מחזור רנקין עבור מתחממים סגורים של מי תזונה ומחזור קוגנרציה של רנקין

מחזור רנקין עם מתחממים סגורים של מים לתזונה

מחזור רנקין עם מתחממים סגורים של מים לתזונה יש להם יתרונות ומופעל במרבית תחנות הכוח המודרניות. מתחמם סגור של מים לתזונה משתמש בשיטה עקיפה להעברת חום, כלומר, הקיטור המופרד או המופלג מהטורבינה מעביר את החום בצורה עקיפה למים לתזונה במחליף חום מסוג צינור וגליל. מכיוון שהקיטור והמים אינם מתערבבים ישירות, המערכות של הקיטור והמים נמצאות בלחצים שונים. מתחמם סגור של מים לתזונה במחזור מיוצג בתמונה T-s כמו שמראה התרשים שלהלן מספר 1.

בתאוריה או באופן אידיאלי העברת החום במתחמם סגור של מים לתזונה צריכה להיות כך שהטמפרטורה של המים לתזונה תגדל עד לטמפרטורת הסטירה של הקיטור המופלג (התחממות המים לתזונה).

אבל בפועל בטחנת הפעולה המקסימלית שמי לתזונה יכולים להגיע היא בדרך כלל קצת פחות מהטמפרטורה סטירת הקיטור. הסיבה יכולה להיות כמה מעלות גרדיאנט טמפרטורה נדרשות עבור העברת חום יעילת ויעילה.


הקונדנסט או הקיטור המוקומם מהקליפה של המתחמם יש להועבר למתחמם הבא (לחץ נמוך) במחזור ולפעמים לקונדנסר.

הבדלים בין מתחמם פתוח למתחמם סגור של מים לתזונה

הפתוח והסגור של מתחממים של מים לתזונה יכולים להבדיל כלהלן:

כל תחנות הכוח המודרניות משתמשות בשילוב של מתחממים פתוחים וסגורים של מים לתזונה כדי להגדיל אתעילות החום של המחזור.

תופעה של ייצור משולב של חשמל ואנרגיית חום

תרמודינמיקה הנדסית מסתכלת על המרת אנרגיה יקרה (חום) לעבודה. בתחנות כוח, זה נעשה על ידי העברת האנרגיה לפלואיד עבודה שנקרא מים. אז המטרה היא למנוע את השפיכת חום הקיטור בקונדנסרים של הטורבינות. זה אפשרי אם נמצא דרכים להשתמש בקיטור בעומס נמוך שנכנס לקונדנסר.

ייצור משולב הוא הרעיון להשתמש בחום של הקיטור למטרה שימושית, במקום להפוך אותו לשפיכת חומר (כיום נשפך בקונדנסרים).

ייצור משולב פירושו ייצור משולב של חום וחשמל (CHP) שהוא הייצור של חום וחשמל בו זמנית לעסקים הדורשים קיטור לחימום תהליך. בייצור משולב, שני החום והחשמל מנוצלים בצורה זהירה כך שהיעילות שלו יכולה להיות גבוהה מאוד עד 90% ויותר. ייצור משולב מציע חסכון באנרגיה.

ייצור משולב מציג הפחתה בהשלכת כמות גדולה של קיטור ואת אותה ניתן לנצל במכשירים רבים בצורה של חום. רוב התעשיות כמו נייר ופיפ, כימיקלים, טקסטיל וצמר וסמנטים תלויים בייצור משולב לקיטור לתהליך חימום. דרישת קיטור לתהליך חימום בתעשיות הנ"ל היא בסדר גודל של 4 עד 5 קג/סמ2 בטמפרטורה של בערך 150 עד 180° צלזיוס.

תעשיית נייר, כימיקלים וטקסטיל דורשת גם חשמל וגם קיטור לתהליך כדי להשיג את מטרתם. לכן, דרישה זו יכולה להתבצע בקלות באמצעות התקנת תחנת כוח לייצור משולב.

טמפרטורה בתוך הקotle היא בסדר גודל של 800° צלזיוס עד 900° צלזיוס והאנרגיה מועברת למים כדי ליצור קיטור בעומס של 105 בר ובטמפרטורה של בערך 535° צלזיוס לייצור משולב. קיטור עם הפרמטרים הללו נחשב כמקור טוב מאוד של אנרגיה ולכן ראשית מנוצל בטורבינת קיטור לייצור חשמל והקיטור המופלג (אנרגיה נמוכה איכות) משמש כדי לעמוד בדרישות של קיטור לתהליך.

תחנת ייצור משולב ידועה לעמידה בדרישות של חשמל תוך כדי עמידה בדרישות של קיטור לתהליך תעשייתי.

ייצור משולב אידיאלי של טורבינת קיטור מוצג בתרשים 2 למעלה. נניח שדרישת החום לתהליך Qp היא בעומס של 5.0 קג/סמ2 בערך 100 KW. כדי לעמוד בדרישות קיטור לתהליך בעומס של 5.0 קג/סמ2 הקיטור מתרחב בטורבינה עד שהלחץ של הקיטור יורד לעומס של 5.0 קג/סמ2 ויוצר כוח בערך 20 KW.

הקונדנסט מהמדיח לתהליך ממוחזר חזרה לקotle לסיבוב חוזר. העבודה הנדרשת להעלות את הלחץ של המים לתזונה במחזור נחשבת קטנה ולא נלקחת בחשבון.

כל האנרגיה המועברת לפלואיד העבודה בקotle משמשת או בטורבינת קיטור או בתהליך תעשייתי, כך שהגורם לניצול של תחנת הייצור המשולב הוא:

כאשר,
Qout חום מושלך ב.