Подразделение турбин по направлению потока рабочего вещества

Турбины осевого типа

В турбинах осевого типа генеральное направление движения рабочего тела совпадает с направлением оси ротора. К турбинам такого типа относятся все выше рассмотренные конструкции, и это самый распространенный вариант турбин, используемых для привода электрогенераторов.

Турбины радиального типа

В турбинах такого типа генеральное направление движения рабочего потока осуществляется в радиальном направлении: либо из района оси ротора к периферии дисков, либо наоборот - от периферии в район оси

Турбины тангенциального типа

Рабочее вещество подходит к колесу почти по касательной (тангенциально) к его наружной части, где располагаются лопаточные карманы.

В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины обычно подразделяют на 3 основные группы: чисто конденсационные, теплофикационные и специального назначения.

Чисто конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу, они работают с выпуском отработавшего пара в конденсатор, где поддерживается вакуум.

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. К ним относятся паровые турбины с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением. У паровых турбин с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). В паровых турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а остальной пар идёт в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования.

Паровые турбины специального назначения обычно работают на отбросном тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий.

Паровые турбины специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.

Паровые турбины - преимущества

• работа паровых турбин возможна на различных видах топлива: газообразное, жидкое, твердое
• высокая единичная мощность
• свободный выбор теплоносителя
• широкий диапазон мощностей
• внушительный ресурс паровых турбин

Паровые турбины - недостатки

• высокая инерционность паровых установок (долгое время пуска и останова)
• дороговизна паровых турбин
• низкий объем производимого электричества, в соотношении с объемом тепловой энергии
• дорогостоящий ремонт паровых турбин
• снижение экологических показателей, в случае использования тяжелых мазутов и твердого топлива

Котельный агрегат

Котельный агрегат (парогенератор) служит для получения пара в широком диапазоне параметров и состоит из котельного агрегата и вспомогательного оборудования, связанных единой технологической схемой. К вспомогательному оборудованию относятся устройства топливо подачи, дымососы, золоуловители, паропроводы, водопроводы и др. Схема котельного агрегата с естественной циркуляцией воды и пароводяной смеси представлена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Схема котельного агрегата

Котельный агрегат П-образной компоновки состоит из подъёмного (1) и опускного газоходов (2). Подъёмный газоход представляет собой топку для сжигания топлива, на стенках которой установлены испарительные поверхности нагрева (3) в виде плоских трубчатых панелей, называемых экранами.

В опускном газоходе расположены водяной экономайзер (4) для подогрева питательной воды и воздухоподогреватель (5) для подогрева воздуха, идущего на горение в топку. На выходе из подъёмного газохода расположен фестон (6), представляющий собой разреженный пучок труб - продолжение заднего экрана.

В горизонтальной части газохода расположен пароперегреватель (7), обеспечивающий нагрев пара до заданной температуры.

Испарительные поверхности (3) сообщаются с барабаном котла (8) и вместе с опускными трубами (9), соединяющими барабан с нижними коллекторами (10) экранов, составляют циркуляционные контуры. Паровая смесь в барабане разделяется на насыщенный пар и воду, пар направляется в пароперегреватель, вода - снова в циркуляционные контуры. Циркуляция воды и пароводяной смеси в контурах происходит за счёт разности плотностей столба воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъёмных трубах - экранах (естественная циркуляция).

Топливо вместе с горячим воздухом через горелки (11) подается в топочную камеру, где сжигается. Продукты сгорания из топочной камеры направляются в пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель и через газоочистку удаляются в атмосферу.

Существуют различные конструктивные оформления котельных агрегатов, имеющих и другие схемы. Так, сжигание топлива может осуществляться не в факеле, а в слое. Циркуляция воды и пароводяной смеси в испарительной системе котла может быть принудительной с помощью насосов. Водяной экономайзер и воздухоподогреватель могут располагаться в несколько ступеней и т.д.

Конденсатор

Принцип устройства водоохлаждаемого конденсатора представлен на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Принцип устройства конденсатора паровой турбины

Выходящий из турбины пар конденсируется на поверхности труб, через которые перекачивается холодная вода. Чем ниже температура охлаждающей воды, тем ниже и давление пара в конденсаторе; обычно оно намного ниже атмосферного и составляет 3…5 кPa. Так как в зону низкого давления турбины через уплотнения попадает некоторое количество воздуха, то конденсатор снабжен насосом удаления воздуха.

Охлаждающей водой конденсатора отводится тепло, которое освобождается при конденсации пара и составляет на современных тепловых электростанциях обычно приблизительно 55 % от энергии, содержащейся во входящем в турбину паре высоких параметров. Исходя из этого можно считать, что КПД конденсационной турбины на таких станциях равен приблизительно 45 %. В случае более низких параметров пара (например, на ядерных электростанциях) КПД турбинного агрегата может быть еще ниже. КПД можно несколько повысить путем одно- или многократного промежуточного перегрева пара высокого давления, как это показано, например, на рис. 3.6.

Вопросы для самопроверки:

1. Типы тепловых электростанций.

2. Состав паротурбинной установки.

3. Устройство ступени паровой турбины.

4.Подразделениепаровых турбин по принципу действия.

5. Подразделение паровыхтурбин по количеству ступеней.

6.Подразделение паровыхтурбин по направлению потока рабочего вещества.

7. Подразделение паровых турбин в зависимости от характера теплового процесса.

8. Преимущества и недостатки паровых турбин.

9. Устройство котельного агрегата.

10. Принцип устройства водоохлаждаемого конденсатора.