Turbiny parowe - czym są i do czego są wykorzystywane

Turbina parowa to jeden z ważniejszych wynalazków niezbędnych w rozwoju gospodarczym niemalże całego świata. Stanowi podstawowe urządzenie do produkcji energii elektrycznej. Wykorzystywana jest zarówno w małych elektrowniach, jak również w ogromnych elektrowniach jądrowych i wielu zakładach przemysłowych. Przyjrzyjmy się bliżej turbinom parowym, ich rodzajom i zastosowaniu!

Co to jest turbina parowa?

Turbina parowa to silnik cieplny parowy. W urządzeniu tym energia wewnętrzna pary wodnej zamieniana jest na energię kinetyczną, następnie za pomocą łopatek turbiny energia kinetyczna zamieniana jest na energię mechaniczną.

Moc turbiny parowej

Minimalna moc turbiny parowej wynosi od 1 MW do kilku MW (megawatów). Turbiny o największych mocach jednostkowych (1600 MW) znajdują zastosowanie w elektrowniach jądrowych.

Jak działa turbina parowa?

W turbinie parowej głównym czynnikiem obiegowym jest para wodna. Do jej podgrzania używane są nośniki energii pochodzące z kopalni, nośniki energii słonecznej lub jądrowej. Para wodna jest przekształcana na energię mechaniczną, która następnie jest odprowadzana wałem do na przykład generatora elektrycznego.

Wewnątrz turbiny parowej znajduje się szybko obracający wał zbudowany z wielu łopatek. Para docierająca do turbiny dyszami jest przyspieszana w wyniku spadku ciśnienia, co skutkuje ruchem łopatek wirnika. Ciśnienie może być prowadzona przez kilka turbin parowych zainstalowanych jedna za drugą. Mowa wtedy o turbinach wysokociśnieniowych, średniociśnieniowych i niskociśnieniowych.

Rodzaje turbin parowych

Turbiny parowe możemy podzielić ze względu na:

1. Sposób rozprężania pary turbiny
W zależności od miejsca rozprężania pary turbiny wyróżniamy:

• Turbiny akcyjne - rozprężenie pary zachodzi tylko na łopatkach kierowniczych.
• Turbiny reakcyjne - para rozpręża się zarówno w kierownicach, jak i łopatkach wirujących.

2. Ciśnienie na wylocie turbiny
Ze względu na ciśnienie na wylocie turbiny decydujące o jej zastosowaniu dzielimy turbiny na:

• Turbiny kondensacyjne

Podstawowym elementem turbiny kondensacyjnej jest skraplacz, w którym następuje kondensacja (skraplanie) pary opuszczającej turbinę. Turbiny kondensacyjne są podstawowym wyposażeniem elektrowni, których celem jest uzyskanie maksymalnej mocy mechanicznej.

• Turbiny przeciwprężne

W turbinach przeciwprężnych całą parę odlotową w zależności od potrzeb odbiorców wykorzystuje się do celów technologicznych lub grzewczych.

• Turbiny upustowo - kondensacyjne

Turbiny upustowe oddają znaczną część pary na cele grzewcze lub technologiczne, a pewną jej ilość wyprowadza się na zewnątrz turbiny.

Zalety turbin parowych

Niewątpliwą zaletą turbin parowych jest duża moc przy stosunkowo niewielkiej masie i rozmiarach oraz duża sprawność dzięki małemu tarciu mechanicznemu i wysokim parametrom.
Zaletą turbiny parowej jest również fakt, iż pracuje bez szumów i wibracji.

Zastosowanie turbin parowych

Głównym zadaniem turbin parowych jest napęd prądnic elektrycznych, czyli generatorów w elektrowniach i elektrociepłowniach.

W produkcji przemysłowej turbiny parowe są stosowane do napędu pomp wodnych, sprężarek i wentylatorów i innych maszyn.

Wykorzystywana są również na statkach i okrętach (współczesne lotniskowce, okręty podwodne, tankowce).

Niektóre przemysłowe turbiny stosowane są w rafineriach cukru w celu wytwarzania i dostarczania ciepła. 

Turbiny parowe wykorzystywane są w elektrowniach jądrowych

Krótka historia turbiny parowej

W 1883 roku szwedzki inżynier Gustaw de Laval na podstawie rysunku powstałego najprawdopodobniej w XVII wieku, który przedstawiał koło wodne napędzane działaniem strumienia pary wylatującej z rurki, opracował turbinę małej mocy gwarantującą dużą prędkość wylotową pary. A już w 1884 roku angielski inżynier Charles Parsons wynalazł turbinę i zbudował wielostopniową osiową reakcyjną turbinę parową.

Ciekawostka!

Największa wyprodukowana w Polsce turbina parowa powstała w Elblągu i ważyła ponad 160 ton. Z fabryki została przetransportowana do Elektrowni Opole, a jej podróż trwała 2 tygodnie.

Podsumowanie

Korzyści i zalety turbiny parowej są nieocenione. Bez niej najprawdopodobniej wystąpiłby deficyt energii elektrycznej na świecie.