Las turbinas de vapor son una de las tecnologías motor primario más versátiles y más antiguas todavía en la producción general que se utiliza para accionar un generador o maquinaria mecánica. La generación de electricidad mediante turbinas de vapor ha estado en uso durante unos 100 años, cuando se sustituyen los motores alternativos de vapor debido a su mayor eficiencia y menores costos. La mayor parte de la electricidad producida en los Estados Unidos hoy en día es generada por centrales eléctricas de turbinas de vapor convencionales. La capacidad de turbinas de vapor puede variar de 50 kW a varios cientos de MW para grandes plantas de energía utilidad. Las turbinas de vapor son ampliamente utilizados para aplicaciones de cogeneración en los EE.UU. y Europa.
A diferencia de turbina de gas y de movimiento alternativo sistemas de cogeneración del motor donde el calor es un subproducto de la generación de energía, turbinas de vapor normalmente generan electricidad como un subproducto de calor (vapor) generación. Una turbina de vapor es cautivo de una fuente de calor independiente y no convierte directamente el combustible en energía eléctrica. La energía se transfiere desde la caldera a la turbina a través de vapor de alta presión que a su vez alimenta la turbina y del generador. Esta separación de funciones permite a las turbinas de vapor para operar con una enorme variedad de combustibles, variando gas natural limpio de residuos sólidos, incluyendo todos los tipos de carbón, madera, residuos de madera y subproductos agrícolas (bagazo de caña de azúcar, semillas de frutas y cáscaras de arroz). En las aplicaciones de cogeneración, vapor de agua a presión inferior se extrae de la turbina de vapor y se usó directamente en un proceso o para la calefacción de distrito, o que se puede convertir en otras formas de energía térmica incluyendo agua caliente o fría.
Este turbinas ofrecen una amplia gama de diseños y la complejidad para que coincida con la aplicación y / o especificaciones de rendimiento deseado. Turbinas de vapor para servicio de utilidad pueden tener varios casquillos de presión y las características de diseño elaboradas, todas ellas diseñadas para maximizar la eficiencia de la central eléctrica. Para aplicaciones industriales, este turbinas son generalmente de un diseño más simple carcasa simple y menos complicado por razones de fiabilidad y de coste. CHP se puede adaptar tanto a la utilidad y diseños de turbinas industriales.
Mientras que las turbinas de vapor a sí mismos tienen un precio competitivo en comparación con otros motores primarios, los costos de los sistemas de cogeneración de turbinas de calderas de vapor / completos son relativamente altos en una base por kW de capacidad debido a su baja relación entre electricidad y calor; los costos de la caldera, la asistencia de combustible y en general que los sistemas; y la naturaleza de encargo de la mayoría de las instalaciones. Así, este turbinas se adaptan bien a edio y aplicaciones industriales e institucionales de gran escala donde los combustibles de bajo costo, tales como el carbón, la biomasa, distintos residuos sólidos y subproductos (por ejemplo, virutas de madera, etc), la refinería de petróleo residual y de refinería los gases están disponibles. Debido al costo relativamente alto del sistema, incluyendo la caldera, sistema de manejo de combustible, el condensador, torre de enfriamiento, y la limpieza de gas de pila, se requieren factores de capacidad anual de alto para permitir una recuperación razonable del capital invertido.
Aplicaciones Industriales y de cogeneración
Sistemas de cogeneración basados turbina de vapor se utilizan principalmente en procesos industriales en los combustibles sólidos o desechos son fácilmente disponibles para el uso de la caldera. En las aplicaciones de cogeneración, Esto se extrae de la turbina y se usó directamente en un proceso o para la calefacción de distrito, o que se puede convertir en otras formas de energía térmica incluyendo agua caliente o agua fría. La turbina puede accionar un generador eléctrico o equipos tales como bombas de agua de alimentación de calderas, bombas de proceso, compresores de aire y enfriadores de refrigeración. Turbinas como controladores industriales son casi siempre una sola máquina carcasa, ya sea de una sola etapa o de múltiples etapas, condensación o ausencia de condensación según las condiciones y el valor de la de vapor. Este turbinas pueden funcionar a una única velocidad para impulsar un generador eléctrico u operar en un rango de velocidad para accionar un compresor de refrigeración. Para aplicaciones sin condensación, de que se agote de la turbina a una presión y temperatura suficientes para la aplicación de calentamiento de CHP.
Sistemas de turbinas de vapor se encuentran muy comúnmente en las fábricas de papel, ya que es por lo general una variedad de combustibles de desecho de combustible hog a la recuperación de licor negro. Plantas químicas son el siguiente Moset usuario industrial común de esta turbinas seguido de metales primarios. Hay una variedad de otras aplicaciones industriales, incluyendo la industria alimentaria, en particular molinos de azúcar. Ejemplos de las aplicaciones comerciales también. Muchas universidades tienen carbón alimentado cogeneración de energía de generación con turbinas de vapor. Algunas de estas instalaciones están mezclando biomasa para reducir su impacto ambiental.
Ciclo Combinado Centrales
La tendencia en el diseño de la planta de energía es el ciclo combinado, que incorpora una turbina en un ciclo de tocar fondo con una turbina de gas. El vapor generado en el generador de recuperación de calor (HRSG) de la turbina de gas se utiliza para accionar una turbina para producir electricidad adicional y mejorar la eficiencia del ciclo. Un tipo de extracción de condensación de esta turbina puede ser utilizado en ciclos combinados y estar diseñado para aplicaciones de cogeneración. Hay muchas grandes plantas de energía de ciclo combinado independientes que operan con gas natural que proporcionan energía a la red eléctrica y vapor a uno o más clientes industriales.
Distrito Heating Systems
Hay muchas ciudades y campus universitarios que tienen sistemas de calefacción urbana de vapor, donde la adición de una turbina entre el sistema de distribución de la caldera y puede ser una aplicación atractiva. A menudo, la caldera es capaz de producir vapor de presión moderada, pero el sistema de distribución necesita sólo bajo PS. En estos casos, la turbina genera electricidad usando el vapor de presión más alta, y lo descarga vapor a baja presión en el sistema de distribución.
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