Rankine Siklus vir Geslote Voedwaterverwarmers en Rankine Siklus Kogenerasie

Rankine-siklus met geslote voedwaterverwarmers

Die Rankine-siklus met geslote voedwaterverwarmers het sy voordele en word algemeen in alle moderne kragstasies gebruik. 'n Geslote voedwaterverwarmer maak gebruik van 'n indirekte hitteoorgang, d.w.s. gesteelde stoom of bloedstoom uit die turbine oordra sy hitte indirek aan die voedwater in 'n huls-en-buis hitteomruiler. Aangesien die stoom en water nie direk mekaar meng nie, is die druk van die stoom- en waterkreëls verskillend. 'n Geslote voedwaterverwarmer in 'n siklus word op 'n T-s-diagram soos hieronder in Figuur 1 getoon.

Teoreties of ideaal moes die hitteoorgang in 'n geslote voedwaterverwarmer so wees dat die temperatuur van die voedwater verhoog word tot die saturasietemperatuur van die gesteelde stoom (die voedwater warm).

Maar in werklike plantbedryf is die maksimum temperatuur wat die voedwater kan bereik, gewoonlik 'n bietjie minder as die saturasietemperatuur van die stoom. Die rede kan 'n paar grade temperatuurgradiënt vereis vir effektiewe en doeltreffende hitteoorgang wees.


Hierdie kondensaat of gekondenseerde stoom van die verwarmerhuls moet na die volgende verwarmer (laagdruk) in die siklus of soms na die kondenseerder oorgeplaas word.

Verskil tussen oop en geslote voedwaterverwarmers

Oop en geslote voedwaterverwarmers kan as volg onderskei word:

Al die moderne dag kragstasies maak gebruik van 'n kombinasie van oop en geslote voedwaterverwarmers om die termiese effektiwiteit van die siklus te maksimeer.

Kogenerasie-fenomeen

In ingenieurs-termodynamika kyk ons na die omskakeling van 'n waardevolle vorm van energie (hitte) na werk. In kragstasies word dit gedoen deur dit oor te dra aan die werksvloeistof, water. Dus is die doel om die verspilling van stoomhitte in die stoomturbine kondenseerders te vermy. Dit is moontlik as ons 'n manier vind om die laagdrukstoom wat in die kondenseerder gaan, te gebruik.

Kogenerasie is die konsep om die hitte van die stoom vir 'n nuttige doel te gebruik, eerder as dit te verspil (tans verspil in die kondenseerders).

Kogenerasie beteken Gekombineerde Hitte en Krag (GHK), d.w.s. die generering van hitte en krag gelyktydig vir industrieë wat proseshittestoom benodig. In 'n kogenerasie-aanleg word beide hitte en krag versigtig gebruik, sodat die effektiwiteit daarvan so hoog as 90% of meer kan wees. Kogenerasie bied energiebesparings.

Kogenerasie bied 'n vermindering in die verspilling van groot hoeveelhede stoom, en dieselfde kan in baie toestelle in die vorm van hitte gebruik word. Die meeste industrieë soos papier en pulp, chemiese, tekstiel en vezel, en sement is afhanklik van kogenerasie-aanlegte vir proseshittestoom. Proses hittestoombehoeftes in bo genoemde industrieë is in die orde van 4 tot 5 kg/cm2 by 'n temperatuur van ongeveer 150 tot 180oC.

Papier, chemiese en tekstielindustrieë benodig beide elektriese krag en proseshittestoom om hul doelwitte te bereik. Hierdie behoefte kan maklik deur die installasie van 'n kogenerasie-kragaanleg bevredig word.

Die temperatuur binne die ketel is van die orde van 800oC tot 900oC, en die energie word oorgedra aan die water om stoom van 105 bar druk en 'n temperatuur van ongeveer 535oC vir kogenerasie-kragaanlegte te produseer. Stoom met hierdie parameters word beskou as 'n baie goeie kwaliteit bron van energie en word dus eerste in 'n stoomturbine gebruik om krag te produseer, en die turbine-uitputting (lae kwaliteit energie) word gebruik om die behoefte aan proseshittestoom te bevredig.

Kogenerasie-aanlegte staan bekend vir die bevrediging van die kragbehoeftes terwyl die proseshitsteambesoek van industriële prosesse bevredig word.

Ideale stoomturbine-kogenerasie word in figuur 2 hierbo getoon. Lat ons sê dat die proseshittebehoefte Qp by 5.0 Kg/cm2 by ongeveer 100 KW is. Om die proseshittestoombehoefte by 5.0 Kg/cm2 te bevredig, word die stoom in die turbine tot die druk van die stoom val tot 5.0 Kg/cm2 uitgebrei en dit produseer ongeveer 20 KW krag.

Die kondensaat van die proseshitverwarmer word terug na die ketel gerekenisseer vir sikliese operasie. Die pompwerk wat benodig word om die druk van die voedwater in die siklus te verhoog, word as klein beskou en nie in ag geneem nie.

Al die energie wat aan die werksvloeistof in die ketel oorgedra word, word of in die stoomturbine of in die prosesaanleg gebruik, dus is die gebruiksfaktor van die kogenerasie-aanleg: