb, ami segít csökkenteni a belső szivárgási veszteségeket és javítani a fokozat hatékonyságát.

Az alacsony nyomású gőzturbina reakciós szakaszokat használ, mert:

1. Hosszú pengéivel és jelentős reakcióerőivel megakadályozza a penge tövénél fellépő káros reakciókat.

2. A radiális hézag relatív értéke kisebb, ami csökkenti a belső szivárgási veszteségeket.

3. A reakciószakaszokban az alacsonyabb gőzsebesség csökkenti a mozgó lapátok nedves gőzben lévő vízcseppek okozta erózióját.

Továbbá az impulzusfokozatok szabályozási fokozatokként szolgálnak, vagy a hatékonyság növelése érdekében kis mértékű reakcióval is tervezhetők, amit impulzus-reakciós hibrid turbinának is nevezhetünk.

A kombinált gőzturbina fő funkciója az általános teljesítmény javítása. A konkrét szempontok a következők:

1. A termikus hatásfok javítása: A különböző fokozattípusok keverésével a gőztágulási folyamat jobban megközelíti az ideális ciklust, csökkentve a kipufogógáz-veszteséget.

2. A működési rugalmasság növelése: Alkalmazkodás a különböző terhelési igényekhez, például a nagynyomású szakaszban fellépő nagy nyomásesések kezelése és az alacsony nyomású szakaszban a zökkenőmentes átmenet biztosítása.

3. Optimalizált lapátkialakítás: Az impulzusfokozat lapátjai vastagabbak, így alkalmasak nagy nyomású/magas hőmérsékletű környezetekhez; a reakciófokozat lapátjai áramvonalasabbak, ami csökkenti az áramlási veszteségeket.

A gyakorlati alkalmazásokban a kombinált gőzturbinákat széles körben használják energiatermelésre és ipari hajtásokra. Például hőerőművekben hatékonyan hajtják a villamosenergia-termelő generátorokat. Az olyan iparágakban, mint a vegyipar vagy a kőolajfinomítás, közvetlenül hajthatnak kompresszorokat vagy szivattyúkat, lehetővé téve a kaszkádos energiafelhasználást.