Rankine cyklus for lukkede fodervand varmere og Rankine cyklus kogeneration

Rankine-cyklus med lukkede spændingsvandsvarmere

Rankine-cyklus med lukkede spændingsvandsvarmere har sine fordele og anvendes mest i moderne kraftværker. Lukket spændingsvandsvarme anvender indirekte varmeoverførsel, dvs. ekstraheret damp eller blødamp fra turbinen overfører sin varme indirekte til spændingsvand i en skjold- og rørvarmeveksler. Da dampen og vandet ikke blander sig direkte, er både damp- og vandcirkuit på forskellige tryk. En lukket spændingsvandsvarmer i en cyklus vises på T-s-diagrammet som vist nedenfor i figur 1.

Teoretisk eller ideelt skulle varmeoverførslen i en lukket spændingsvandsvarme være sådan, at temperaturen af spændingsvandet øges til det samme niveau som den mættede temperatur af ekstraheret damp (varmeelement til spændingsvand).

Men i praksis er den maksimale temperatur, som spændingsvand kan nå, normalt lidt lavere end mætnings-temperatur af dampen. Årsagen kan være, at et par grader temperaturgradient er nødvendigt for effektiv og effektiv varmeoverførsel.


Denne kondensat eller kondenseret damp fra varmevekslerens skjold overføres til næste varmeveksler (lavtryk) i cyklussen eller nogle gange til kondensator.

Forskelle mellem åbne og lukkede spændingsvandsvarmere

Åbne og lukkede spændingsvandsvarmere kan adskilles som følger:

Alle moderne kraftværker anvender kombinationen af åbne og lukkede spændingsvandsvarmere for at maksimere den termiske effektivitet af cyklussen.

Cogeneration-fænomenet

Ingeniørtermodynamik undersøger konverteringen af værdifuld energiform (varme) til arbejde. I kraftværker sker dette ved at overføre det til arbejdsgassen kaldet vand. Formålet er at undgå spild af dampens varme i dampturbinens kondensatorer. Dette er muligt, hvis man finder måder at bruge lavtryksdampen, der går ind i kondensatorerne.

Cogeneration er begrebet om at bruge dampens varme til et nyttigt formål, i stedet for at spilde den (som i øjeblikket spildes i kondensatorerne).

Cogeneration betyder Kombineret Varme og Energi (KVE), hvilket er generering af varme og strøm samtidigt for industrier, der har brug for procesvarmedamp. I cogeneration-anlæg udnyttes både varme- og strøm effektivt, så effekten kan være så høj som 90% eller mere. Cogeneration giver energisparende.

Cogeneration giver reduktion i spild af store mængder damp, og den kan bruges i mange enheder i form af varme. De fleste industrier som papir og masse, kemikalier, tekstil og fiber og cement afhænger af cogeneration-anlæg for procesvarmedamp. Procesvarmedampkrav i ovenstående industrier ligger på omkring 4-5 kg/cm2 ved en temperatur på omkring 150-180oC.

Papir, kemikalier og tekstilindustrier har brug for både elektrisk strøm og procesvarmedamp for at opfylde deres mål. Dette krav kan let opfyldes ved at installere cogeneration-strømproduktionsanlæg.

Temperatur i gryden er på omkring 800oC til 900oC, og energien overføres til vandet for at producere damp på 105 bar og en temperatur på omkring 535oC for cogeneration-anlæg. Damp på disse parametre anses for at være en meget god kilde til energi og bruges først i dampturbinen for at producere strøm, og turbinens udløb (lavkvalitetsenergi) bruges til at opfylde behovet for procesvarmedamp.

Cogeneration-anlæg er kendt for at opfylde strømbehovet, mens de samtidig opfylder behovet for procesvarmedamp i industrielle processer.

Det ideale dampturbin-cogeneration er vist på figur 2 ovenfor. Lad os sige, at processen varmebehov Qp er på 5,0 Kg/cm2 på omkring 100 KW. For at opfylde processen dampbehov på 5,0 Kg/cm2 expanderes dampen i turbinen, indtil dampens tryk falder til 5,0 Kg/cm2 og producerer strøm på omkring 20 KW.

Kondensaten fra procesvarmeanlæg recycleres tilbage til gryden for cyklisk drift. Pumpearbejde, der er nødvendigt for at hæve trykket på spændingsvandet i cyklussen, anses for at være små, så det tages ikke i betragtning.

Al energi, der overføres til arbejdsgassen i gryden, bruges enten i dampturbinen eller i processen, så udnyttelsesgraden for cogeneration-anlæget er:

Hvor,
Q