Rankine-syklus for lukkede fôrvannvarmere og kogenerasjon med Rankine-syklus

Rankine-syklus med lukkede fôrvannsvarmere

Rankine-syklus med lukkede fôrvannsvarmere har sine fordeler og brukes mest i moderne kraftverk. Lukket fôrvannsvarmer bruker indirekte varmeoverføring, det vil si at ekstrahert damp eller blodamp fra turbinen overfører sin varme indirekte til fôrvannet i en skjell-og-rør-varmeveksler. Siden dampen og vannet ikke blandes direkte, er både damp- og vannkretsen under ulike trykk. En lukket fôrvannsvarmer i en syklus vises på T-s-diagram som vist nedenfor i Figur 1.

Teoretisk eller ideelt burde varmeoverføring i lukket fôrvannsvarmer være slik at temperaturen på fôrvannet økes til den samme som den saturerte temperaturen på ekstrahert damp (oppvarming av fôrvann).

Men i faktisk anleggsdrift er den maksimale temperaturen fôrvannet kan nå normalt litt lavere enn saturasjonstemperaturen på dampen. Grunnen kan være at noen grader temperaturgradient er nødvendig for effektiv og effektiv varmeoverføring.


Den kondenserte dampen fra varmerens skjell skal overføres til neste varmer (lavtrykk) i syklusen, eller noen ganger til kondenser.

Forskjeller mellom åpen og lukket fôrvannsvarmer

Åpne og lukkede fôrvannsvarmere kan skilles fra hverandre som følger:

Alle moderne kraftverk bruker kombinasjonen av åpne og lukkede fôrvannsvarmere for å maksimere termiskeffekten av syklusen.

Cogenerasjon-fenomenet

Ingeniørfaglig termodynamikk ser på konvertering av verdifull energiform (varme) til arbeid. I kraftverk gjøres dette ved å overføre det til arbeidsvæsken kalles vann. Formålet er å unngå spilling av dampens varme i dampturbinens kondensatorer. Dette er mulig hvis man finner måter å bruke lavtrykkdampen som går inn i kondensatoren.

Cogenerasjon er konseptet om å utnytte dampens varme til et nyttig formål, heller enn å spille den (som for tiden spilles i kondensatorene).

Cogenerasjon betyr Sammenkoblet Varme og Kraft (CHP), det vil si generering av varme og kraft samtidig for industri som krever prosessvarmedamp. I cogenerasjonanlegg utnyttes både varme og kraft fornuftig, så effekten kan være så høy som 90% eller mer. Cogenerasjon gir energisparing.

Cogenerasjon gir reduksjon i spilling av store mengder damp, og den samme kan bli brukt i mange enheter i form av varme. De fleste industriene som papir og masse, kjemikalier, tekstil og fiber, og sement er avhengige av cogenerasjonanlegg for prosessvarmedamp. Prosessvarmedampbehov i ovennevnte industrier er på om lag 4 til 5 kg/cm2 ved temperatur rundt 150 til 180oC.

Papir, kjemikalier og tekstilindustrier trenger både elektrisk strøm og prosessdamp for å oppnå deres mål. Dette behovet kan lett møtes ved å installere cogenerasjonanlegg.

Temperaturen i ketlingen er på om lag 800oC til 900oC, og energien overføres til vannet for å produsere damp med trykk på 105 bar og temperatur på rundt 535oC for cogenerasjonanlegg. Damp med disse parametrene regnes som en meget god kvalitets energikilde og blir derfor først brukt i dampturbin for å produsere strøm, og turbinens utslipp (lavkvalitetsenergi) brukes for å dekke behovet for prosessdamp.

Cogenerasjonanlegg er kjent for å dekke strømbehovet mens de dekker prosessdampbehovet i industrielle prosesser.

Ideelt dampturbin-cogenerasjon vises i figur 2 ovenfor. La oss si at prosessvarmebehovet Qp er på 5,0 kg/cm2 ved omtrent 100 kW. For å dekke prosessdampbehovet på 5,0 kg/cm2 expanderes dampen i turbinen til trykket på dampen faller til 5,0 kg/cm2 og produserer dermed strøm på omtrent 20 kW.

Kondensatet fra prosessvarmeren gjenbrukes tilbake til ketlingen for sirkulær drift. Pumpearbeidet som kreves for å heve trykket på fôrvannet i syklusen regnes som smått og tas ikke i betraktning.

All energi overført til arbeidsvæsken i ketlingen blir brukt enten i dampturbin eller i prosesanlegget, så bruksgraden av cogenerasjonanlegget er:

Der,
Qout Varmen som avvises i.
Så i fravær av kondensator er bruksgraden av cogenerasjonanlegget 100%.