תפקיד התחדשות מזון מי Heating in Rankine Cycle Efficiency

מחזור הדירוג הוא הבסיס התרמודדינמי של רוב תחנות הכוח התרמיות, המרת חום מן הבעירה, משקעים גרעיניים, או מקורות גיאותרמאל לעבודה מכנית ולאחר מכן חשמל. בעוד מחזור בסיסי - דיכוי, חימום, התרחבות ומיזוג - הוא מוגבל מאוד, תמציתית של כוח בעולם האמיתי דורש יעילות גבוהה בהרבה מאשר מחזור פשוט דירוג שתן יכול לספק.

מימון של מזון חוזר

חימום מים רגנרטיבי הוא טכניקה כי מחממת את נוזל העבודה (מים) לפני שהוא נכנס גנרטור אדים או אדים במקום להשתמש מקור אנרגיה חיצוני, תהליך לחלץ קיטור מן הטורבינה בשלבים של לחץ ביניים וטמפרטורה.זה תמצית קיטור, אשר עדיין נושאת אנרגיה תרמית משמעותית, הוא מכוון להאכיל תנורי מים כאשר הוא מעביר חום מאוחר וחושי למים קרירים על ידי המזינים תרמיים, אשר עדיין צורך אנרגיה תרמית להזין את אותו אנרגיה מופחתת פחות חשמל תרמי הוא צורך מים.

(ה) היתרון התרמודדינלי נובע מהגדלת מחזור המנוע (כולל את רמת ה-Centralage הטמפרטורה שבה החום נוסף: ⁇ FLT:1 למחזור; יעילותו של כל מחזור מנוע חום (כולל מחזור הדירוג) היא מוגבלת על ידי יעילות הקרנוט: 1-TFLT: 2LFLT3 / TLT3 / TLT:4Halure:5, כאשר הטמפרטורה של TLTN) היא 1=R=R) היא 1-FR.

דרך נוספת לראות את היתרון הוא באמצעות הפחתת מים קרים (בדרך כלל ליד הטמפרטורה condenser) נכנס הליטקטית 1 בתהליך תוספת חום. במחזור פשוט דירוגין, מזון קר (בדרך כלל ליד טמפרטורת condenser) לתוך הליטטר.הבדל הטמפרטורה הגדול בין גזי הבעירה החמה והמים הקרים יוצר הרס עצום.

המונחים: open vs. Closed Feedwater Heaters

מערכות חימום מים מחדש משתמשות בשני סוגים עיקריים של תנורים: פתוח וסגור.כל אחד מהם יש מאפיינים תרמודינמיקהיים ומכניים נפרדים.

Open Feedwater Heaters (Direct Contact Heaters)

ב תנור מים פתוח, החילוץ קיטור מעורב ישירות עם מי להאכיל, בדרך כלל בחדר שבו אדים קיטור על טיפות המים.מגע ישיר זה מאפשר העברה יעילה מאוד חום, לעתים קרובות להשיג ליד תנאי טמפרטורה של אקלים.הזר מעורב יוצא החוצה את תנור חום טמפרטורת החטיפה המתאים ללחץ החילוץ.

« מזון מים חמים (Shell-and-Flow Exchangers)

במגם מים סגור, החילוץ זורם דרך מחליף חום, בדרך כלל סידור פגז ו-YouTube, שבו הוא מתכנס בצד הקליפה בעוד המים זורמים בתוך צינורות.שני הזרמים אינם מתערבבים.הקונדנות מסדרת הקיטור ניתן לרוקן את החום התחתון או ניזונים ישירות אל תוך ה-Rundensate של מים יקרים יותר, אך יש צורך לבודד את הטמפרטורות גבוהות יותר, אך ורק כדי לחץ גבוה יותר, אך ניתן לבודד יותר, אך ורק כדי לבודד את החום, אך ורק יותר, אך ורק כדי למנוע את הטמפרטורות גבוהות יותר, אך ורק יותר, אך ורק יותר, אך ורק יותר, אך ורק יותר, אך ורק יותר, אך ורק כדי לבודד יותר, אך ורק יותר, כדי לבודד יותר, כדי לבודד יותר, אך ורק יותר, כדי לחץ גבוה יותר, כדי לבודד את הטמפרטורות גבוהות יותר, אך ורק יותר, אך ניתן לבודד יותר, אך ניתן לבודד יותר, אך ניתן לבודד יותר, אך ורק כדי להפחית את החום, אך ורק יותר, אך ורק יותר, אך ורק יותר, כדי לבודד יותר, אך ניתן לבודד יותר, אך ניתן לבודד יותר, כדי למנוע את החום, אך ורק יותר, כדי לבודד את הטמפרטורות גבוהות יותר, אך

מחזורי קיטור מודרניים בדרך כלל משתמשים בשילוב של שני הסוגים: אחד או שניים תנורי חום פתוחים (לעיתים קרובות השלב האחרון לפני הליטקטי ומחממת חום) בתוספת כמה תנורים סגורים הממוקם בלחץי החילוץ גבוהים יותר בהדרגה.

מספר אופטימלי ומקומות של חומרי גלם

בעוד הוספת נקודות החילוץ יותר ומחממת מים בדרך כלל מגבירה את יעילות המחזור, החוק של החזרות מופחתת חל.כל תנור נוסף מעלה את טמפרטורת ההזנת מים באופן מצטבר, אבל התרמודינמיקה מרוויחה יותר, תמצית קיטור מפחיתה את זרימת המסה דרך השלבים הטורבינה מאוחר יותר, מורידה את התפוקה של אותם שלבים.

צמחים טיפוסיים של דלק מאובנים המשמשים בין 5 ל-8 שלבים של חימום מים, השגת טמפרטורות מים בבקתה של 220-260 מעלות צלזיוס (עבור מחזורי תת-בקר) ועד 300 מעלות צלזיוס ליחידות סופר קריטיות.ממממממממממים נוספים מעבר לשמונה תשואות שוליות של פחות מ - 0.2% לחום.הלחץ החילוץ נבחרים כדי לשמור על עלייה כמעט אחידה בכל חום - בעיקר בשם "שיטת הטמפרטורות דומות" - אשר מצמצם את הטמפרטורות "הדור" - כלומר, אשר מצמצם" - כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר," (כלומר," (כלומר,"בטמפרטורה נמוכה יותר מצמצם את הטמפרטורה הנמוכה מצמצם" (כלומר, כלומר," (כלומר," (כלומר, כלומר,"בטמפרטורה של פחות מצמצם את הטמפרטורה של פחות מצמצם את הטמפרטורות פחות מצמצם את הטמפרטורה הנמוכה מצמצם את הטמפרטורה של פחות מצמצם.

החילוץ בלחץ הגבוה ביותר (סגור לחדירה טורבינות) מספק את הקיטור הטמפרטורה הגבוהה ביותר, חימום מים לטמפרטורה הסופית שלו.המיצוי בלחץ הנמוך ביותר (לאור טורבינות exhaust) מספק את המעלית הקטנה ביותר הטמפרטורה.סידור זה cascade מאפשר להאכיל מים להתחמם בשלבים, עם כל תנור באמצעות קיטור שכבר עשה קצת עבודה בטור, ובכך לחלץ יותר אנרגיה תרמית מן העבודה לפני שהוא נדחה.

השפעה זמנית על מעגל

כדי להעריך את גודל השיפור, לשקול מחזור תת-ביקורתי טיפוסי עם תנאי קיטור של 16.5 MPa ו 565 מעלות צלזיוס, ולחץ בולט של 0.01 MPa (התקף לטמפרטורה של כ 46 מעלות צלזיוס) מחזור פשוט (ללא התחדשות) יש יעילות תרמית של כ -38 עד 40%.

המספרים האלה עולים בקנה אחד עם נתונים שפורסמו ממקורות כגון:0 (National Renewable Energy Laboratory) NREL)FLT:1, אשר דוחות כי חימום מים יכול לשפר את יעילות מחזור הדירוג של 3-8 נקודות בהתאם למספר של חום ופרמטרי מחזור.ר תרמודינמיקה נוספת שפורסם ב-FLT:2ASME של הנדסה עבור גסבין ו-FLT 3, במיוחד שיפור של שיטות מחזור אחד.

שיקולים מעשיים ומסחר

בעוד היתרונות היעילות הם משמעותיים, יישום חימום מים מחדש מציג כמה אתגרים מעשיים:

  • עלות קפיטליזם: 1:1 כל מחממת מים, דליפת מים קשורה, שסתום ומערכות בקרה להוסיף ההשקעה הראשונית.ההצדקה הכלכלית חייבת לשקול חיסכון דלק על פני חיי הצמח.
  • ירידה:0 (FLT:1 Flow דרך תנורים מקושרים מזרמים לחץ כי מעבודה של משאבה נטו ולהפחית מעט את יעילות המחזור.עיצוב חייב למזער את ההפסדים הפרציטיים האלה.
  • (FLT:0) תגובה רציפה: 1) במהלך שינויים בעומס (למשל, במפעלים מעקב עומס), יש לשלוט על זרימת הקיטור המיצוי בזהירות כדי לשמור על חימום מים יציב.
  • (FLT:0) בחירה אווירית: 1FLT 1 מיצוי קיטור עתירי (>400 מעלות צלזיוס) דורש ⁇ המתנגדים למצוץ וחמצן.
  • (FLT:0) שימור: 1FLT) החלפת חום רעועה וקורוזיון להפחית את היעילות לאורך זמן.

למרות האתגרים הללו, חימום מים מחדש הוא תרגול סטנדרטי כמעט בכל תחנות הכוח הגדולות. צמחי גרעיני, הפועלים בתנאי קיטור נמוכים, גם נהנים משמעותית מהתחדשות, לעתים קרובות להשיג יעילות מעל 33% עם תנורי חום מרובים למרות טמפרטורות גבוהות נמוכות.

השוואה עם טכניקות אחרות של Efficiency-Improving

חימום מים מחדש הוא לעתים קרובות משלים על ידי שיפורים מחזור אחרים.הנפוצים הנפוצים ביותר כוללים:

  • (FLT:0) חימום: 1 לאחר התרחבות חלקית, אדים נשלח בחזרה אל הליטור להתחממות מחדש, ולאחר מכן הרחיבו הלאה.התחדשות מגבירה את הטמפרטורה הממוצעת של תוספת חום ומשפרת את יעילות מחזורי ב-4 עד 75%. בשילוב עם התחדשות, הרווח הכולל יכול להיות 8-12% יחסית למחזור פשוט.
  • (FLT:0) תנאי קיטור ביקורתיים אולטרה-על: קיד 1 (RalLT:1) תפעול בלחץ מעל הנקודה הקריטית של מים (22.1 MPa) מבטל את שינוי שלב הרתיחה, צמצום אי-השפיות. כאשר בשילוב עם חימום רגנרטיבי, מחזורים אלה יכולים להשיג יעילות מעל 47%.
  • (FLT:0) התחדשות (חום וכוח): אנדרל 1 (פלט קיטור עבור חימום מחוזי או תהליכים תעשייתיים מפחית את כמות החום נדחה ב condenser, אבל ה- Tradingoff הוא פחות כוח דור ליחידת דלק. Regenerative חימום נשאר חשוב אפילו במפעלי התחדשות.

חשוב לציין כי חימום רגנרטיבי והתחממות הם סינרגיים.הטמפרטורה עולה מהתחממות מים מזין מפחיתה את החום הנדרש בסעיף התחממות מחדש, ואת תהליך ההתחממות מאפשר החילוץ להילקח בטמפרטורות גבוהות יותר, שיפור נוסף של צמחי הכוח המודרניים ביותר להעסיק שתי טכנולוגיות.

יתרונות סביבתיים וכלכליים

שיפור היעילות של מחזור הדירוג באופן ישיר מפחית את צריכת הדלק למגוואט-שעה של חשמל המיוצר.עבור צמחי דלק מאובנים, זה אומר פליטות נמוכות יותר של CO2, SOx, NOx, וחומר חלקיקים. הממשל האמריקני מידע אנרגיה מעריך כי יעילות של 1-5% בנקודת עלייה של פחמן צי הפחם בארה"ב מקטין את פליטות CO2 על ידי כ 40 מיליון טון מדי שנה הוא תורם גדול ל-Remmerwater.

מבחינה כלכלית, חיסכון הדלק על חיי התפעול של 30-40 שנה של הצמח עולה בהרבה על עלויות ההון הנוספות. תקופות Payback עבור מערכות חימום מים הן בדרך כלל 2-5 שנים, בהתאם למחירי דלק וגורמי יכולת צמחית.בשילוב של מתקני גז טבעי, שבו עלויות הדלק שולטות בהוצאות התפעול, אפילו שיפורים קטנים מניבים החזרים תשואה כספית משמעותית.

דוח הערכת ששת הימים של ה-FLT:0 [IPCC] מדגיש את החשיבות של שיפור יעילות צמחי הכוח התרמית כאסטרטגיה לטווח קצר להפחתת פליטת גזי החממה מהמגזר הכוח.שיקום מי המזינים מחדש נותר אחד הטכנולוגיות החזקות וההוכחוניות ביותר להשגת מטרות אלה.

מגמות וחדשנות עתידיים

המחקר ממשיך לדחוף את המעטפה היעילות קדימה.אחד תחום פיתוח פעיל הוא השימוש של טמפרטורות אדים:0 high-temperature FeedersioFLT:1 עבור מחזורים אולטרה-על-על-על-על מתקדמים (A-USC) הפועלים בטמפרטורות קיטור עד 760 מעלות צלזיוס.תנאים אלה דורשים Superalloys מבוססי ניקל עבור חימום ורכיבי טורבינות אחרים כרוכים ב-LTF:2ivealiveal-F-of-of-of-of-upal-upable Systems, ו-of-of-of-of-of-of-of-of-of-of-of-upitive-of-of-of-upit, אשר דורשות-upitive-upitive-upitive-upitive-upit, ו-upitive-upitive-upitive-of-of-of-of-of-upitive-upitive-upitive-upitive-upitive-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up

בצמחים הסולאריים מרוכזים (CSP) אשר משתמשים טורבינות קיטור המונעות על ידי חום סולארי, חימום רגנרטיבי הוא חיוני כי זה להפחית את הקלט התרמי הדרוש משדה השמש, ביעילות להפחית את העלות המותנת של חשמל. בדומה, במחזורים גיאוותרמיים עם נוזל עבודה אורגני, חימום מחדש של מים (באמצעות החלפת חום פנימית) משפר את היעילות על ידי חימום הנוזלים לפני ה- vapurzer.

לבסוף, שילוב של צמחי אנרגיה ;0 â € 1 ¢ ¢ עם חימום חוזר בשמש ופסולת לאנרגיה מאפשר ניתוק של אספקת חום ודור חשמל, שיפור נוסף יכולת המשלוח ויעילות המערכת הכוללת.

מסקנה

חימום מים רגנרטיבי הוא אבן הפינה של עיצוב כוח קיטור מודרני.על ידי חימום מי להאכיל באמצעות קיטור מופק מן טורבינה, הטמפרטורה הממוצעת של תוספת חום מחזור גדל, צמצום צריכת דלק ושיפור יעילות תרמית על ידי כמה נקודות אחוז.טכניקה הוא בוגר, אמין, עלות יעילות, עם בסיס הנדסי מלוטש היטב.

עבור כל מי שמעורב בדור כוח או בתכנון מערכת תרמי, הבנה מעמיקה של חימום מים רגנרטיביים חיוני.זה לא רק משפר ביצועים כלכליים אלא גם מאפשר לתעשייה לעמוד בסטנדרטים סביבתיים מחמירים יותר ויותר. כמו מאמצי גלובליים להפחתת ייצור החשמל מעצימה, טכנולוגיות שמחסינות עבודה מועילה יותר מכל יחידת דלק - בין אם מאובנים, גרעיניים או מתחדשים - יישארו חיוניות להזנת מים רגנרטיביים הוא בין הכלים היעילים ביותר.