توربين التكثيف

توربين بخاري مكثف

التوربين البخاري المكثف هو نوع من التوربينات التي يتم فيها توجيه البخار بالكامل إلى المكثف (باستثناء تسرب مانع التسرب الطفيف للعمود) بعد تمدده وأدائه للعمل داخل التوربين (باستثناء التسرب الطفيف لمانع التسرب) ليتم تكثيفه إلى ماء.

يتكون التوربين البخاري المكثف بشكل أساسي من التوربين نفسه، ومضخة المكثفات، والمكثف، ومضخة تدوير الماء. ويعمل التوربين البخاري المكثف عن طريق دخول بخار العادم من التوربين إلى المكثف، حيث يتم تبريده وتكثيفه من الحالة الغازية إلى ماء. ثم تُعاد المكثفات إلى المرجل بواسطة مضخة المكثفات. ويلعب المكثف دورًا حاسمًا في هذه العملية، إذ يتمثل غرضه الرئيسي في تحسين الكفاءة الحرارية للتوربين. ويتحقق ذلك من خلال استغلال ظاهرة انخفاض حجم البخار بشكل كبير عند إعادة تبريده إلى ماء. ويؤدي الفراغ الناتج إلى زيادة انخفاض المحتوى الحراري المثالي للبخار.

عمليًا، ولتحسين الكفاءة الحرارية وتقليل قطر غطاء عادم التوربين، يُستخلص بخار متمدد جزئيًا من المراحل الوسيطة للتوربين ويُوجّه إلى سخانات مياه التغذية لتسخين مياه تغذية المرجل مسبقًا. يُعرف هذا النوع باسم توربين التكثيف الاستخلاصي غير القابل للتعديل، ويُصنّف ضمن توربينات التكثيف. وهو النوع القياسي من التوربينات المُخصصة لتوليد الطاقة في محطات الطاقة الحرارية. يتألف نظام التكثيف بشكل أساسي من المكثف، ومضخة مياه التبريد، ومضخة المكثفات، وقاذف الهواء. يدخل بخار عادم التوربين إلى المكثف، حيث يُبرّد ويُكثّف إلى ماء بواسطة مياه التبريد المُدوّرة، ثم يُستخلص بواسطة مضخة المكثفات. بعد تسخينه في مراحل مختلفة من سخانات مياه التغذية، يُزوّد ​​المرجل بمياه التغذية.

أثناء عملية تبريد وتكثيف بخار العادم إلى ماء داخل المكثف، يتقلص حجمه فجأة. يُحدث هذا فراغًا في الحيز المغلق المملوء بالبخار، مما يُخفض ضغط عادم التوربين. ونتيجةً لذلك، يزداد انخفاض المحتوى الحراري المثالي للبخار، مما يُحسّن الكفاءة الحرارية للمحطة. تُزال الغازات غير القابلة للتكثيف (الهواء بشكل أساسي) الموجودة في عادم التوربين بواسطة قاذف الهواء للحفاظ على الفراغ المطلوب.

تُعدّ التوربينة البخارية المكثفة قطعة أساسية من المعدات المستخدمة على نطاق واسع في توليد الطاقة الحرارية والنووية. وتتمثل وظائفها الأساسية في تشغيل المولد الكهربائي عن طريق تمدد البخار وتحسين كفاءة تحويل الطاقة.

1. إنشاء بيئة فراغية والحفاظ عليها لتعزيز الكفاءة: يُصرَّف بخار العادم، بعد أداء العمل، إلى المكثف حيث يتكثف إلى ماء بواسطة تدوير ماء التبريد. يؤدي الانخفاض الكبير في الحجم إلى خلق فراغ، مما يقلل بشكل ملحوظ من ضغط العادم ويزيد من انخفاض المحتوى الحراري المثالي للبخار، وبالتالي تحسين الكفاءة الحرارية.

٢. تسهيل دوران سائل التشغيل واستعادة الطاقة: يُعاد المكثف إلى المرجل لإعادة تسخينه عبر مضخة المكثف، مما يُشكل دورة مغلقة. يُعيد هذا تدوير المياه ويُحافظ عليها مع تقليل استهلاك الطاقة. في الوقت نفسه، تُطرد الحرارة المهدرة من البخار إلى البيئة عبر الدورة الديناميكية الحرارية، مما يضمن استقرار تشغيل النظام.

3. دمج الوظائف المساعدة الرئيسية: يقوم جهاز طرد الهواء بإزالة الغازات غير القابلة للتكثيف باستمرار، مما يحافظ على كفاءة عالية للفراغ في المكثف. كما تُمكّن عملية التكثيف من إزالة الهواء من المكثف (إزالة الهواء بالفراغ)، مما يقلل من تآكل المعدات ويعزز سلامة جودة المياه.

4. التكيف مع الطلب العالي والمرن: من خلال تحسين تصميم شفرات المرحلة الأخيرة واستخدام نظام عادم متعدد التدفقات، يمكن لهذا النظام دعم إنتاج طاقة عالية (على سبيل المثال، قدرة الوحدة الواحدة تصل إلى مئات الميغاواط). كما يمكن لتوربينات التكثيف الاستخلاصي توفير بخار الاستخلاص من المراحل الوسيطة لأغراض التدفئة، ما يلبي احتياجات توليد الطاقة والتدفئة المركزية، وبالتالي تحسين الكفاءة الحرارية الإجمالية (التي قد تصل إلى 50-70%).