Alacsony hőmérsékletű és alacsony nyomású gőzturbina

Alacsony hőmérsékletű, alacsony nyomású gőzturbina

Az alacsony hőmérsékletű, alacsony nyomású gőzturbina egy olyan hőerőmű, amelyet alacsony paraméterű (alacsony hőmérsékletű, alacsony nyomású) gőzfeltételek melletti működésre terveztek. Alapvető értéke az alacsony minőségű hőenergia hatékony visszanyerésében és átalakításában rejlik, így széles körben alkalmazható az energiafelhasználás utolsó szakaszaiban. Működési elve a gőz fokozatos tágulásán alapul a többfokozatú lapátokon keresztül, a hőenergiát mechanikai energiává alakítva. A munka elvégzése után a kipufogógáz egy kondenzátorba kerül, ahol vízzé kondenzálódik, zárt hurkú energiaciklust képezve. Ez hatékonyan felszabadítja az alacsony minőségű energiaforrások, például a hulladékhő és a geotermikus energia hasznosítási értékét.

Alapvető paraméterszabványok

Az alacsony hőmérsékletű, alacsony nyomású gőzturbina teljesítményét és alkalmasságát számos kulcsfontosságú paraméter határozza meg, amelyek a kiválasztás és az üzemeltetés optimalizálásának alapvető alapját képezik, az alábbiakban részletezve:

1. Névleges teljesítmény: A tipikus tartomány tíztől több száz kilowattig terjed. Rugalmasan testreszabható a hulladékhő és a fűtési igények mértékének megfelelően, így alkalmas kis és közepes méretű energia-visszanyerési forgatókönyvekhez.

2. Működési hatékonyság: Elsősorban az áramlási útvonal kialakításától, az alkatrészek gyártási pontosságától és az üzemi feltételeknek való megfeleléstől függ. A hagyományos üzemi hatékonyság ≥20%, és a szakaszok közötti koordináció optimalizálásával tovább javítható.

3. Hűtési-fűtési arány: Ez az egységnyi idő alatt szolgáltatott hűtőteljesítmény és a felhasznált hő aránya, amely az energiaegyensúly kulcsfontosságú mutatója. Általában 1,5 felett tartják a terhelés stabilitásának biztosítása érdekében.

4. Gőzparaméterek: A bemeneti nyomás általában 0,1 és 0,4 MPa között van. A bemeneti/kimeneti hőmérsékleteket alacsony hőmérsékleti viszonyokhoz igazítják. A működési stabilitás biztosítása érdekében elengedhetetlen a pontos illeszkedés a felső hőforráshoz és az alsó kondenzációs berendezéshez.

5. Névleges fordulatszám: Általában ≤3000 ford/perc, gyakran megfelel a szinkrongenerátorok fordulatszám-követelményeinek, hogy a mechanikai energiát stabilan elektromos energiává alakítsák.

Szerkezeti jellemzők

Az alacsony hőmérsékletű, alacsony nyomású gőzturbinák szerkezeti kialakítása negatív nyomást és alacsony paraméterű üzemi feltételeket is figyelembe vesz. A főbb jellemzők az alacsony nyomású henger és annak segédrendszerei köré épülnek, az alábbiak szerint:

1. Szerkezeti helyzet és működési feltételek: Többhengeres egységekben az alacsony nyomású hengerszakasznak felel meg. A nagy- és középnyomású hengerekhez képest nagyobb méretű a szerkezete, és teljes mértékben negatív nyomás (vákuum) alatt működik, alkalmazkodva a kipufogógőz expanziós munkájának követelményeihez.

2.  Core Component Design: The low-pressure cylinder is the core component, utilizing a double-layer welded shell structure to handle thermal load fluctuations. It is equipped with protective devices such as vacuum breakers to prevent air ingress, which could lead to a decrease in vacuum level and abnormal exhaust temperature rise.

3.  Blade and Rotor Characteristics: Under low-pressure conditions, the specific volume of steam increases dramatically. The final-stage blades require a lengthened design to accommodate the large volumetric flow rate and withstand higher mechanical loads. The blade root employs a complex structural design, meeting stringent industrial safety standards.

4.  Sealing System: The vacuum environment at both ends of the low-pressure cylinder makes it susceptible to air leakage, making the shaft sealing system crucial. Modern units often employ self-sealing systems, which utilize cooled leakage steam from the shaft seals of the high and intermediate-pressure cylinders as the sealing steam supply for the low-pressure shaft ends. This approach balances sealing effectiveness with waste heat recovery.

5.  Operational Protection Mechanism: The system relies on the condenser to maintain a high vacuum for efficiency. During startup or under low-load conditions, a minimum cooling steam flow of 5%-10% of the design flow must be maintained to prevent overheating and damage to the low-pressure cylinder caused by windage friction.

Operational Characteristics

1.  High Efficiency and Energy Saving: Specifically designed for low-grade thermal energy, it can fully recover resources like industrial waste heat and geothermal energy that are difficult to utilize by conventional means, enabling energy cascade utilization without additional energy waste.

2.  Environmental Protection and Emission Reduction: By recovering waste heat to replace fossil fuel consumption, it reduces greenhouse gas and pollutant emissions. This aligns with low-carbon environmental policies and supports the transition of the energy structure.

3.  High Reliability: The structural design is simple, with low wear and long service life for core components. Daily maintenance requirements are minimal, allowing adaptation to long-term continuous operation with controllable operational costs.

Application Scenarios

Leveraging its adaptability to low parameters and advantages in efficiency and energy saving, low-temperature, low-pressure steam turbines are widely used in the following fields:

1.  Combined Heat and Power (CHP): Suitable for small and medium-scale CHP projects, recovering waste heat from power generation for heating purposes. This enables the coordinated supply of electrical and thermal energy, improving comprehensive energy efficiency.

2. Ipari hulladékhő-visszanyerés: Olyan iparágakban használják, mint a vegyipar, a papírgyártás és az acélgyártás, a termelési folyamatokból származó alacsony hőmérsékletű hulladékhő visszanyerésére és mechanikai vagy elektromos energiává alakítására, ezáltal csökkentve a vállalati energiafogyasztást.

3. Geotermikus energiatermelés: Alkalmazkodik a geotermikus erőforrások alacsony paraméterű jellemzőihez, a geotermikus gőzenergiát villamos energiává alakítja a tiszta energia hatékony felhasználása érdekében.

Összefoglalva, az alacsony hőmérsékletű, alacsony nyomású gőzturbina az alacsony minőségű hőenergia hatékony hasznosítására összpontosít, olyan előnyöket ötvözve, mint az energiatakarékosság, a környezetvédelem és a megbízhatóság. A paraméterek és az üzemi feltételek pontos összehangolásán keresztül pótolhatatlan szerepet játszik az energia-visszanyerésben és a kaszkád hasznosító rendszerekben, fontos műszaki támogatást nyújtva az alacsony szén-dioxid-kibocsátású iparágak és a tiszta energia fejlesztéséhez.