กังหันแรงดันย้อนกลับ

กังหันไอน้ำที่มีแรงดันไอเสียสูงกว่าความดันบรรยากาศเรียกว่ากังหันไอน้ำแบบแรงดันย้อนกลับ ไอน้ำไอเสียสามารถนำไปใช้ในการทำความร้อนหรือส่งไปยังกังหันไอน้ำแรงดันปานกลางและต่ำที่มีอยู่เดิมเพื่อทดแทนหม้อไอน้ำแรงดันปานกลางและต่ำในโรงไฟฟ้าเก่า เมื่อใช้กังหันไอน้ำแบบแรงดันย้อนกลับเพื่อส่งไอน้ำไปยังกังหันแรงดันปานกลางและต่ำที่มีอยู่เดิมเพื่อทดแทนหม้อไอน้ำแรงดันปานกลางและต่ำในโรงไฟฟ้าเก่า จะเรียกว่ากังหันเสริม (ท็อปปิ้ง กังหัน) วิธีนี้ไม่เพียงแต่เพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าเดิมเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนอีกด้วย แรงดันไอเสียที่ออกแบบไว้ของกังหันไอน้ำแบบแรงดันย้อนกลับที่ใช้สำหรับการทำความร้อนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความต้องการความร้อนเฉพาะ สำหรับกังหันเสริม แรงดันย้อนกลับมักจะมากกว่า 5 เมกะปาสคาล ซึ่งกำหนดโดยพารามิเตอร์ไอน้ำของหน่วยผลิตไฟฟ้าที่มีอยู่ หลังจากใช้งานในระบบทำความร้อนแล้ว ไอน้ำไอเสียจะควบแน่นกลายเป็นน้ำ จากนั้นจะถูกสูบกลับไปยังหม้อไอน้ำเป็นน้ำป้อน โดยทั่วไปแล้ว น้ำที่ควบแน่นจากระบบทำความร้อนทั้งหมดจะไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ จึงจำเป็นต้องเติมน้ำป้อนเพิ่มเติม

กังหันไอน้ำแบบแรงดันย้อนกลับเป็นกังหันชนิดหนึ่งที่แรงดันไอน้ำขาออกสูงกว่าแรงดันบรรยากาศ หลักการทำงานคือการใช้ไอน้ำอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงขับเคลื่อนใบพัดกังหัน ทำให้เกิดพลังงานกลออกมา แตกต่างจากกังหันไอน้ำแบบควบแน่น ไอน้ำขาออกจากกังหันแบบแรงดันย้อนกลับจะไม่ถูกส่งไปยังเครื่องควบแน่นโดยตรง แต่จะถูกส่งไปยังอุปกรณ์หรือกระบวนการทางอุตสาหกรรมอื่นๆ เพื่อใช้ประโยชน์ต่อไป การออกแบบนี้ทำให้กังหันไอน้ำแบบแรงดันย้อนกลับมีประสิทธิภาพสูงในการใช้พลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันเช่นการผลิตพลังงานร่วม

ในแง่ของลักษณะการทำงาน การผลิตพลังงานของกังหันไอน้ำแบบแรงดันย้อนกลับนั้นขึ้นอยู่กับภาระความร้อน กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จะแปรผันตามการเปลี่ยนแปลงของภาระความร้อน ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถตอบสนองความต้องการที่ยืดหยุ่นทั้งด้านความร้อนและพลังงานได้อย่างอิสระ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีภาระความร้อนค่อนข้างคงที่ เมื่อความผันผวนของภาระความร้อนมีนัยสำคัญ โดยทั่วไปแล้วจะต้องทำงานควบคู่ไปกับกังหันไอน้ำแบบควบแน่น โดยหน่วยควบแน่นจะจัดการกับการเปลี่ยนแปลงของภาระไฟฟ้า

คุณสมบัติหลักของกังหันไอน้ำแบบแรงดันย้อนกลับ ได้แก่ แรงดันไอเสียที่สูงกว่า และไอน้ำไอเสียสามารถนำไปใช้ในการทำความร้อนหรือวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้ แรงดันไอเสียค่อนข้างสูง (โดยปกติจะสูงกว่าความดันบรรยากาศ) หลังจากขยายตัวและทำงานระหว่างขั้นตอนต่างๆ ไอน้ำจะถูกปล่อยออกมาที่แรงดันสูงกว่า ความร้อนที่อยู่ในไอน้ำไอเสียจะถูกนำไปใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่โดยผู้ใช้ความร้อน จึงช่วยลดการสูญเสียจากแหล่งความเย็นที่เกี่ยวข้องกับกังหันไอน้ำแบบควบแน่น และส่งผลให้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงขึ้น ในเชิงโครงสร้าง ส่วนแรงดันสูงจะคล้ายกับกังหันไอน้ำแบบควบแน่น โดยมักใช้การควบคุมหัวฉีดสำหรับการกระจายไอน้ำ และโดยทั่วไปจะใช้ขั้นตอนการกระตุ้นแบบแถวเดียวเป็นขั้นตอนควบคุม

เนื่องจากไอน้ำเสียไม่ควบแน่น การสูญเสียความร้อนจึงลดลง ส่งผลให้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนโดยรวมสูงขึ้น นอกจากนี้ กังหันไอน้ำแบบแรงดันย้อนกลับยังมีโครงสร้างที่ค่อนข้างเรียบง่ายและค่าบำรุงรักษาต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม ความยืดหยุ่นในการใช้งานมีจำกัด เนื่องจากแรงดันไอเสียต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดของอุปกรณ์ที่ใช้ไอน้ำในขั้นตอนถัดไป มิเช่นนั้นเสถียรภาพของระบบอาจได้รับผลกระทบ

ในแง่ของการใช้งานและประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ กังหันไอน้ำแบบแรงดันย้อนกลับมักใช้ในสถานการณ์ที่ต้องการผลิตไฟฟ้าและความร้อนพร้อมกัน มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการผลิตพลังงานร่วมและการนำความร้อนเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งช่วยลดการใช้ถ่านหินในการผลิตไฟฟ้าและอนุรักษ์พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของโหลดค่อนข้างต่ำ ประสิทธิภาพอาจลดลงภายใต้สภาวะโหลดความร้อนต่ำ และพารามิเตอร์ไอเสียต้องตรงตามความต้องการของผู้ใช้ การเลือกพารามิเตอร์เริ่มต้น (เช่น ความดันและอุณหภูมิ) ต้องพิจารณาปัจจัยทางเศรษฐกิจและความปลอดภัยอย่างรอบด้าน