Цикл Ренкіна з закритими подійними водонагрівачами має свої переваги і найчастіше використовується у всіх сучасних електростанціях. Закритий подійний водонагрівач використовує непрямий спосіб передачі тепла, тобто пар, виділений з турбіни, передає свою теплоенергію непрямо до питної води в теплообміннику з оболонкою та трубками. Оскільки пар і вода не мішаються безпосередньо, то контури пару і води знаходяться під різким тиском. Закритий подійний водонагрівач у циклі показаний на діаграмі T-s, як показано нижче на рис. 1.
Теоретично або ідеально, передача тепла в закритому подійному водонагрівачі повинна бути такою, що температура питної води повинна збільшитися до температури насичення виділеного пару (нагрівання питної води).
Але при реальній роботі електростанції максимальна температура, яку може досягнути питна вода, зазвичай трохи нижча, ніж температура насичення пару. Причиною цього може бути потреба в невеликому температурному градієнті для ефективної та ефективної передачі тепла.
Цей конденсат або конденсований пар з оболонки нагрівача повинен бути перенесений до наступного нагрівача (низького тиску) в циклі або іноді до конденсатора.
Відкриті та закриті подійні водонагрівачі можна відрізнити наступним чином:
Відкритий подійний водонагрівач |
Закритий подійний водонагрівач |
Відкритий та простий |
Більш складний за конструкцією |
Добре характеристики передачі тепла |
Менш ефективна передача тепла |
Пряме змішування виділеного пару та питної води в тисковій посудині |
Непряме змішування питної води та пару в теплообміннику з оболонкою та трубками. |
Потрібна помпа для перенесення води на наступний етап в циклі. |
Закриті подійні водонагрівачі не потребують помпи і можуть працювати за різниці тисків між різними нагрівачами в циклі. |
Потребує більше площі |
Потребує менше площі |
Менш затратний |
Більш затратний |
Усі сучасні електростанції використовують комбінацію відкритих та закритих подійних водонагрівачів для максимізації термічної ефективності циклу.
Інженерна термодинаміка оглядає перетворення цінної форми енергії (тепло) на роботу. У електростанціях це здійснюється шляхом передачі його робочій рідині, яка називається водою. Тому метою є уникнення витрати тепла пару в конденсаторах парових турбін. Це можливо, якщо знайти способи використання пару низького тиску, який йде до конденсатора.
Когенерація - це концепція використання тепла пару для корисної мети, замість його витрати (зараз витрачається в конденсаторах).
Когенерація означає Сумісне Тепло та Електроенергію (CHP), тобто одночасне виробництво тепла та електроенергії для підприємств, яким потрібен процесовий пар. У когенераційній установі, і тепло, і електроенергія використовуються розумно, тому ефективність її може бути такою, як 90% або більше. Когенерація забезпечує економію енергії.
Когенерація допомагає зменшити витрату великої кількості пару, і цей пар може бути використаний у багатьох пристроях у вигляді тепла. Більшість підприємств, таких як паперова та целюлозна, хімічна, текстильна та волоконна, а також цементна, залежать від когенераційних установок для процесового пару. Потреба у процесовому пару вище згаданих підприємств становить порядку 4-5 кг/см2 при температурі близько 150-180°C.
Паперова, хімічна та текстильна промисловості потребують як електроенергії, так і процесового пару для досягнення своїх цілей. Тому цю потребу можна легко задовольнити, встановивши когенераційну електростанцію.
Температура всередині котла становить порядку 800°C до 900°C, і енергія передається воді для виробництва пару з тиском 105 бар і температурою близько 535°C для когенераційних електростанцій. Пар з такими параметрами вважається дуже якісним джерелом енергії, і спочатку використовується в паровій турбіні для виробництва електроенергії, а вичерпаний пар (низькокачественна енергія) використовується для задоволення потреб процесового пару.
Когенераційна установка відома своєю здатністю задовольняти потреби в електроенергії, одночасно задовольняючи потреби процесового пару промислових процесів.
Ідеальна когенераційна установка з паровою турбіною показана на рис. 2 вище. Нехай, наприклад, потреба у процесовому
