چرخه رانکین برای گرمکن‌های آب خروجی بسته و تولید همزمان با چرخه رانکین

رانکین سیکل با بخارگیرهای بسته برای آب خوراکی

رانکین سیکل با بخارگیرهای بسته برای آب خوراکی دارای مزایایی است و در تمام نیروگاه‌های مدرن به کار گرفته می‌شود. بخارگیر بسته برای آب خوراکی از حالت غیرمستقیم انتقال حرارت استفاده می‌کند، یعنی بخار استخراج شده یا بخار تخلیه شده از توربین به صورت غیرمستقیم حرارت خود را به آب خوراکی در گرمکن لوله‌ای و پوسته‌ای منتقل می‌کند. چون بخار و آب مستقیماً با هم مخلوط نمی‌شوند، بنابراین مدارهای بخار و آب تحت فشارهای مختلف قرار دارند. بخارگیر بسته برای آب خوراکی در یک سیکل در نمودار T-s به شکل زیر نمایش داده می‌شود (نمودار ۱).

از نظر تئوری یا ایده‌آل، انتقال حرارت در بخارگیر بسته برای آب خوراکی باید به گونه‌ای باشد که دمای آب خوراکی به دمای اشباع بخار استخراج شده (گرم کردن آب خوراکی) افزایش یابد.

اما در عمل نیروگاه‌ها، دمای ماکسیممی که آب خوراکی می‌تواند به دست آورد معمولاً کمتر از دمای اشباع بخار است. دلیل این می‌تواند نیاز به چند درجه گرادیان دما برای انتقال حرارت موثر و کارآمد باشد.


این بخار تقطیر یا تبخیر شده از پوسته گرمکن به بخارگیر بعدی (فشار پایین) در سیکل یا گاهی به م.Condenser منتقل می‌شود.

تفاوت بین بخارگیرهای باز و بسته برای آب خوراکی

بخارگیرهای باز و بخارگیرهای بسته برای آب خوراکی می‌توانند به شرح زیر متمایز شوند:

همه نیروگاه‌های مدرن از ترکیب بخارگیرهای باز و بسته برای آب خوراکی استفاده می‌کنند تا کارایی حرارتی سیکل را به حداکثر برسانند.

پدیده تولید همزمان برق و گرما

ترمودینامیک مهندسی به تبدیل انرژی ارزشمند (حرارت) به کار می‌پردازد. در نیروگاه‌ها، این کار با انتقال آن به مایع کاری به نام آب انجام می‌شود. بنابراین هدف جلوگیری از تلف شدن گرما بخار در مبدل‌های توربین است. این امر ممکن است اگر روشی برای استفاده از بخار فشار پایین وارد شونده به مبدل یافت شود.

تولید همزمان برق و گرما مفهوم استفاده از گرما بخار برای یک هدف مفید، به جای تلف آن (که در حال حاضر در مبدل‌ها تلف می‌شود) است.

تولید همزمان برق و گرما به معنای تولید همزمان گرما و برق (CHP) است که تولید گرما و برق به صورت همزمان برای صنایع نیازمند بخار گرمایی فرآیندی است. در نیروگاه تولید همزمان برق و گرما، هر دو گرما و برق به طور مناسب استفاده می‌شوند تا کارایی آن به ۹۰٪ یا بیشتر برسد. تولید همزمان برق و گرما صرفه‌جویی در انرژی ارائه می‌دهد.

تولید همزمان برق و گرما باعث کاهش تلف شدن مقدار زیادی بخار می‌شود و این بخار می‌تواند در دستگاه‌های مختلف به صورت گرما استفاده شود. بسیاری از صنایع مانند کاغذ و سلولوز، شیمی، پنبه و فیبر و سیمان از نیروگاه تولید همزمان برق و گرما برای بخار گرمایی فرآیندی استفاده می‌کنند. نیاز به بخار گرمایی فرآیندی در صنایع فوق در حدود ۴ تا ۵ کیلوگرم/سانتی‌متر۲ در دمای حدود ۱۵۰ تا ۱۸۰ درجه سلسیوس است.

صنایع کاغذ، شیمی و پنبه نیاز به هر دو انرژی الکتریکی و بخار گرمایی برای رسیدن به اهداف خود دارند. بنابراین این نیاز می‌تواند به راحتی با نصب نیروگاه تولید همزمان برق و گرما برآورده شود.

دمای داخل دیگ در حدود ۸۰۰ درجه سلسیوس تا ۹۰۰ درجه سلسیوس است و انرژی به آب منتقل می‌شود تا بخار با فشار ۱۰۵ بار و دمای حدود ۵۳۵ درجه سلسیوس برای نیروگاه‌های تولید همزمان برق و گرما تولید شود. بخار با این مشخصات به عنوان منبع بسیار خوبی از انرژی در نظر گرفته می‌شود و ابتدا در توربین بخار برای تولید برق استفاده می‌شود و بخار خروجی توربین (انرژی کم‌کیفیت) برای تأمین نیاز بخار گرمایی فرآیندی استفاده می‌شود.

نیروگاه تولید همزمان برق و گرما برای تأمین نیاز برق در حالی که نیاز بخار گرمایی فرآیندی صنایع را برآورده می‌کند شناخته شده است.

نیروگاه تولید همزمان برق و گرما ایده‌آل در شکل ۲ بالا نمایش داده شده است. بگذارید بگوییم که نیاز گرمایی فرآیند Qp در ۵.۰ کیلوگرم/سانتی‌متر۲ در حدود ۱۰۰ کیلووات است. برای تأمین نیاز بخار گرمایی در ۵.۰ کیلوگرم/سانتی‌متر۲ بخار در توربین تا زمانی که فشار بخار به ۵.۰ کیلوگرم/سانتی‌متر۲ کاهش یابد و بنابراین توان حدود ۲۰ کیلووات تولید می‌کند.

بخار تقطیر شده از گرمکن فرآیند به دیگ بر