Rejeneratif Feedwater Isıtmanın Rankine Döngüsü Verimliliğinde Rolü

Rankine döngüsü, çoğu termal enerji santrallerinin termodinamik temelidir, ısıyı yanmadan, nükleer fission veya jeotermal kaynakları mekanik çalışmalara dönüştürür ve sonra elektrik. Temel döngüsü - baskı, ısıtma, genişleme ve kondensasyon - bu sınırlamayı aşmak için doğal olarak basit, gerçek dünya gücü gereksinimlerini daha yüksek bir verimlilik sağlar.[TFL) Bu efekt, yüksek çözünürlükte bir dönüşümel dönüşümel dönüşüm prensiplerinin termal verimliliğinin reddedilmesi ile sınırlıdır.

Rejeneratif Feedwater Isıtmaının Temelleri

Rejeneratif yem suyu ısıtma, yüksek ısıtılmış enerji miktarına girmeden önce, yüksek enerji kaynağına girmeden önce, işlem, yüksek basınç ve sıcaklık aşamalarından buharı çıkarmak için gerekli olan ısıtılır.Bu, hala aynı elektrik enerjisinin kullanılması için yönlendirilir.

Temel termodinamik avantajı, araba verimliliğini artırmaktan kaynaklanıyor: ⁇ = 1 - T[Dışkanlık sıcaklığı)[Dörtüncü)[Dörtüncü)[Dörtüncü derece yüksek çözünürlükte ısı sıcaklığın yüksek olması gerekir.[Dörtüncü)

Yararlı sıcaklığın azaltılması ile ilgili başka bir yol: 0,0.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.C.D.D.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.

Uygulama: Açık vs. Kapalı Feedwater Rezitler

Rejeneratif yem su ısıtma sistemleri iki ana ısıtıcı kullanır: açık ve kapalı.Her biri farklı termodinamik ve mekanik özelliklere sahiptir.

Open Feedwater Rezistans (Direct Contact Rez)

Açık bir yem su ısıtıcısında, buharı doğrudan yemi su ile karıştırılır, genellikle buhar ve su bir araya geldiğinde, bu doğrudan temas, çok etkili ısı transferine izin verir, sık sık yakın emisyonlara ulaşır. Açık ısıtıcılar basit ve ucuza ulaşır, ancak yem suyunun basınçtan daha düşük bir basınçta olmasını gerektirir.

Kapalı Feedwater Rezistans (Shell-and-Tube Heat Exchangers)

Kapalı bir yem su ısıtıcısında, buharın ısı değiştiricisi ile akışları, genellikle bir kabuk-ve-tüp düzenlemesi, yem suyunun kirlenmesinden kaçınır ve iki akış daha yüksek bir basınçta geri dönmez, ancak daha pahalı ve daha az etkili bir termodinamik olarak boşaltılabilirler, çünkü yüksek enerji döngüsünde, yüksek ısıtmalı ısı geçişi için kapalı ısıtmalı ısı devreleri kapalıdır.

Modern fayda ölçekli buhar döngüleri genellikle her iki tür bir kombinasyon kullanır: bir veya iki açık ısıtıcı (çöpücük olmayan son aşamayı) artı birkaç kapalı ısıtıcılar, ilerici yüksek ekstraksiyon baskılarında bulunur.

Optimal Sayı ve Ekstraksiyon Aşamalarının Yeri

Daha fazla ekstraksiyon puanları ve yem su ısıtıcıları genellikle döngü verimliliğini artırırken, geri dönüşlerin yasasını azaltır.Her ek ısıtıcı yem su ısısını arttırır, ancak termodinamik fayda azalır. Dahası, buharı çıkarmak daha sonraki aşamalardan toplu akışı azaltır, bu nedenle, ek ısı değiştiricilerinin maliyetinin azaltılması, boruların azaltılması ve yakıt tasarruflarına karşı kontrollerin azaltılması.

Tipik fosil yakıt santralleri 5 ve 8 yem su ısıtması arasında çalışır, 220-2 °C (altık kritik çevrimler için) ve süper kritik birimler için entropi 300°C'ye kadar, sekiz verimin altında daha az miktardaki dışsal basınç basıncının azaltılması için seçilir.

En yüksek basınçlı ekstraksiyon (küresel olarak inset) en yüksek sıcaklık buharını sağlar, besleme suyu son sıcaklığa kadar ısıtın.En düşük basınçlı ekstraksiyon (bina egzoz) en küçük sıcaklık asansörü sağlar.Bu kalibre ayarı, her ısıtıcıyı zaten bir miktar çalışması yapan buharla ısıtılabilir, böylece kontenjandan önce çalışan sıvıdan daha fazla ısı enerjisini elde eder.

Çevrim Verimliliği Üzerine Sayısal Etki

İyileştirmenin büyüklüğünü takdir etmek için, 16.5 MPa ve 565°C'nin ısıtılması ve 0.03 MPa'nın aşırı basınçını takdir etmek (yaklaşık 46 °C'ye kadar) basit bir döngü (yeniden yenilenmeden) yaklaşık% 38-40'a sahip olmak, yedi aşamalı yem suyu ilave etmek,% 44-46 ila% -% 10 ila 15'e kıyasla% 10-15 oranındaki artışını artırmak.

Bu rakamlar, Rankine çevrim verimliliğini 3–8 oranında artırabilecek şekilde tutarlıdır:0)Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL)), bu tür ürünlerin, Rankine çevrim verimliliğini 3-8 oranında artırabilecektir. Rankine döngüsü performansına bağlı olarak, özellikle de kombine çevrim uygulamaları.

Pratikler ve Ticaret-offlar

Verimlilik kazanımları önemli olsa da, rejeneratif yem su ısıtması birkaç pratik zorluk getiriyor:

  • [FONT:0)Kaptal maliyet:[Dönetici:[Dönetici: 0) Her yem su ısıtıcısı, ilişkili borular, valfler ve kontrol sistemleri ilk yatırıma ek olarak. ekonomik gerekçe, bitkinin yaşam süresi üzerinde yakıt tasarrufu dikkate almalıdır.
  • [FONT:0)Basın kapağı: [Döntgenler ve birbirine bağlı borular, net pompa çalışması ve biraz döngü verimliliğini azaltan baskı kayıpları sunar. Tasarım bu parasitik kayıpları en aza indirmek zorundadır.
  • [FONT:0)Transient yanıt:[Dönetici:0) Yük değişiklikleri sırasında (örneğin, yük-following bitkiler), buhar ekstraktajları stabil yem su ısıtmasını korumak için dikkatlice kontrol edilmelidir. Modern kontrol sistemleri bu dinamikleri ele alır, ancak karmaşıklıkları ekler.
  • [FONT=0)Malzeme seçimi: [DÜDÜT:1] Yüksek sıcaklık ekstraksiyon buharı (>400 °C) ürpertici ve oksidasyona karşı dirençli alaşımlar gerektirir.
  • [FONT:0]Maintenance:[Dönetici:[Dönetici:0) Heat exchanger fouling ve korozyon zaman içinde etkinliği azaltır. Peric temizliği ve denetim performansı sürdürmek için gereklidir.

Bu zorluklara rağmen, rejeneratif yem su ısıtması neredeyse tüm büyük enerji santrallerinde standart bir uygulamadır. daha düşük buhar koşullarında faaliyet gösteren Nükleer bitkiler, aynı zamanda yenilenmeden önemli ölçüde faydalanır, genellikle düşük üst sıcaklıklara rağmen% 33'ün üzerinde efficiliğe ulaşır.

Diğer Verimlilik-Improving Techniques ile Karşılaştırma

Rejeneratif yem suyu ısıtması genellikle diğer döngü geliştirmeleri tarafından tamamlanmaktadır. En yaygın şunları içerir:

  • [DÜDÜ:0)Re ısıtma:[Dönelge:[Dönelge:0)))Re ısıtma:[Dönel genişlemeden sonra, buhar tekrar ısıtma için kazana geri gönderilir, sonra daha fazla genişletilir.Re ısıtma, ortalama ısı ek ısı ve dönüşüm ile 4-5% arasında döngü verimliliğini artırır.Eksiyonel olarak toplam kazanç, basit bir döngüye göre% 8-12 olabilir.
  • [FONT:0] Superkkktik ve ultra-süperktik buhar koşulları: Su (22.1 MPa'nın kritik noktası üzerindeki baskılarda çalıştırılan basınçlar, kaynarsiyon faz değişikliğini ortadan kaldırır, rejeneratif ısıtma ile çiftleştirildiğinde, bu döngüler% 47'nin üzerinde efficiliğe ulaşabilir.
  • [FONT:0)Cojenerasyonu (kombine ısı ve güç): ) Bölge ısıtma veya endüstriyel süreçler için buharı enjekte etmek, ancak ticaret-off, yakıt birimlerinde daha az enerji üretimidir.

Yenidenjeneratif ısıtmanın ve yeniden ısının sinerjik olduğunu belirtmek önemlidir.Geçmiş su ısıtmasından gelen sıcaklık artışı, ısı bölümünde gerekli ısıyı azaltır ve tekrar ısı süreci buharı daha yüksek sıcaklıklarda elde etmesine olanak sağlar, daha da yenilenmeyi sağlar.

Çevre ve Ekonomik Faydaları

Rankine döngüsünün verimliliğini doğrudan megawatt saatlik elektrik üretimi için yakıt tüketimi azaltır. Fosil yakıt tesisleri için, bu, CO2'nin daha düşük emisyonları anlamına gelir, SOx, NOx ve katılımcı madde. ABD Enerji Bilgi Yönetimi ABD'de 1percentage-point verimliliğinin arttığını tahmin ediyor.

Ekonomik bir bakış açısıyla, bir bitki 30-40 yıllık çalışma ömrü boyunca yakıt tasarrufu ek sermaye maliyetlerine bağlı olarak.Tarım ısıtıcı sistemleri için geri ödeme süreleri genellikle 2-5 yıl, yakıt fiyatları ve bitki kapasitesi faktörlerine bağlı olarak, yakıt maliyetleri işletme masraflarının hükmedeceği yer alıyor.

[FONT=0)IPCC Altıncı Değerlendirme Raporu[[DÜDÜT:1), enerji sektöründeki sera gazı emisyonlarını azaltmak için yakın vadeli bir strateji olarak termal enerji santral verimliliğini artırmanın önemini vurgulamaktadır. Rejen feedwater ısıtma, bu hedeflere ulaşmak için en sağlam ve kanıtlanmış teknolojilerden biri olarak kalır.

Araştırma, verimliliğin daha da ileri sürülmesine devam ediyor. Aktif gelişim alanı, ısıtıcılar ve türbin bileşenleri için kullanılmaktadır. İleride ultra-sürekkritik çevrimler (A-CUS) gerçek zamanlı olarak 7 °C'ye kadar çalışır. Bu koşullar, ısıtıcılar ve türbin bileşenleri için nikel bazlı süperalloyları gerektirir.

Yoğun güneş enerjisi (CSP) bitkiler, güneş ısısı tarafından yönlendirilen buhar türbinlerini kullanan buharlı su ısıtıcısı, buharlı motorlar öncesinde ısı geçişinin gerekli ısı miktarını azaltır. Benzer şekilde, jeotermal ikili çevrimlerinde organik çalışma sıvıları ile birlikte, rejeneratif yem suyu ısıtma (toplayıcı ısı değişimi) ısıtılır.

Son olarak, ESFLT'nin entegrasyonu:0)termal enerji depolama[Dönetici: Güneş ve atık enerji santralleri, ısı tedarik ve elektrik üretimine karşı çıkmak, daha fazla dağıtım ve genel sistem verimliliğini artırmak için izin verir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Rejeneratif yem su ısıtması modern buharlı enerji santrali tasarımının temel taşıdır.Tükleten alınan yem suyu kullanımı için, ortalama ısı ekinin döngüsüne ek olarak, yakıt tüketimini azaltıp birkaç puanla ısı verimliliği artırmak. Teknik olgun, güvenilir ve maliyet-toaktif, iyi düşünülmüş bir mühendislik temeli ile.Uygulama, uygun sayıda ve tür yem su ısıtıcısı ısıtıcılarını seçmeye bağlıdır, sermaye maliyetlerine karşı termodinamik kazanımlara ve operasyonel karmaşıklığı azaltır.

Enerji nesli veya termal sistem tasarımı ile ilgili herkes için, rejeneratif yem suyu ısıtmanın temel bir anlayışı önemlidir. Sadece ekonomik performansı artırmakla kalmaz, aynı zamanda endüstrinin giderek daha sıkı çevre standartlarını karşılaması için de küresel çabalara olanak sağlar. Küresel olarak, enerji üretimine daha yararlı bir şekilde müdahale eden teknolojiler - fosil, nükleer veya yenilenebilir- hayati önem taşır.