Turbina de condensação

Turbina a vapor de condensação

Uma turbina a vapor de condensação é um tipo de turbina na qual o vapor, após se expandir e realizar trabalho dentro da turbina, é totalmente direcionado para um condensador (exceto por pequenos vazamentos na vedação do eixo) para ser condensado em água.

Composta principalmente pela turbina propriamente dita, bomba de condensado, condensador e bomba de circulação de água, uma turbina a vapor de condensação opera permitindo que o vapor de exaustão da turbina entre no condensador, onde é resfriado e condensado, passando do estado gasoso para o estado líquido. O condensado é então devolvido à caldeira pela bomba de condensado. O condensador desempenha um papel crucial nesse processo. Seu principal objetivo é aumentar a eficiência térmica da turbina. Isso é alcançado explorando o fenômeno em que o vapor, ao ser resfriado e transformado em água, sofre uma drástica redução de volume. O espaço restante, consequentemente, forma um vácuo, o que aumenta a queda de entalpia ideal do vapor.

Na prática, para melhorar ainda mais a eficiência térmica e reduzir o diâmetro da chaminé de exaustão da turbina, o vapor parcialmente expandido é extraído dos estágios intermediários da turbina e direcionado para aquecedores de água de alimentação para pré-aquecer a água de alimentação da caldeira. Este tipo, conhecido como turbina de condensação com extração não ajustável, também é classificado como turbina de condensação. São o tipo padrão de turbina especializada para geração de energia em usinas termelétricas. O sistema de condensação é composto principalmente pelo condensador, bomba de circulação de água, bomba de condensado e ejetor de ar. O vapor de exaustão da turbina entra no condensador, é resfriado e condensado em água pela circulação de água de resfriamento e, em seguida, extraído pela bomba de condensado. Após ser aquecido em vários estágios dos aquecedores de água de alimentação, é fornecido à caldeira como água de alimentação.

Durante o processo de resfriamento e condensação do vapor de exaustão em água dentro do condensador, seu volume diminui abruptamente. Isso cria um vácuo no espaço fechado, originalmente preenchido com vapor, o que reduz a pressão de exaustão da turbina. Consequentemente, a queda de entalpia ideal do vapor aumenta, melhorando assim a eficiência térmica da usina. Os gases não condensáveis ​​(principalmente ar) presentes na exaustão da turbina são removidos pelo ejetor de ar para manter o vácuo necessário.

A turbina a vapor de condensação é um equipamento fundamental e amplamente utilizado na geração de energia térmica e nuclear. Suas funções principais são acionar o gerador elétrico por meio da expansão do vapor e otimizar a eficiência da conversão de energia.

1. Estabelecer e manter um ambiente de vácuo para aumentar a eficiência: O vapor de exaustão, após realizar trabalho, é descarregado no condensador, onde é condensado em água pela circulação de água de resfriamento. A drástica redução de volume cria um vácuo, diminuindo significativamente a pressão de exaustão e aumentando a queda de entalpia ideal do vapor, melhorando assim a eficiência térmica.

2. Facilitar a circulação do fluido de trabalho e a recuperação de energia: O condensado retorna à caldeira para reaquecimento através da bomba de condensado, formando um ciclo fechado. Isso recicla e conserva água, reduzindo o consumo de energia. Simultaneamente, o calor residual do vapor é dissipado para o ambiente através do ciclo termodinâmico, garantindo a operação estável do sistema.

3. Integração de funções auxiliares essenciais: O ejetor de ar remove continuamente gases não condensáveis, mantendo alta eficiência de vácuo no condensador. O processo de condensação também permite a desaerização do condensado (desaerização a vácuo), reduzindo a corrosão do equipamento e aumentando a segurança da qualidade da água.

4. Adaptação a demandas de alta potência e flexíveis: Ao otimizar o projeto das pás do último estágio e empregar uma configuração de exaustão de múltiplos fluxos, é possível suportar alta potência de saída (por exemplo, capacidade de unidade única atingindo centenas de megawatts). As variantes de turbina de condensação por extração também podem fornecer vapor de extração dos estágios intermediários para fins de aquecimento, atendendo às necessidades de geração de energia e aquecimento urbano, melhorando assim a eficiência térmica geral (que pode chegar a 50%-70%).