Siklus Rankine untuk Pemanas Umpan Air Tertutup dan Kogenerasi Siklus Rankine

Siklus Rankine dengan Pemanas Air Umpan Tertutup

Siklus Rankine dengan pemanas air umpan tertutup memiliki manfaatnya dan paling sering digunakan di semua pembangkit listrik modern. Pemanas air umpan tertutup menggunakan mode transfer panas tidak langsung, yaitu uap yang diekstrak atau uap yang dialirkan dari turbin mentransfer panasnya secara tidak langsung ke air umpan dalam penukar panas pipa dan tabung. Karena uap dan air tidak bercampur langsung, maka sirkuit uap dan air berada pada tekanan yang berbeda. Pemanas air umpan tertutup dalam siklus ditunjukkan pada diagram T-s seperti yang ditunjukkan di bawah ini dalam Gambar:1.

Secara teoritis atau ideal, transfer panas dalam pemanas air umpan tertutup harus dilakukan sedemikian rupa sehingga suhu air umpan meningkat hingga mencapai suhu saturasi uap ekstraksi (menghangatkan air umpan).

Namun, dalam operasi pembangkit listrik sebenarnya, suhu maksimum yang dapat dicapai oleh air umpan biasanya sedikit lebih rendah dari suhu saturasi uap. Alasannya mungkin karena diperlukan beberapa derajat gradien suhu untuk transfer panas yang efektif dan efisien.


Kondensat atau uap yang dikondensasi dari cangkang pemanas akan dipindahkan ke pemanas berikutnya (tekanan rendah) dalam siklus atau terkadang ke kondensor.

Membedakan Antara Pemanas Air Umpan Terbuka dan Tertutup

Pemanas air umpan terbuka dan tertutup dapat dibedakan sebagai berikut:

Semua pembangkit listrik modern menggabungkan pemanas air umpan terbuka dan tertutup untuk memaksimalkan efisiensi termal siklus.

Fenomena Kogenerasi

Termodynamika teknik melihat konversi bentuk energi yang berharga (panas) menjadi kerja. Di pembangkit listrik, hal ini dilakukan dengan mentransfer panas ke fluida kerja yang disebut air. Jadi tujuannya adalah untuk menghindari pemborosan panas uap di kondensor turbin uap. Hal ini mungkin jika kita menemukan cara untuk menggunakan uap bertekanan rendah yang masuk ke kondensor.

Kogenerasi adalah konsep penggunaan panas uap untuk tujuan yang berguna, daripada membuangnya (saat ini dibuang di kondensor).

Kogenerasi berarti Pembangkitan Panas dan Listrik (CHP) yang merupakan pembangkitan panas dan listrik secara bersamaan untuk industri yang membutuhkan uap panas proses. Dalam pembangkit kogenerasi, panas dan listrik digunakan secara bijaksana sehingga efisiensinya dapat mencapai 90% atau lebih. Kogenerasi menawarkan hemat energi.

Kogenerasi menawarkan pengurangan pembuangan uap dalam jumlah besar dan dapat digunakan dalam berbagai perangkat dalam bentuk panas. Sebagian besar industri seperti kertas dan pulp, kimia, tekstil dan serat, serta semen bergantung pada pembangkit kogenerasi untuk uap panas proses. Kebutuhan uap panas proses dalam industri di atas berkisar 4 hingga 5 kg/cm2 pada suhu sekitar 150 hingga 180oC.

Industri kertas, kimia, dan tekstil membutuhkan kedua tenaga listrik dan uap proses untuk mencapai tujuan mereka. Jadi, kebutuhan ini dapat dengan mudah dipenuhi melalui pemasangan pembangkit listrik kogenerasi.

Suhu di dalam boiler berkisar 800oC hingga 900oC dan energi ditransfer ke air untuk menghasilkan uap dengan tekanan 105 bar dan suhu sekitar 535oC untuk pembangkit listrik kogenerasi. Uap dengan parameter ini dianggap sebagai sumber energi yang sangat baik dan pertama kali digunakan di turbin uap untuk menghasilkan tenaga listrik dan uap buang turbin (energi kualitas rendah) digunakan untuk memenuhi kebutuhan uap proses.

Pembangkit kogenerasi dikenal untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik sambil memenuhi kebutuhan uap proses dari proses industri.

Kogenerasi turbin uap ideal ditunjukkan pada gambar 2 di atas. Misalkan kebutuhan panas proses Qp adalah 5,0 Kg/cm2 sekitar 100 KW. Untuk memenuhi kebutuhan uap proses pada 5,0 Kg/cm2, uap diekspansi di turbin hingga tekanan uap turun menjadi 5,0 Kg/cm2 dan menghasilkan daya sekitar 20 KW.

Kondensat dari pemanas proses didaur ulang kembali ke boiler untuk operasi siklus. Kerja pompa yang diperlukan untuk meningkatkan tekanan air umpan dalam siklus dianggap kecil sehingga tidak dipertimbangkan.

Semua energi yang ditransfer ke fluida kerja di boiler digunakan baik di turbin uap maupun di pabrik proses, sehingga faktor utilitas dari pembangkit kogenerasi adalah:

Di mana,
Qout Panas yang dibuang.
Jadi, tanpa adanya kondensor, faktor utilitas panas dari pembangkit kogenerasi adalah 100%.