توربينات بخارية متوسطة الحرارة والضغط

توربينات بخارية متوسطة الحرارة والضغط (إم تي إم بي)

التوربين البخاري جهاز ميكانيكي يستخدم الطاقة الحرارية لتحريك الدوار وتوليد الطاقة. ويُستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل محطات توليد الطاقة، والبتروكيماويات، والفضاء. ويُعدّ التوربين البخاري متوسط ​​الحرارة والضغط (إم تي إم بي) نوعًا خاصًا يتميز بدرجات حرارة بخار الدخول التي تتراوح بين 400 و540 درجة مئوية، وضغوط الدخول التي تتراوح بين 7 و10 ميجا باسكال.

1. أداء عالي

تتميز توربينات البخار إم تي إم بي بكفاءة أعلى مقارنةً بالتوربينات التقليدية. ففي ظل ظروف التشغيل نفسها، تحقق كفاءة أكبر وتقلل من انبعاثات غازات الاحتراق.

2. انخفاض التلوث

تتميز توربينات البخار من نوع إم تي إم بي بانخفاض مستويات الانبعاثات. حيث يتم تقليل انبعاثات المواد الضارة مثل الجسيمات وأكاسيد النيتروجين (أكاسيد النيتروجين) وثاني أكسيد الكبريت (لذا₂) بشكل كبير، مما يحمي البيئة بشكل فعال ويخفض تكاليف التشغيل.

3. توفير الطاقة

بفضل كفاءتها التشغيلية العالية وفقدانها الأدنى للحرارة، يمكن دمج توربينات إم تي إم بي في أنظمة التوليد المشترك للحرارة والطاقة، مما يعزز كفاءة استخدام الطاقة بشكل عام. ويؤدي ذلك إلى ترشيد استهلاك الطاقة وخفض تكاليف التشغيل.

4. استخدامات واسعة

تُستخدم توربينات البخار إم تي إم بي على نطاق واسع في محطات الطاقة الحرارية والصناعات بما في ذلك الصناعات الكيميائية والصيدلانية وإنتاج الصلب، وتجد تطبيقات في العديد من القطاعات الصناعية.

تُستخدم هذه التوربينات بشكل أساسي في محطات توليد الطاقة متوسطة الحجم وصناعة البتروكيماويات. في محطات توليد الطاقة، تُستخدم توربينات إم تي إم بي غالبًا كمولدات مساعدة للمساهمة في الحفاظ على توازن الطاقة في الشبكة. أما في عمليات البتروكيماويات، فتُستخدم عادةً في مراحل الإنتاج مثل التكسير وإنتاج الهيدروجين.

بالمقارنة مع الأنواع الأخرى، فإن توربينات البخار إم تي إم بي لا تتطلب استخدام بخار عالي الجودة وعالي الضغط أثناء التشغيل، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل وزيادة الكفاءة الاقتصادية.

ضمن نظام الضغط المتدرج، تُشكّل التوربينات متوسطة الضغط، إلى جانب التوربينات عالية الضغط ومنخفضة الضغط، نظامًا متكاملًا. تتميز خصائص البخار فيها بالاعتدال، مما يجنّبها درجات الحرارة والضغوط القصوى في قسم الضغط العالي، ويقلل من فقدان الرطوبة المعتاد في قسم الضغط المنخفض. ونتيجةً لذلك، تُظهر هذه التوربينات خسائر أقل نسبيًا في مراحلها وكفاءة أعلى.

تشمل المكونات الأساسية لتوربين الضغط المتوسط ​​الأسطوانة متوسطة الضغط، والدوار، والشفرات. في التوربين متعدد المراحل، يقع الحجم النوعي للبخار في قسم الضغط المتوسط ​​بين حجمه في قسمي الضغط العالي والمنخفض. يكون ارتفاع الشفرات كافيًا، ويُستخدم عادةً نظام دخول البخار على كامل القوس، مما يقلل بشكل فعال من الفاقد المرتبط بارتفاع الشفرات، وتسرب البخار، واحتكاك القرص.

فيما يتعلق بأساليب بدء التشغيل، يمكن لتوربينات الضغط المتوسط ​​استخدام استراتيجية بدء تشغيل أسطوانة الضغط المتوسط. تتضمن هذه الاستراتيجية تشغيل أسطوانة الضغط المتوسط ​​في البداية، ثم إدخال البخار تدريجيًا إلى أسطوانة الضغط العالي. يمكن لهذا النهج تقصير وقت بدء التشغيل، وتقليل الإجهاد الحراري، والحد من مخاطر التمدد التفاضلي. مع ذلك، يتطلب هذا النهج معدات إضافية وأنظمة تحويل، مما قد يزيد من تعقيد التشغيل.

مبدأ عمل التوربينات البخارية متوسطة الضغط والحرارة (إم تي إم بي) مماثل لأنواع التوربينات الأخرى. ويتمثل أساسًا في توجيه البخار نحو شفرات التوربين، مما يؤدي إلى دوران الدوار وتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. ونظرًا لأن توربينات إم تي إم بي تتطلب درجة حرارة وضغطًا مرتفعين نسبيًا للبخار، فإن ضمان إمداد مستقر للبخار وجودته أمر بالغ الأهمية أثناء التشغيل.