Turbogenerator w Porcie Czystej Energii – czym jest i w jaki sposób działa?

Port Czystej Energii to nowoczesna elektrociepłownia, która będzie przekształcać 160 tys. ton bezużytecznych odpadów rocznie, co pozwoli wyprodukować 109 GWh energii elektrycznej i 509 TJ ciepła. Do produkcji energii w gdańskiej elektrociepłowni wykorzystany zostanie specjalny silnik, fachowo nazywany turbogeneratorem. Czym jest i jak on działa?

Turbogenerator – to silnik wykorzystujący energię cieplną pary wodnej do napędu generatora elektrycznego. Jest on elementem układu wodno-parowego, czyli zbioru wszystkich urządzeń i systemów, które zagospodarowują parę generowaną przez kocioł i powstający z niej kondensat (in. skropliny). O tym, jak działa kocioł, dowiesz się TUTAJ.

W jaki sposób działa turbogenerator?

Para z kotła (film z montażu jego elementów znajdziesz TUTAJ) przesyłana jest dedykowanym rurociągiem (rurociąg pary świeżej) do turbiny, gdzie przepływając przez jej łopatki ulega rozprężeniu i wprawia wirnik turbiny w ruch obrotowy. Obracający się wirnik, poprzez przekładnię, napędza generator elektryczny. Ciśnienie pary oraz jej temperatura ulega dużym zmianom. Para oddając energię na łopatkach turbiny rozpręża się z początkowego ciśnienia 40 barów i temperatury 395°C do ciśnienia bliskiemu próżni (0,04÷0.3 bara) i temperatury 46°C.

Następnie rozprężona para wodna trafia do kondensatora (skraplacza), w którym ulega skropleniu. Skropliny przesyłane są do systemu wody zasilającej kotła, po czym cały proces technologiczny zaczyna się od nowa. To kolejny element systemu o obiegu zamkniętym.

W Porcie Czystej Energii zainstalowano turbogenerator kondensacyjno-upustowy. Taki typ urządzenia pozwala na regulowanie wytwarzanej mocy elektrycznej i cieplnej w szerokim zakresie.

Turbogenerator jest w stanie pracować w następujących konfiguracjach:

• Przy włączonej regulacji ciśnienia na wlocie i wyłączonej regulacji obrotów – tak będzie wyglądał jego podstawowy tryb pracy. W tej konfiguracji moc wytwarzanej energii określana jest przez dostępność ilości pary wlatującej do turbiny oraz ilość pary dostarczanej do sieci ciepłowniczej.
• Przy włączonej regulacji obrotów i wyłączonej regulacji ciśnienia na wlocie do turbiny.
• Tryb wyspowy – obciążenie elektryczne turbogeneratora jedynie na użytek własny urządzeń wewnętrznych.

Produkcja energii w kogeneracji

Proces produkcji energii będzie przebiegał w tzw. kogeneracji – jednoczesnej produkcji energii elektrycznej i ciepła. Regulacja ilości wytwarzanej energii pozwoli na dostosowanie się elektrociepłowni do bieżących potrzeb miejskiej sieci ciepłowniczej, ponieważ inaczej wyglądają one latem, a jeszcze inaczej zimą, kiedy to miejska sieć ciepłownicza dostarcza mieszkańcom zarówno ciepłą wodę użytkową, jak i ciepło do ogrzewania mieszkań. Więcej o tym procesie możecie dowiedzieć się TUTAJ.

Turbogenerator parametry:

• Ciśnienie robocze: 40 barów
• Temperatura pary świeżej (na wlocie do turbiny): 395 °C
• Przepływ pary (62,5÷110%): 47,2÷83,9 t/h
• I upust (nieregulowany): 2,5-4,0 bara
• II upust (regulowany): 1,0-1,5 bara
• Ciśnienie na wylocie: 0,04÷0.3 bara
• Temperatura na wylocie: 46 °C
• Typ generatora: Synchroniczny, 4-biegunowy
• Moc elektryczna wytwarzana na zaciskach generatora w warunkach nominalnych (100%): 11-16 MW