Najważniejsza w maszynowni. Dzięki niej produkujemy prąd

26.01.2023 14.05

Znajduje się w maszynowni. By się do niej dostać trzeba wejść poziom wyżej po schodach. Tam nad wymiennikami ciepła i skraplaczem w sporych rozmiarów obudowie dźwiękochłonnej mieści się turbina sprzężona z generatorem. To dzięki niej wytwarzamy prąd.

Turbina podczas pracy mocno się nagrzewa i nieco hałasuje. Dlatego jest przykryta materiałem izolacyjnym a cały turbozespół jest umieszczony w osłonie dźwiękochłonnej. By produkowała energię elektryczną, potrzebna jest para.

Czytaj też: EcoGenerator działa na "maksa"

Tę uzyskuje się w procesie termicznego unieszkodliwiania odpadów (spaliny powstałe przy spalaniu odpadów, podgrzewają część wodno-parową kotła) z dwóch linii produkcyjnych kotłów. Para z obu kotłów łączy się w jednym miejscu i jest przesyłana właśnie do maszynowni. To tzw. duoblok. To tam najważniejszym urządzeniem jest turbina o mocy 15,1 MW. Podana wielkość jest mocą, którą maszyna może osiągnąć. W praktyce moc wytwarzana na bieżąco to średnio 11-12 MW i wynika to z aktualnej wydajności kotłów oraz z potrzeb ciepłownictwa realizowanych w miarę naszych możliwości i potrzeb Szczecińskiej Energetyki Cieplnej. Z wytworzonej mocy ok. 2,5 MW EcoGenerator zużywa na własne potrzeby. To np. napęd pomp, wentylatorów, oświetlenie itd. Po odjęciu tej wartości, moc turbiny netto to ok. 8-9 MW.

Jeśli przyjąć, że jedno ledowe źródło światła dla potrzeb oświetlenia ulicznego zużywa około 200 W, to nasza turbina mogłaby zasilić ponad 40 tys. takich źródeł.

Ale jak para zamienia się w prąd? Para trafia na łopatki turbiny (są ich tysiące) i przechodzi z jednego rzędu łopatek do drugiego, napędzając je. W ten sposób energia zawarta w parze wodnej, jest zamieniana na pracę mechaniczną, którą wykonuje turbina. Maszyna poprzez przekładnię przekazuje ją do generatora, gdzie ta energia mechaniczna jest z kolei zamieniana na energię elektryczną.

Wirnik turbiny z łopatkami

Co ważne, para która dociera do turbiny, musi być parą przegrzaną i w tym celu przechodzi przez przegrzewacz. Ma ok. 400 stopni Celsjusza i ciśnienie ok. 40 bar. Gdyby został ominięty ten etap, para z kotła zanim trafiłaby do turbiny schłodziłaby się. To spowodowałoby wykraplanie się wody a woda na łopatkach turbiny byłaby początkiem ich końca. Błyskawicznie zniszczyłaby je. Dzięki temu, że para jest przegrzana, nie zmienia się jej stan skupienia i łopatki są bezpieczne.

Łopatki turbiny wykonują ponad 7 tys. obrotów na minutę. By osiągnąć 50 Hz, które występują w polskiej sieci energetycznej, obroty w generatorze muszą zostać zredukowane do 1,5 tys. na minutę. Urządzenie, które odpowiada za zmniejszenie tych obrotów to reduktor. Sam generator energii elektrycznej daje napięcie rzędu 6,3 kV. Pod tym napięciem nie możemy jednak skierować prądu do sieci, dlatego w turbozespole występuje jeszcze transformator blokowy, który przetwarza napięcie z 6,3 na 15 kV i te 15 kV wysyłane jest do sieci.

Gdzie trafia energia elektryczna? EcoGenerator jest połączony z Główną Podstacją Zasilającą Żelechowa. Kiedy przed uruchomieniem zakładu wykonywany był przepust z kablami pod Odrą, to był to wówczas najdłuższy przepust w kraju.

Reduktor zmniejszający obroty w generatorze, pełni jeszcze inną ważną rolę – napędza główną pompę olejową. A olej to istotna kwestia.

Warunkiem dobrej pracy turbiny jest jej smarowanie. W tym celu używa się około 5 tys. litrów oleju turbinowego, który znajduje się w czymś w rodzaju „wanny” i mieści się pod turbiną. Jest on ciągle filtrowany i chłodzony.

A co jeśli nagle coś przestanie działać? Turbina jest zabezpieczona tzw. zaworem szybkozamykającym. Zawór ten zamyka dopływ pary. Na jego ewentualne uruchomienie ma wpływ wiele parametrów. To np. zbyt wysokie obroty turbiny, za wysoka temperatura oleju czy za niskie ciśnienie pary.

Co dzieje się z parą, która wykona już swoje zadanie? Dosłownie trafia w próżnię, ale bynajmniej nie kończy się tu jej użyteczność. Próżnia utrzymywana jest w tzw. skraplaczu - kondensatorze. Tam para traci swoją temperaturę, skrapla się i w postaci kondensatu wraca do obiegu wodno – parowego.

Turbina posiada tzw. upusty: para która wykonała częściowo pracę mechaniczną i obniżyła swoje parametry (temperatura i ciśnienie) jest dosłownie „upuszczana” z turbiny. Para upustowa jest wykorzystywana przede wszystkim do podgrzewania w wymiennikach ciepła wody ciepłowniczej, która trafia do Szczecińskiej Energetyki Cieplnej, oraz do potrzeb własnych ZUO np. ogrzewania zakładu, podgrzania i odgazowywania wody zasilającej kotły czy do parowego podgrzewacza powietrza.

Jednoczesna produkcja energii elektrycznej oraz ciepła z upustów turbiny nazywa się kogeneracją. To jak dotąd najbardziej efektywny sposób wykorzystania energii z kotłów.