Tuabin hơi nước nhiệt độ thấp và áp suất thấp

Tuabin hơi nước nhiệt độ thấp, áp suất thấp

Tuabin hơi nước áp suất thấp, nhiệt độ thấp là một thiết bị nhiệt điện được thiết kế để hoạt động trong điều kiện hơi nước có thông số thấp (nhiệt độ thấp, áp suất thấp). Giá trị cốt lõi của nó nằm ở việc thu hồi và chuyển đổi hiệu quả năng lượng nhiệt cấp thấp, giúp nó được ứng dụng rộng rãi trong các giai đoạn cuối của quá trình sử dụng năng lượng. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên sự giãn nở dần dần của hơi nước qua các cánh quạt nhiều tầng, chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng cơ học. Hơi nước thải, sau khi thực hiện công việc, được thải vào bình ngưng tụ để ngưng tụ thành nước, tạo thành một chu trình năng lượng khép kín. Điều này giúp khai thác hiệu quả giá trị sử dụng của các nguồn năng lượng cấp thấp như nhiệt thải và năng lượng địa nhiệt.

Tiêu chuẩn tham số cốt lõi

Hiệu suất và tính phù hợp của tuabin hơi nước áp suất thấp, nhiệt độ thấp được xác định bởi một số thông số chính, đóng vai trò là cơ sở thiết yếu cho việc lựa chọn và tối ưu hóa vận hành, như được trình bày chi tiết dưới đây:

1. Công suất định mức: Phạm vi điển hình từ vài chục đến vài trăm kilowatt. Có thể tùy chỉnh linh hoạt theo quy mô nhiệt thải và nhu cầu sưởi ấm, phù hợp với các kịch bản thu hồi năng lượng quy mô nhỏ đến trung bình.

2. Hiệu quả vận hành: Chủ yếu phụ thuộc vào thiết kế đường dẫn dòng chảy, độ chính xác sản xuất linh kiện và sự phù hợp của điều kiện vận hành. Hiệu quả vận hành thông thường đạt ≥20%, và có thể được cải thiện hơn nữa bằng cách tối ưu hóa sự phối hợp giữa các giai đoạn.

3. Tỷ lệ làm mát/sưởi ấm: Đây là tỷ lệ giữa công suất làm mát cung cấp và lượng nhiệt tiêu thụ trên mỗi đơn vị thời gian, đóng vai trò là chỉ số quan trọng cho cân bằng năng lượng. Tỷ lệ này thường được duy trì trên 1,5 để đảm bảo sự ổn định tải.

4. Thông số hơi nước: Áp suất đầu vào thường nằm trong khoảng từ 0,1 đến 0,4 MPa. Nhiệt độ đầu vào/đầu ra được điều chỉnh phù hợp với điều kiện nhiệt độ thấp. Việc phối hợp chính xác với nguồn nhiệt phía thượng nguồn và thiết bị ngưng tụ phía hạ nguồn là rất quan trọng để đảm bảo sự ổn định vận hành.

5. Tốc độ định mức: Thường ≤3000 vòng/phút, thường phù hợp với yêu cầu tốc độ của máy phát điện đồng bộ để đạt được sự chuyển đổi ổn định năng lượng cơ học thành năng lượng điện.

Đặc điểm cấu trúc

Thiết kế kết cấu của tuabin hơi nước nhiệt độ thấp, áp suất thấp đáp ứng điều kiện vận hành áp suất âm và thông số thấp. Các đặc điểm cốt lõi xoay quanh xi lanh áp suất thấp và các hệ thống phụ trợ của nó, như sau:

1. Vị trí cấu trúc và điều kiện vận hành: Trong các tổ máy nhiều xi lanh, nó tương ứng với phần xi lanh áp suất thấp. So với các xi lanh áp suất cao và trung bình, cấu trúc của nó có kích thước lớn hơn và hoạt động hoàn toàn trong điều kiện áp suất âm (chân không), thích ứng với các yêu cầu về công việc giãn nở hơi nước thải.

2. Thiết kế linh kiện cốt lõi: Xi lanh áp suất thấp là linh kiện cốt lõi, sử dụng cấu trúc vỏ hàn hai lớp để xử lý sự biến động tải nhiệt. Nó được trang bị các thiết bị bảo vệ như van chống chân không để ngăn không khí xâm nhập, có thể dẫn đến giảm mức độ chân không và tăng nhiệt độ khí thải bất thường.

3. Đặc điểm cánh và rôto: Trong điều kiện áp suất thấp, thể tích riêng của hơi nước tăng lên đáng kể. Các cánh ở giai đoạn cuối cần được thiết kế dài hơn để đáp ứng lưu lượng thể tích lớn và chịu được tải trọng cơ học cao hơn. Phần gốc cánh sử dụng thiết kế cấu trúc phức tạp, đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn công nghiệp nghiêm ngặt.

4. Hệ thống làm kín: Môi trường chân không ở cả hai đầu xi lanh áp suất thấp khiến nó dễ bị rò rỉ khí, do đó hệ thống làm kín trục đóng vai trò rất quan trọng. Các thiết bị hiện đại thường sử dụng hệ thống tự làm kín, tận dụng hơi nước rò rỉ đã được làm mát từ các vòng đệm trục của xi lanh áp suất cao và trung bình làm nguồn cung cấp hơi nước làm kín cho các đầu trục áp suất thấp. Cách tiếp cận này cân bằng giữa hiệu quả làm kín và việc thu hồi nhiệt thải.

5. Cơ chế bảo vệ vận hành: Hệ thống dựa vào bình ngưng để duy trì độ chân không cao nhằm đảm bảo hiệu quả. Trong quá trình khởi động hoặc ở điều kiện tải thấp, cần duy trì lưu lượng hơi làm mát tối thiểu từ 5% đến 10% lưu lượng thiết kế để ngăn ngừa quá nhiệt và hư hỏng xi lanh áp suất thấp do ma sát không khí.

Đặc điểm vận hành

1. Hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng: Được thiết kế đặc biệt cho năng lượng nhiệt cấp thấp, thiết bị có thể thu hồi hoàn toàn các nguồn tài nguyên như nhiệt thải công nghiệp và năng lượng địa nhiệt khó sử dụng bằng các phương pháp thông thường, cho phép tận dụng năng lượng theo tầng mà không gây lãng phí năng lượng.

2. Bảo vệ môi trường và giảm phát thải: Bằng cách thu hồi nhiệt thải để thay thế việc tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, hệ thống này giúp giảm phát thải khí nhà kính và các chất gây ô nhiễm. Điều này phù hợp với các chính sách môi trường ít carbon và hỗ trợ quá trình chuyển đổi cơ cấu năng lượng.

3. Độ tin cậy cao: Thiết kế cấu trúc đơn giản, ít hao mòn và tuổi thọ cao cho các bộ phận cốt lõi. Yêu cầu bảo trì hàng ngày ở mức tối thiểu, cho phép thích ứng với hoạt động liên tục lâu dài với chi phí vận hành có thể kiểm soát được.

Các kịch bản ứng dụng

Nhờ khả năng thích ứng với các thông số thấp và ưu điểm về hiệu suất và tiết kiệm năng lượng, tuabin hơi nước nhiệt độ thấp, áp suất thấp được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:

1. Hệ thống sản xuất nhiệt và điện kết hợp (CHP): Thích hợp cho các dự án CHP quy mô nhỏ và trung bình, thu hồi nhiệt thải từ quá trình phát điện để sử dụng cho mục đích sưởi ấm. Điều này cho phép cung cấp năng lượng điện và nhiệt một cách đồng bộ, nâng cao hiệu quả năng lượng tổng thể.

2. Thu hồi nhiệt thải công nghiệp: Được sử dụng trong các ngành công nghiệp như hóa chất, sản xuất giấy và thép, để thu hồi nhiệt thải ở nhiệt độ thấp từ các quy trình sản xuất và chuyển đổi nó thành năng lượng cơ học hoặc điện năng, từ đó giảm tiêu thụ năng lượng của doanh nghiệp.

3. Phát điện địa nhiệt: Thích ứng với đặc điểm thông số thấp của tài nguyên địa nhiệt, chuyển đổi năng lượng hơi nước địa nhiệt thành điện năng để sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng sạch.

Tóm lại, tuabin hơi nước nhiệt độ thấp, áp suất thấp tập trung vào việc sử dụng hiệu quả năng lượng nhiệt cấp thấp, kết hợp các ưu điểm như tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và độ tin cậy. Thông qua việc điều chỉnh chính xác các thông số và điều kiện vận hành, nó đóng vai trò không thể thiếu trong các hệ thống thu hồi năng lượng và sử dụng theo tầng, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật quan trọng cho sự phát triển của các ngành công nghiệp carbon thấp và năng lượng sạch.