Tuabin tái nhiệt trung gian

Tuabin hơi tái nhiệt trung gian

Tuabin hơi tái nhiệt trung gian là một tổ máy phát điện sử dụng công nghệ tái nhiệt hơi nước để nâng cao hiệu suất nhiệt, chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện quy mô lớn và hệ thống phát điện và nhiệt kết hợp (CHP). Thiết bị hoạt động bằng cách đưa hơi nước đã giãn nở một phần từ xi lanh cao áp trở lại bộ tái nhiệt của nồi hơi để gia nhiệt lần thứ hai. Sau khi nhiệt độ được khôi phục gần với các thông số ban đầu, hơi nước được dẫn vào các xi lanh trung áp và hạ áp để tiếp tục thực hiện công việc, cuối cùng thải ra bình ngưng để hoàn thành chu trình chuyển đổi năng lượng.

Tổ máy tuabin này sử dụng thiết kế cấu trúc đa xi-lanh bao gồm các xi-lanh áp suất cao, áp suất trung bình và áp suất thấp. Các cánh quạt ở tầng cuối có thể đạt chiều dài lên đến 1,5 mét để phù hợp với điều kiện vận hành lưu lượng lớn, áp suất thấp. Chu trình tái nhiệt giúp kiểm soát hàm lượng hơi nước trong phạm vi chấp nhận được, từ đó cải thiện hiệu suất bên trong tương đối của tuabin và nâng cao điều kiện làm việc của các cánh quạt ở tầng cuối. Hệ thống này, cùng với nồi hơi và bình ngưng, tạo thành chu trình Rankine, đạt hiệu suất tổng thể vượt quá 45%.

Nguyên lý hoạt động của tuabin hơi tái nhiệt trung gian: Hơi nước đi vào tuabin giãn nở đến một áp suất nhất định, sau đó được trích xuất hoàn toàn và đưa đến bộ tái nhiệt của nồi hơi để gia nhiệt. Sau đó, nó được đưa trở lại tuabin để tiếp tục giãn nở và thực hiện công việc. So với tuabin ngưng tụ và tuabin trích hơi điều khiển, sự khác biệt duy nhất về cấu trúc của tuabin tái nhiệt trung gian nằm ở hệ thống tái nhiệt trung gian, có quy mô đáng kể. Hơn nữa, công suất tạo ra bởi hơi nước tái nhiệt đi qua các xi lanh trung gian và áp suất thấp chiếm khoảng hai phần ba tổng công suất của tổ máy. Do đó, trong trường hợp giảm tải, tuabin dễ bị quá tốc nghiêm trọng do đặc điểm này.

Tuabin hơi tái nhiệt trung gian tối ưu hóa đáng kể quá trình chuyển đổi năng lượng bằng cách tích hợp bộ tái nhiệt giữa xi lanh cao áp và các xi lanh trung/thấp áp. Hơi nước giãn nở một phần trong xi lanh cao áp được chuyển hướng trở lại nồi hơi để tái nhiệt đến nhiệt độ gần với giá trị ban đầu trước khi được đưa vào các xi lanh tiếp theo để tiếp tục hoạt động.

Các đặc điểm cốt lõi bao gồm:

1. Hiệu suất nhiệt và hiệu quả kinh tế được nâng cao: Quá trình tái nhiệt làm tăng khả năng làm việc của hơi nước, giảm tổn thất nguồn lạnh, nâng cao hiệu suất chu trình lên hơn 45% và giảm chi phí điện năng bình quân trong thời gian vận hành dài hạn.

2. Giảm hàm lượng hơi ẩm và nguy cơ ăn mòn ở cánh quạt giai đoạn cuối: Việc gia nhiệt lại giúp cải thiện độ khô của hơi nước, kiểm soát hiệu quả hàm lượng hơi ẩm trong khí thải, giảm thiểu sự ăn mòn trên cánh quạt giai đoạn cuối và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

3. Độ phức tạp về cấu trúc và thiết kế nhiều xi lanh: Yêu cầu cấu hình các xi lanh áp suất cao, áp suất trung bình và áp suất thấp cùng với hệ thống đường ống kết nối, dẫn đến tính tích hợp hệ thống cao. Thích hợp cho các tổ máy công suất lớn (ví dụ: trên 200 MW).

4. Đặc điểm điều chỉnh và thách thức kiểm soát: Hơi nước tích trữ trong đường ống tái nhiệt trong quá trình giảm tải có thể gây ra hiện tượng tăng tốc đột ngột, đòi hỏi phải có van chặn/van điều khiển chính của xi lanh áp suất trung gian, hệ thống đường vòng và các chiến lược điều khiển mở quá mức động để đảm bảo sự ổn định.

5. Kịch bản ứng dụng và mở rộng công suất: Chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện lớn, có nhiều thông số và hệ thống CHP. Thiết kế có thể kết hợp một hoặc hai giai đoạn tái nhiệt để phù hợp với các mức áp suất khác nhau (ví dụ: áp suất hơi ban đầu vượt quá 12 MPa), đẩy giới hạn trên của công suất đơn vị.

Bằng cách đưa chu trình tái nhiệt vào quá trình giãn nở hơi nước, tuabin hơi tái nhiệt trung gian cải thiện đáng kể hiệu suất chu trình nhiệt động lực học và nâng cao các đặc tính vận hành. Các chức năng cốt lõi của nó bao gồm tăng hiệu suất nhiệt, kiểm soát độ ẩm của hơi nước, tăng công suất đầu ra và tối ưu hóa điều kiện làm việc của cánh quạt giai đoạn cuối.

1. Cải thiện hiệu suất nhiệt: Công nghệ này bao gồm việc đưa hơi nước trở lại bộ gia nhiệt của nồi hơi sau khi trích xuất công trong xi lanh cao áp để gia nhiệt lần thứ hai đến gần nhiệt độ ban đầu, sau đó dẫn vào các xi lanh trung áp và hạ áp để tiếp tục giãn nở. Điều này giúp tăng hiệu quả độ giảm enthalpy trong xi lanh hạ áp, giảm tổn thất nguồn lạnh và nâng cao hiệu suất nhiệt tổng thể của chu trình lên trên 45%, đặc biệt phù hợp với các tổ máy nhiệt điện công suất lớn.

2. Kiểm soát độ ẩm hơi nước: Khi áp suất hơi nước tăng, quá trình giãn nở đẳng entropy đơn giản dẫn đến lượng hơi nước thải ra cao hơn, gây ra hiện tượng ăn mòn do giọt nước. Quá trình gia nhiệt lại trung gian làm giảm đáng kể hàm lượng hơi nước cuối cùng sau khi giãn nở bằng cách khôi phục nhiệt độ quá cao thông qua gia nhiệt thứ cấp, từ đó giảm thiểu sự ăn mòn trên các cánh quạt ở giai đoạn cuối và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

3. Nâng cao công suất và khả năng thích ứng: Chu trình tái nhiệt cho phép hơi nước giải phóng nhiều năng lượng hơn trong các xi lanh áp suất trung bình và thấp, cải thiện hiệu suất bên trong tương đối và tổng công suất đầu ra của tổ máy. Đồng thời, hệ thống tối ưu hóa phản ứng tải thông qua các van điều khiển áp suất trung bình và hệ thống đường vòng, ngăn ngừa hiện tượng quá tốc độ khi giảm tải và giải quyết sự mất cân bằng cung cầu hơi nước giữa tuabin và nồi hơi ở tải thấp.

4. Tối ưu hóa điều kiện làm việc của lưỡi dao giai đoạn cuối: Bằng cách kiểm soát độ ẩm, quá trình giãn nở trong xi lanh áp suất thấp trở nên mượt mà hơn, giảm tác động của giọt nước và cải thiện môi trường hoạt động cho các lưỡi dao giai đoạn cuối (có thể dài tới 1,5 mét), từ đó nâng cao độ tin cậy vận hành.