抽出タービンの調整

調整抽出蒸気タービン

抽出復水蒸気タービンまたは単抽出加熱タービンとも呼ばれ、タービンの中間段から蒸気を抽出して熱需要家に供給することで、発電と加熱機能を兼ね備えた火力発電設備です。

動作原理と構造上の特徴

このタイプのタービンは、高圧セクションと低圧セクションで構成されています。新鮮な蒸気は、まず高圧セクションに入り、膨張して仕事を行います。その後、2 つの流れに分割されます。1 つはユーザーに提供される加熱蒸気として抽出され、もう 1 つは低圧セクションに入り、膨張を続け仕事をしてから凝縮器に排出されます。その動作原理は、背圧蒸気タービンと復水蒸気タービンの中間です。加熱抽出蒸気流量がゼロの場合、ユニットは復水蒸気タービンと同等に動作します。高圧セクションからすべての蒸気が抽出されると、背圧タービンと同様に動作します。ただし、実際の操作では、低圧シリンダーでの風損摩擦による過熱を防ぐために、設計流量の 5% ～ 10% 以上の蒸気流量を低圧セクションから凝縮器に維持する必要があります。

調整抽出蒸気タービンは、膨張プロセス中に調整可能な圧力で蒸気を抽出することで電力と暖房の需要を同時に満たすため、コジェネレーションにおける重要な装置です。

主な機能は次のとおりです。

1.コージェネレーションとエネルギーの有効利用

新鮮な蒸気はまず高圧セクションに入り、そこで作業を行い、その後2つの流れに分けられます。1つは熱需要家（産業用蒸気や地域暖房など）向けに抽出され、もう1つは低圧セクションを通過して作業を継続した後、凝縮器に排出されます。これにより、電力と熱の協調生産が可能になり、総合的なエネルギー利用効率が向上します。

2.電気と熱負荷の柔軟な調整

調速機と圧力調整器を連携させ、高圧・低圧セクションの制御弁または回転ダイヤフラムを動的に制御することで、安定した暖房負荷を維持しながら電力出力を調整することができます（例えば、抽気蒸気流量を維持するために弁を閉弁することで電力負荷を低減したり、電力変動を相殺するために高圧弁を開き抽気弁を閉弁することで暖房負荷を増加させたりすることができます）。これにより、系統給電や暖房ネットワークの需要の変化に適応することができます。

3. 運用上の安全の確保

低圧シリンダー内の風圧摩擦による過熱を防ぐため、ユニットは設計蒸気流量の5%～10%を冷却のために低圧セクションに流す必要があります。制御システムは、安全な運転を確保するために、最小凝縮流量制限を強制的に設定しています。

4.ピークシェービング能力と適応性

電気負荷の調整範囲は暖房負荷によって制限されます。運用図の解析や熱性能試験を通じてピークカット特性を最適化し、都市集中暖房や産業用途において、安定した暖房供給と柔軟な発電のバランスをとることができます。

調整抽出蒸気タービンの主な利点は、抽出蒸気圧力を調整することで熱負荷と電気負荷に柔軟に対応できることです。

1.熱負荷と電気負荷の高度な調整機能

高圧部と低圧部を組み合わせた設計により、高圧部での膨張後、新鮮な蒸気は抽出加熱用と低圧部作業蒸気に分割されます。これにより、電力と抽出蒸気流量を一定の範囲内で独立して調整することができ、背圧タービンに固有の電力供給と加熱の矛盾を解消します。特に、加熱負荷の変動が大きいシナリオに適しています。

2.高い運用柔軟性

調整式抽気蒸気タービンは、抽気蒸気流量がゼロの場合には復水タービンと同等の動作を、抽気蒸気流量が最大となる場合には背圧タービンと同等の動作をします。また、運転図解析や熱試験を通じて、特定の抽気蒸気流量下で電力負荷を柔軟に増減させることで、電力系統のピークカット需要を満たすなど、ピークカット性能を最適化することができます。

3.優れた加熱安定性

抽気蒸気圧力は圧力調整器によって制御され、安定性を維持することで、熱需要家への安定した蒸気供給を確保します。さらに、ユニットの設計により、低圧シリンダーを冷却するために低圧セクションを通過する最小流量（設計流量の約5%～10%）が確保され、運転安全性が確保されます。

4.幅広い適用性

このタイプのタービンは、都市集中暖房、産業廃熱利用などの分野で広く利用されています。二重抽出設計により、異なる圧力パラメータにおける暖房負荷の需要にも対応でき、エネルギー利用効率をさらに高めます。