กังหันความร้อนซ้ำระดับกลาง

กังหันไอน้ำแบบรีฮีทขั้นกลาง

กังหันไอน้ำแบบให้ความร้อนซ้ำระดับกลางเป็นหน่วยผลิตไฟฟ้าที่ใช้เทคโนโลยีการให้ความร้อนซ้ำแก่ไอน้ำเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อน โดยส่วนใหญ่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขนาดใหญ่และระบบผลิตความร้อนและไฟฟ้าแบบผสมผสาน (ซีเอชพี) อุปกรณ์นี้ทำงานโดยการส่งไอน้ำที่ขยายตัวบางส่วนจากกระบอกสูบแรงดันสูงกลับไปยังเครื่องให้ความร้อนซ้ำของหม้อไอน้ำเพื่อการให้ความร้อนขั้นที่สอง หลังจากที่อุณหภูมิของไอน้ำกลับคืนสู่ระดับใกล้เคียงกับค่าเริ่มต้นแล้ว ไอน้ำจะถูกส่งไปยังกระบอกสูบแรงดันระดับกลางและแรงดันต่ำเพื่อทำงานต่อไป และสุดท้ายจะไหลลงสู่คอนเดนเซอร์เพื่อทำให้วงจรการแปลงพลังงานเสร็จสมบูรณ์

ชุดกังหันไอน้ำนี้ใช้โครงสร้างแบบหลายกระบอก ประกอบด้วยกระบอกแรงดันสูง กระบอกแรงดันปานกลาง และกระบอกแรงดันต่ำ ใบพัดขั้นสุดท้ายมีความยาวได้ถึง 1.5 เมตร เพื่อรองรับสภาวะการทำงานที่มีแรงดันต่ำและปริมาณการไหลสูง วงจรการทำความร้อนซ้ำช่วยควบคุมปริมาณความชื้นของไอน้ำให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพภายในของกังหันไอน้ำและปรับปรุงสภาวะการทำงานของใบพัดขั้นสุดท้าย ระบบนี้ร่วมกับหม้อไอน้ำและคอนเดนเซอร์ ก่อให้เกิดวงจรแรงไคน์ (แรนไคน์ วงจร) ซึ่งมีประสิทธิภาพโดยรวมเกิน 45%

หลักการทำงานของกังหันไอน้ำแบบมีระบบทำความร้อนซ้ำกลาง: ไอน้ำที่เข้าสู่กังหันจะขยายตัวจนถึงความดันระดับหนึ่ง จากนั้นจะถูกแยกออกมาทั้งหมดและส่งไปยังเครื่องทำความร้อนซ้ำของหม้อไอน้ำเพื่อเพิ่มความร้อน แล้วจึงส่งกลับไปยังกังหันเพื่อขยายตัวต่อไปและทำงาน เมื่อเทียบกับกังหันแบบควบแน่นและกังหันแบบควบคุมการดึงไอน้ำ ความแตกต่างทางโครงสร้างเพียงอย่างเดียวของกังหันแบบมีระบบทำความร้อนซ้ำกลางคือระบบทำความร้อนซ้ำกลางที่มีขนาดใหญ่ ยิ่งไปกว่านั้น กำลังไฟฟ้าที่ผลิตจากไอน้ำที่ทำความร้อนซ้ำซึ่งไหลผ่านกระบอกสูบความดันกลางและความดันต่ำคิดเป็นประมาณสองในสามของกำลังไฟฟ้าทั้งหมดของหน่วย ดังนั้น ในช่วงที่มีการลดภาระ กังหันจึงมีแนวโน้มที่จะหมุนเร็วเกินไปอย่างรุนแรงเนื่องจากคุณลักษณะนี้

กังหันไอน้ำแบบมีระบบทำความร้อนซ้ำระหว่างกลางช่วยเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการแปลงพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ โดยการติดตั้งระบบทำความร้อนซ้ำระหว่างกระบอกสูบแรงดันสูงและกระบอกสูบแรงดันปานกลาง/ต่ำ ไอน้ำที่ขยายตัวบางส่วนในกระบอกสูบแรงดันสูงจะถูกส่งกลับไปยังหม้อไอน้ำเพื่อทำความร้อนซ้ำจนมีอุณหภูมิใกล้เคียงกับค่าเริ่มต้น ก่อนที่จะถูกส่งไปยังกระบอกสูบถัดไปเพื่อทำงานต่อไป

ลักษณะสำคัญได้แก่:

1. ประสิทธิภาพเชิงความร้อนและประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจที่ดีขึ้น: กระบวนการให้ความร้อนซ้ำช่วยเพิ่มความสามารถในการทำงานของไอน้ำ ลดการสูญเสียจากแหล่งความเย็น เพิ่มประสิทธิภาพของวงจรให้สูงกว่า 45% และลดต้นทุนค่าไฟฟ้าเฉลี่ยตลอดการใช้งานในระยะยาว

2. ลดปริมาณความชื้นและความเสี่ยงต่อการสึกหรอของใบพัดขั้นสุดท้าย: การให้ความร้อนซ้ำช่วยเพิ่มความแห้งของไอน้ำ ควบคุมปริมาณความชื้นในไอเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดการสึกหรอของใบพัดขั้นสุดท้าย และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

3. ความซับซ้อนของโครงสร้างและการออกแบบหลายกระบอกสูบ: ต้องมีการกำหนดค่ากระบอกสูบแรงดันสูง แรงดันปานกลาง และแรงดันต่ำ พร้อมท่อเชื่อมต่อ ทำให้ระบบมีการบูรณาการสูง เหมาะสำหรับหน่วยกำลังการผลิตขนาดใหญ่ (เช่น มากกว่า 200 เมกะวัตต์)

4. ลักษณะการควบคุมและปัญหาในการควบคุม: ไอน้ำที่เก็บไว้ในท่อส่งความร้อนซ้ำระหว่างการลดภาระอาจทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งจำเป็นต้องใช้วาล์วหยุดหลัก/วาล์วควบคุมของกระบอกสูบแรงดันปานกลาง ระบบบายพาส และกลยุทธ์การควบคุมการเปิดเกินแบบไดนามิก เพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพ

5. สถานการณ์การใช้งานและการปรับขนาดกำลังการผลิต: ส่วนใหญ่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขนาดใหญ่ที่มีพารามิเตอร์สูง และระบบผลิตความร้อนและไฟฟ้าพร้อมกัน (ซีเอชพี) การออกแบบอาจรวมขั้นตอนการให้ความร้อนซ้ำแบบเดี่ยวหรือคู่เพื่อให้เหมาะกับระดับความดันที่แตกต่างกัน (เช่น ความดันไอน้ำเริ่มต้นเกิน 12 เมกะปาสคาล) ซึ่งเป็นการผลักดันขีดจำกัดสูงสุดของกำลังการผลิตของหน่วยเดียว

ด้วยการนำวงจรการให้ความร้อนซ้ำเข้าสู่กระบวนการขยายตัวของไอน้ำ กังหันไอน้ำแบบให้ความร้อนซ้ำระดับกลางจึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของวงจรทางเทอร์โมไดนามิกส์และยกระดับคุณลักษณะการทำงานได้อย่างมาก หน้าที่หลักของมันได้แก่ การเพิ่มประสิทธิภาพทางความร้อน การควบคุมความชื้นของไอน้ำ การเพิ่มกำลังการผลิต และการเพิ่มประสิทธิภาพสภาวะการทำงานของใบพัดในขั้นสุดท้าย

1. การปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงความร้อน: เทคโนโลยีนี้เกี่ยวข้องกับการส่งไอน้ำกลับหลังจากดึงพลังงานความร้อนจากถังแรงดันสูงไปยังเครื่องทำความร้อนซ้ำของหม้อไอน้ำเพื่อเพิ่มอุณหภูมิให้ใกล้เคียงกับอุณหภูมิเริ่มต้น จากนั้นจึงส่งไปยังถังแรงดันปานกลางและแรงดันต่ำเพื่อขยายตัวต่อไป วิธีนี้จะช่วยเพิ่มการลดลงของเอนทาลปีในถังแรงดันต่ำ ลดการสูญเสียจากแหล่งความเย็น และเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนโดยรวมของวงจรให้สูงกว่า 45% ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับหน่วยผลิตไฟฟ้าพลังความร้อนขนาดใหญ่

2. การควบคุมความชื้นของไอน้ำ: เมื่อความดันไอน้ำเพิ่มขึ้น การขยายตัวแบบไอเซนโทรปิกอย่างง่ายจะทำให้ความชื้นในไอเสียสูงขึ้น ส่งผลให้เกิดความเสียหายจากการกัดกร่อนของหยดน้ำ การให้ความร้อนซ้ำระหว่างขั้นตอนจะช่วยลดปริมาณความชื้นสุดท้ายหลังจากการขยายตัวได้อย่างมาก โดยการคืนความร้อนยิ่งยวดผ่านการให้ความร้อนครั้งที่สอง ซึ่งจะช่วยลดการกัดกร่อนบนใบพัดในขั้นตอนสุดท้ายและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

3. เพิ่มกำลังการผลิตและความสามารถในการปรับตัว: วงจรการอุ่นไอน้ำช่วยให้ไอน้ำปลดปล่อยพลังงานได้มากขึ้นในกระบอกสูบแรงดันปานกลางและแรงดันต่ำ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพภายในและกำลังการผลิตรวมของหน่วยให้ดีขึ้น ในขณะเดียวกัน ระบบจะปรับการตอบสนองต่อภาระให้เหมาะสมผ่านวาล์วควบคุมแรงดันปานกลางและระบบบายพาส ป้องกันการหมุนเร็วเกินไปในระหว่างการลดภาระ และแก้ไขความไม่สมดุลระหว่างอุปสงค์และอุปทานไอน้ำระหว่างกังหันและหม้อไอน้ำที่ภาระต่ำ

4. การเพิ่มประสิทธิภาพสภาวะการทำงานของใบพัดขั้นสุดท้าย: ด้วยการควบคุมปริมาณความชื้น กระบวนการขยายตัวในกระบอกสูบแรงดันต่ำจึงราบรื่นขึ้น ลดแรงกระแทกของหยดน้ำ และปรับปรุงสภาพแวดล้อมการทำงานของใบพัดขั้นสุดท้าย (ซึ่งอาจยาวได้ถึง 1.5 เมตร) ส่งผลให้ความน่าเชื่อถือในการทำงานเพิ่มขึ้น