Turbin Uap Suhu Rendah dan Tekanan Rendah

Turbin Uap Suhu Rendah dan Tekanan Rendah

Turbin uap suhu rendah dan tekanan rendah adalah perangkat pembangkit listrik termal yang dirancang untuk beroperasi dalam kondisi uap berparameter rendah (suhu rendah, tekanan rendah). Nilai intinya terletak pada pemulihan dan konversi energi termal tingkat rendah yang efisien, sehingga dapat diaplikasikan secara luas pada tahap akhir pemanfaatan energi. Prinsip kerjanya didasarkan pada ekspansi bertahap uap melalui bilah multi-tahap, yang mengubah energi termal menjadi energi mekanik. Uap buangan, setelah melakukan kerja, dibuang ke kondensor di mana ia mengembun menjadi air, membentuk siklus energi tertutup. Hal ini secara efektif membuka nilai pemanfaatan sumber energi tingkat rendah seperti panas limbah dan energi panas bumi.

Standar Parameter Inti

Kinerja dan kesesuaian turbin uap suhu rendah dan tekanan rendah ditentukan oleh beberapa parameter kunci, yang berfungsi sebagai dasar penting untuk pemilihan dan optimasi operasional, seperti yang dijelaskan di bawah ini:

1. Kapasitas Terukur: Kisaran tipikalnya adalah dari puluhan hingga ratusan kilowatt. Kapasitas ini dapat disesuaikan secara fleksibel sesuai dengan skala panas limbah dan kebutuhan pemanasan, sehingga cocok untuk skenario pemulihan energi skala kecil hingga menengah.

2. Efisiensi Operasional: Terutama bergantung pada desain jalur aliran, presisi pembuatan komponen, dan kesesuaian kondisi operasional. Efisiensi operasional konvensional adalah ≥20%, dan dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan mengoptimalkan koordinasi antar tahap.

3. Rasio Pendinginan terhadap Pemanasan: Ini adalah rasio kapasitas pendinginan yang disuplai terhadap panas yang dikonsumsi per satuan waktu, yang berfungsi sebagai indikator utama untuk keseimbangan energi. Rasio ini biasanya dijaga di atas 1,5 untuk memastikan stabilitas beban.

4. Parameter Uap: Tekanan masuk umumnya antara 0,1 dan 0,4 MPa. Suhu masuk/keluar disesuaikan dengan kondisi suhu rendah. Pencocokan yang tepat dengan sumber panas hulu dan peralatan kondensasi hilir sangat penting untuk memastikan stabilitas operasional.

5. Kecepatan Terukur: Biasanya ≤3000 rpm, seringkali sesuai dengan persyaratan kecepatan generator sinkron untuk mencapai konversi energi mekanik menjadi energi listrik yang stabil.

Karakteristik Struktural

Desain struktural turbin uap suhu rendah dan tekanan rendah mengakomodasi tekanan negatif dan kondisi operasi parameter rendah. Fitur inti berpusat pada silinder tekanan rendah dan sistem bantuannya, sebagai berikut:

1. Posisi Struktur dan Kondisi Operasi: Pada unit multi-silinder, ini sesuai dengan bagian silinder tekanan rendah. Dibandingkan dengan silinder tekanan tinggi dan menengah, strukturnya berukuran lebih besar dan beroperasi sepenuhnya di bawah kondisi tekanan negatif (vakum), menyesuaikan dengan persyaratan kerja ekspansi uap buang.

2. Desain Komponen Inti: Silinder tekanan rendah adalah komponen inti, yang menggunakan struktur cangkang las dua lapis untuk menangani fluktuasi beban termal. Silinder ini dilengkapi dengan perangkat pelindung seperti pemutus vakum untuk mencegah masuknya udara, yang dapat menyebabkan penurunan tingkat vakum dan peningkatan suhu gas buang yang tidak normal.

3. Karakteristik Bilah dan Rotor: Dalam kondisi tekanan rendah, volume spesifik uap meningkat secara dramatis. Bilah tahap akhir memerlukan desain yang lebih panjang untuk mengakomodasi laju aliran volumetrik yang besar dan menahan beban mekanis yang lebih tinggi. Bagian pangkal bilah menggunakan desain struktural yang kompleks, memenuhi standar keselamatan industri yang ketat.

4. Sistem Penyegelan: Lingkungan vakum di kedua ujung silinder bertekanan rendah membuatnya rentan terhadap kebocoran udara, sehingga sistem penyegelan poros menjadi sangat penting. Unit modern sering menggunakan sistem penyegelan otomatis, yang memanfaatkan uap bocor yang didinginkan dari segel poros silinder bertekanan tinggi dan menengah sebagai pasokan uap penyegelan untuk ujung poros bertekanan rendah. Pendekatan ini menyeimbangkan efektivitas penyegelan dengan pemulihan panas limbah.

5. Mekanisme Perlindungan Operasional: Sistem ini bergantung pada kondensor untuk mempertahankan vakum tinggi demi efisiensi. Selama pengoperasian awal atau dalam kondisi beban rendah, aliran uap pendingin minimum sebesar 5%-10% dari aliran desain harus dipertahankan untuk mencegah panas berlebih dan kerusakan pada silinder tekanan rendah yang disebabkan oleh gesekan udara.

Karakteristik Operasional

1. Efisiensi Tinggi dan Hemat Energi: Dirancang khusus untuk energi termal tingkat rendah, alat ini dapat sepenuhnya memulihkan sumber daya seperti panas limbah industri dan energi panas bumi yang sulit dimanfaatkan dengan cara konvensional, sehingga memungkinkan pemanfaatan energi secara bertahap tanpa pemborosan energi tambahan.

2. Perlindungan Lingkungan dan Pengurangan Emisi: Dengan memanfaatkan panas limbah untuk menggantikan konsumsi bahan bakar fosil, hal ini mengurangi emisi gas rumah kaca dan polutan. Ini sejalan dengan kebijakan lingkungan rendah karbon dan mendukung transisi struktur energi.

3. Keandalan Tinggi: Desain strukturnya sederhana, dengan keausan rendah dan masa pakai yang lama untuk komponen inti. Persyaratan perawatan harian minimal, memungkinkan adaptasi terhadap operasi berkelanjutan jangka panjang dengan biaya operasional yang terkendali.

Skenario Aplikasi

Dengan memanfaatkan kemampuan adaptasinya terhadap parameter rendah dan keunggulan dalam efisiensi serta penghematan energi, turbin uap suhu rendah dan tekanan rendah banyak digunakan di bidang-bidang berikut:

1. Pembangkit Panas dan Listrik Terpadu (CHP): Cocok untuk proyek CHP skala kecil dan menengah, memanfaatkan panas limbah dari pembangkit listrik untuk keperluan pemanasan. Hal ini memungkinkan pasokan energi listrik dan termal yang terkoordinasi, sehingga meningkatkan efisiensi energi secara komprehensif.

2. Pemanfaatan Panas Limbah Industri: Digunakan dalam industri seperti kimia, pembuatan kertas, dan baja, untuk memanfaatkan panas limbah suhu rendah dari proses produksi dan mengubahnya menjadi energi mekanik atau listrik, sehingga mengurangi konsumsi energi perusahaan.

3. Pembangkit Listrik Panas Bumi: Beradaptasi dengan karakteristik parameter rendah dari sumber daya panas bumi, mengubah energi uap panas bumi menjadi listrik untuk pemanfaatan energi bersih yang efisien.

Singkatnya, turbin uap suhu rendah dan tekanan rendah berfokus pada pemanfaatan energi termal tingkat rendah secara efisien, menggabungkan keunggulan seperti penghematan energi, perlindungan lingkungan, dan keandalan. Melalui pencocokan parameter dan kondisi operasi yang tepat, turbin ini memainkan peran yang tak tergantikan dalam sistem pemulihan energi dan pemanfaatan berjenjang, memberikan dukungan teknis penting untuk pengembangan industri rendah karbon dan energi bersih.