Ранкинский цикл для закрытых подогревателей питательной воды и когенерация на основе ранкинского цикла

Цикл Ренкина с закрытыми подогревателями питательной воды

Цикл Ренкина с закрытыми подогревателями питательной воды имеет свои преимущества и широко используется во всех современных электростанциях. Закрытый подогреватель питательной воды использует косвенный способ передачи тепла, то есть извлеченный пар или отборный пар от турбины передает свое тепло косвенно к питательной воде в трубчатом теплообменнике. Поскольку пар и вода не смешиваются напрямую, цепи пара и воды находятся под разным давлением. Закрытый подогреватель питательной воды в цикле представлен на диаграмме T-s, как показано ниже на рисунке 1.

Теоретически или идеально, передача тепла в закрытом подогревателе питательной воды должна происходить таким образом, чтобы температура питательной воды увеличивалась до температуры насыщения извлеченного пара (нагревая питательную воду).

Однако при фактической эксплуатации электростанции максимальная температура, которую может достичь питательная вода, обычно немного ниже, чем температура насыщения пара. Причиной этого может быть необходимость наличия небольшого температурного градиента для эффективной и эффективной передачи тепла.


Конденсат или конденсирующийся пар из корпуса подогревателя должен передаваться следующему подогревателю (низкого давления) в цикле или иногда в конденсатор.

Различие между открытыми и закрытыми подогревателями питательной воды

Открытые и закрытые подогреватели питательной воды можно отличить следующим образом:

Все современные электростанции используют комбинацию открытых и закрытых подогревателей питательной воды для максимизации термической эффективности цикла.

Феномен когенерации

Инженерная термодинамика рассматривает преобразование ценной формы энергии (тепло) в работу. На электростанциях это делается путем передачи его рабочему веществу, называемому водой. Таким образом, цель состоит в том, чтобы избежать потерь тепла пара в конденсаторах паровых турбин. Это возможно, если найти способы использования низкого давления пара, поступающего в конденсатор.

Когенерация — это концепция использования тепла пара для полезных целей, а не его утилизации (в настоящее время он утилизируется в конденсаторах).

Когенерация означает комбинированное производство тепла и электроэнергии (КПТЭ), то есть одновременное производство тепла и электроэнергии для промышленности, требующей процессового нагревательного пара. В когенерационной установке тепло и электроэнергия используются рационально, поэтому ее КПД может достигать 90% или более. Когенерация обеспечивает экономию энергии.

Когенерация позволяет сократить утилизацию большого количества пара, который можно использовать во многих устройствах в виде тепла. Большинство промышленных предприятий, таких как бумажные и целлюлозные, химические, текстильные и волоконные, цементные, зависят от когенерационных установок для процессового нагревательного пара. Требования к процессовому нагревательному пару в вышеуказанных отраслях составляют порядка 4-5 кг/см2 при температуре около 150-180°C.

Бумажные, химические и текстильные предприятия требуют как электроэнергии, так и процессового пара для достижения своих целей. Эти требования можно легко удовлетворить, установив когенерационную электростанцию.

Температура внутри котла составляет порядка 800°C до 900°C, и энергия передается воде для производства пара с давлением 105 бар и температурой около 535°C для когенерационных электростанций. Пар с такими параметрами считается очень качественным источником энергии и, следовательно, сначала используется в паровой турбине для производства электроэнергии, а выхлоп турбины (низкокачественная энергия) используется для удовлетворения потребностей в процессовом паре.

Когенерационная установка известна тем, что удовлетворяет потребности в электроэнергии, одновременно удовлетворяя потребности в процессовом паре промышленных процессов.

Идеальная когенерационная установка с паровой турбиной показана на рисунке 2 выше. Допустим, что требуемое количество тепла Qp составляет 5,0 кг/см2 при мощности около 100 кВт. Для удовлетворения потребностей в процессовом паре при 5,0 кг/см2 пар расширяется в турбине до тех пор, пока давление пара не снизится до 5,0 кг/см2, и таким образом производится около 20 кВт мощности.

Конденсат из процессового нагревателя возвращается обратно в котел для циклической работы. Работа насоса, необходимая для повышения давления питательной воды в цикле, считается незначительной, поэтому не учитывается.

Вся энергия, переданная рабочему веществу в котле, используется либо в паровой турбине, либо в процессовом оборудовании, таким образом, коэффициент использования когенерационной установки составляет: