감압터빈이란?

대부분의 산업체 증기계통에서는 사용처의 다양한 증기압력에 따라 고압의 증기로부터 감압이 이루어진다.
이 때 증기는 그림과 같이 감압밸브를 거쳐 사용처에 알맞은 압력으로 감압된 후 최종 증기 사용처로 이송된다.

일부 제조 공정에서는 고압 증기가 필요하므로 증기 및 보일러 수송의 효율성을 신중하게 고려해야합니다. 반면, 일부 제조공정에서는 저압증기가 필요합니다.
따라서 감압 밸브는 고압증기의 공급과 저압증기 제조공정 사이에 삽입된다. 그러나 이것은 불필요한 에너지 손실을 야기합니다. 이 문제를 해결하기 위해 감압 밸브 대신에 증기 터빈을 중간에 배치합니다. 증기 터빈은 압력 강하 에너지를 회전자의 운동 에너지로 변환 할 수 있습니다. 이 회전자의 운동 에너지는 발전기를 추진시켜 전기를 발생시키는 데 사용될 수 있습니다.
전형적으로, 증기 터빈에는 임펄스 타입과 리액션 타입 2가지 타입의 터빈이 있으며, 임펄스 타입의 경우 노즐과 고정자에서만 압력 강하가 발생하므로 로터 블레이드에 압력 강하가 발생하지 않아 결과적으로, 출력은 작으며. 리액션 타입의 경우 노즐과 로터 블레이드 모두에서 압력이 발생하므로 로터가 어느 정도 축 방향의 힘을 견뎌야합니다. 일반적으로 임펄스 타입의 등엔트로피 효율은 리액션 타입의 등엔트로피 효율보다 높다.
그러나 모든 단계에서 압력강하는 리액션 타입이 임펄스 타입보다 높습니다. 소형 터빈의 경우 구조가 간단하고 비용이 저렴하기 때문에 일반적으로 임펄스 타입이 채택됩니다. 더 큰 터빈의 경우 효율을 높이려면 고압 섹션에는 임펄스 타입이 사용되고 저압 섹션에는 리애션 타입이 사용됩니다. 현재 Hanpower는 소형 터빈의 설계 및 개발에 중점을두고 있습니다.
증기 터빈의 작동 원리는 다음과 같이 커어티스 터빈(임펄스 형식, 2단의 회전자 고리와 1단의 고정자 링이 있음)을 통해 설명됩니다.
 
(1) 제조 공정에서 발생하는 고압증기는 증기터빈 입구로 보내진다.
 
(2) 증기터빈의 증기챔버로 이동한 후 고압이 노즐로 향하게 됩니다.
 
(3) 노즐에서 증기 압력은 서서히 감소하고 속도는 서서히 증가합니다. 즉, 압력 에너지는 동역학 에너지로 변환됩니다.
 
(4) 노즐을 떠난 후, 높은 압력은 로터 블레이드의 첫 번째 링에 직접 충돌하여 로터를 추진하고 샤프트 작업을 생성합니다.
 
(5) 증기의 속도가 여전히 높으면 고정자 링을 사용하여 방향을 변경할 수 있습니다.
 
(6) 스테이터 링 이후의 증기는 로터 블레이드의 두 번째 링에 충돌하여 샤프트 동력과 효율을 증가시킵니다.
 
(7) 회 전자에 의해 생성 된 축 동력은 다른 터보 기계를 직접 추진하거나 발전기가 전기를 발생 시키도록 유도하는 데 사용될 수 있습니다.
 
(8) 회전자 후 증기는 저압 증기가 필요한 제조공정으로 배출됩니다.
 
저압 증기 제조 공정에 대한 압력 요건을 충족시키기 위해 입구에서 고압 증기의 유속을 조정하여 유출 압력을 조절하는 피드백제어 시스템이 사용됩니다.

증기터빈은 출구에서의 압력을 기준으로 두 가지 유형으로 분류 할 수 있습니다
 
(1) 배압 증기터빈
 
증기터빈 출구의 압력은 대기압 보다 높습니다. 배출구의 저압 증기가 관리 공정에 사용되는 경우 배압 터빈이 채택되고 증기 압력은 증기의 품질을 파악하기 위해 피드백 제어 시스템을 통해 조정됩니다.
 
(2) 응축 증기터빈
 
증기 터빈의 출구 압력은 대기압 보다 낮습니다. 출구에서의 저압 증기가 다른 제조 공정에 사용되지 않으면 최대한의 효율을 얻으려면 응축 증기 터빈을 사용하여 압력을 줄입니다. 그렇게 하기 위해서는 콘덴서 또는 진공 설비가 필요합니다.

증기 터빈을 사용하여 폐 압력을 재활용하고 전기를 생산하는 경우 에너지 효율을 높이고 연료 사용을 줄여서 생산 원가를 낮춰줍니다. 증기 터빈의 특성은 다음과 같습니다.
 
(1) 증기터빈은 단순히 폐 압력을 재활용하는 것보다 더 많은 응용 프로그램을 보유하고 있습니다. 증기 터빈은 제조 공정에서 요구되는 증기 및 압력의 양에 해당하는 배압을 정확하게 제어하기 위해 PLC를 사용하여 유량 및 압력 조정을 통해 제조 공정 중 증기 및 압력 불안정에서 에너지 낭비와 같은 문제를 해결할 수 있습니다.
 
(2) 경제적 이익 분석에 따르면 증기 터빈의 발전 비용은 kWh 당 0.7NTD보다 낮아 경제적 이익이 있습니다. break-even 분석에 따르면 증기 터빈이 연간 4000시간 이상 운전 할 수 있는 경우 평균 전기 가격이 kWh당 약 2.4 NTD라고 가정하면 1년 이내에 손익 분기점에 도달 할 수 있습니다. 이는 투자 위험은 매우 낮으며 수익성이 높습니다.
 
(3) 일반적인 보일러에서 공급되는 증기의 양은 시간당 약 3~50 톤입니다. 증기 터빈의 채택은 전기 및 증기의 신뢰성이 높은 품질의 사용을 보장하고 운영비를 크게 절감 할 수 있습니다.