NO146607B - Fremgangsmaate for fremstilling av gelatin - Google Patents

Description

Flerstoffsystem for varmekraftverk.

Foreliggende oppfinnelse angår et flerstoffsystem for

varmekraftverk for rasjonell utnyttelse av kaldlufttemperaturer.

Som kjent anvendes ved fremstilling av elektrisk energi

av varmeenergi kombinerte kretslop som arbeider med to medier. Det lavere trinn utgjores i dette tilfelle uten unntagelse av et vann-darapkretslbp, mens det:hoyere trinn dannes av kretslopet av et annet medium. Hensikten med slik utformede dobbelte kretslop er en for-bedring av den termiske virkningsgrad. Det er nemlig kjent at virkningsgraden ved omvandling av varmeenergi til mekanisk arbeide er desto storre jo mindre gjennomsnittstemperaturen for varmeuttaket fra kretslopet er, og jo hoyere gjennomsnittstemperaturen for var-metilfdrselen er. Varmeuttakets gjennomsnittstemperatur er lavest når varmeuttaket foregår isotermisk ved en laveste temperatur som for ovrig bestemmes av de ytre atmosfæriske forhold (fremfor alt

av temperaturen og mengden av det kjblevann som står til disposi-sjon) . Med isotermisk menes her ved konstant temperatur. Den siste betingelse er ved vanndampkretslop sikret uten spesielle forholds-regler, da varmeuttaket i kondensatoren for en vanndampturbin foregår isotermisk og den i kondensatoren opptredende temperatur (ved

hvilken det isotermiske varmeuttak finner sted) under de gitte forhold er lavest. Derimot holder varmetilforselens gjennomsnittstemperatur seg ved vanndampkretslop langt under en grenseverdi som er bestemt av det anvendte materiales varmefasthet. Denne grenseverdi oppnås nemlig ved vanndampkretslop bare på et eneste punkt, nemlig ved slutten av overhetningen. Den samlede varmetilforsel foregår

derimot ved en temperatur som til å begynne med litt etter litt tiltar fra fodevannstemperatur til metningstemperatur, deretter under fordampningen ved (konstant) metningstemperatur og etterpå

i overheteren ved en temperatur som litt etter litt igjen tiltar fra metningstemperaturen til overhetningens sluttemperatur. Således holder varmetilforselens gjennomsnittstemperatur seg nodvendigvis vesentlig under den i systemet oppnådde maksimaltemperatur. Som folge av dette oppnås ved et vanndampkretslop med hensyn til var-metilf orselens gjennomsnittstemperatur ingen god termisk virkningsgrad.

Der er således oppstått behov for et system, hvor varme-tilf orselens gjennomsnittstemperatur så vidt mulig foregår ved en maksimaltemperatur som kan tillates ved det anvendte materiales varmefasthet. Det er i denne forbindelse foreslått å anvende et medium hvis kritiske punkt ligger vesentlig over den grenseverdi som er gitt ved materialets varmefasthet, hvorved den varmemengde som skal tilfores blir tilfort medgitt i form av fordampningsvarme, dvs. isotermisk. Som et medium av denne art kan f.eks. nevnes kvikksblv, hvis kritiske punkt ligger vesentlig over 1000°C og som f.eks. ved en temperatur på 500°C fremdeles koker ved et trykk på omkring 10 at.

Entropi-temperatur-diagrammet for et kjent kombinert system av kvikksolv og vanndamp av den beskrevne art er vist på fig. 1. Vanndampkretslopet utgjor lavtrykkstrinnet med isotermisk varmeuttak, da et isotermisk varmeuttak ved hjelp av kvikksolyet av praktiske grunner ikke kan sikres. Prinsippielt ble riktig nok også kvikksblvdampen kondensert ved en konstant temperatur. Imidlertid ville kvikksolvet i det temperaturområde som bestemmes av atmosfæren kondenseres ved et såvidt lavt trykk at dette teknisk ikke kan skaffes. Således vil kvikksolvet ved en temperatur på 30°C f.eks. kondenseres ved et trykk på I/760O att (absolutt at-mosfære), dvs. ved et trykk som da bare kan skaffes ved hjelp av laboratoriumsapparater. Derimot sikrer en kombinasjon av de to kretslop henholdsvis deres medier en termisk feilfri losning såvel i hoytrykkstrinnet som i lavtrykkstrinnet.

Enskjont den beskrevne kombinasjon av to kretslop mulig-gjor en utnyttelse av en ved materialets varmefasthet tillatt mak-simalverdi, er denne kombinasjon uegnet for losning av de problemer som i den seneste tid oppstår ved bygging av varmekraftverk.

På dette område har nemlig den senere utvikling brakt frem den såkalte "luftkondensering", hvorved den i dampkraftverkenes kondensatorer frigjorte varmemengde ikke trekkes ut ved hjelp av kjblevann, men ved hjelp av ytre atmosfærisk luft. På den annen side tilstrebes ved bygging av dampturbiner innføringen av hbyest mulige enhetsytelser, som for tiden allerede ligger i et område på 500 til 600 MW og i nær fremtid sannsynligvis vil bli enda hbyere. Mens nemlig avkjbling av kondensatorene for dampturbiner med kjblevann selv ved kaldeste værforhold hbyden kan finne sted ved en temperatur på noe over 0° (i praksis holdes kjblevannstemperaturen rikelig over frysepunktet, hvilket også er påkrevet av grunner som skal forklares), kunne ved luftkondensasjon prinsippielt tillates vesentlig lavere kondensasjonstemperaturer. Nedsettelsen av kjblevannstemperaturen til verdier på under 0°C hindres imidlertid ikke bare ved faren for frysing av vannet ved slike lave temperaturer, hvorved kjblevannet ikke ville kunne sirkuleres, men fremfor alt av den omstendighet at ytterst lave temperaturer allerede forer til vakuumverdier som i praksis ikke ville kunne holdes i kondensatorene .

Til dette kommer at dampens spesifikke volum ved slike lave trykk tiltar så sterkt, at dampens utgangstap selv ved de av hensyn til fastheten tillatte stbrste lengder på turbinskovlene ville bli uholdbart hbye. Okningen av utgangstapene ville overstige bkningen av varmefallet som er betinget ved kondensatortrykkets reduksjon henholdsvis den reduserte kondenseringstemperatur. Når alt kommer til alt betyr dette en reduksjon av virkningsgraden.

Med hensyn til de beskrevne omstendigheter er det for tiden helt vanlig ved en turbin for en ytelse i stbrrelsesorden på 100 MW å bestemme det anvendelige minstetrykk for kondensasjonen til 0,02 att. Denne verdi kan naturligvis ved stbrre enhetsytelser ikke lenger holdes, fordi volumet av den gjennomstrømmende damp tiltar på en slik måte at selv ved de storste tillatte skovle-lengder ville utgangstapene være forholdsvis meget stdrre.

Enskjbnt der ved luftkondensering ifdlge dette prinsippielt sogar kunne holdes en kondenseringstemperatur på -30°C, kunne dette ved hittil kjente flerstoffsystemer på grunn av de nevnte årsaker ikke virkeliggjøres.

Hensikten med oppfinnelsen er å eliminere disse ulemper og å skaffe et flerstoffsystem, hvor vilkårlig lave kondensasjonstemperaturer kan innstilles henholdsvis hvor de i hvert tilfelle laveste temperaturer i atmosfæren selv ved enheter på mer enn 500 til 600 MW kan utnyttes, uten at de ved kjente systemer forekommende vanskeligheter ville opptre, hvorved der også oppnås en rekke ytterligere tekniske fordeler. Dette oppnås ifdlge oppfinnelsen ved at for oppnåelse av kondenseringstemperaturer lavere enn frysepunktet for vann er en luftkjdlt kondensatoranordning innrettet for tilbakekjoling av det stoff som under de ovenfor angitte betingelser ikke kan fryse.

Oppfinnelsen skal i det folgende forklares nærmere under henvisning til tegningene som illustrerer et tostoffsystem ifolge oppfinnelsen og viser på fig. 2 et entropi-temperatur-diagram og på fig. 3 et koplingsskjema.

Ifdlge oppfinnelsen består hdytrykkstrinnet i det som eksempel viste tostoffsystem ifdlge oppfinnelsen av et vanndampkretslop, ovenfor hvilket der prinsippielt også kunne være anordnet et overste tredje kretslop, f.eks. et kvikksolvkretsldp. Lavtrykkstrinnet dannes ved hjelp av kretslopet av et medium hvis kritiske punkt ligger lavere enn vannets, slik at selv i et temperaturområde på ca. -30 til -40°C overstiger metningstrykket ved denne temperatur et trykk på 0,05 att. De såkalte "kalde damper" (ammoniakk, carbondioxyd, forskjellige freonforbindelser osv.) er vanligvis av denne art, og har dessuten den store fordel at deres spesifikke dampvolum er meget lite selv ved de forekommende lave temperatur-nivåer, slik at der sammenlignet med anvendelsen av vanndamp oppnås uforholdsmessig små turbindimensjoner.

Systemets oppbygging og virkemåte kan under henvisning til fig. 3 beskrives på folgende måte: Vanndamp fremstilles i en kjele 1 og tilfores en vanndampturbin 2. Den i turbinen ekspanderte damp kommer deretter inn i en etter turbinen 2 koplet varmeutveksler 3> hvor vanndampen kondenseres ved et trykk som hvis mulig er hoyere enn 1 att. Derved bortfaller på den ene side enhver innretning så som vakuumpumper,

deres kondensatorer osv., som ville vært påkrevet for fremstilling av et vakuum. På den annen side fåes dimensjoner av vanndampturbi-

nen og utgangstap for dampen som selv ved enhetsytelser som ligger vesentlig hoyere enn 500 til 600 MW ligger innenfor antagelige grenser.

I varmeutveksleren 3 bevirkes varmeuttaket ved hjelp av fordampning av en kald damp, i det viste eksempel ved hjelp av ammoniakk, hvorved fordampningen foregår ved et temperaturnivå som ligger så meget lavere enn avdamptemperaturen som er nodvendig for varmeovergangen. De ammoniakkdamper som dannes i varmeutveksleren

.ekspanderes deretter i en til dette formål bygget ammoniakkdamp-

turbin 4 fra fordampningstemperaturens tilhdrende metningstrykk til et trykk som er bestemt ved den kondensasjonstemperatur som opp-

trer i en luftkondensator i avhengighet av den respektive ytre lufttemperatur. Hvis vanndampen ved slutten av ekspansjonen frem-

deles ville være i overhetet tilstand, kunne naturligvis også ut-tagningen av overhetningsvarmen foregå ved hjelp av en tilsvarende overhetning av ammoniakken.

De ammoniakkdamper som unnviker fra ammoniakkdampturbinen

4 fores deretter til en luftkjdlt ammoniakkondensator 5. Den kon-denserte flytende ammoniakk fores tilbake til varmeutveksleren 3

ved hjelp av en egnet ammoniakkfddepumpe 6. Da ammoniakkdampens trykk selv ved en kondenseringstemperatur på f.eks. -30°C er hoyere enn 1 att, er det ikke påkrevet med noen vakuuminnretning, hvorved en forurensning av luften er utelukket såvel når det gjelder vann-dampdelen som også når det gjelder ammoniakkdelen. Ammoniakkdam-

pens spesifikke volum er i dette tilfelle flere hundre ganger mindre enn det spesifikke volum for en ved samme temperatur mettet vann-

damp. Som folge derav er også ammoniakkdampturbinens volum rundt regnet to stdrrelsesordener mindre enn volumet for en vanndamptur-

bin med samme ytelsesevne, selv når der tas hensyn til at ammoniakk-dampen ved samme temperaturforskjeller har et varmefall som er ca.

3 ganger mindre.

På denne måte forer erstatningen av lavtrykkstrinnets vanndampturbin med en ammoniakkdampturbin til en turbin hvis volum med hensyn til størrelsesorden er redusert til en hundredel. Det kan med andre ord i systemets lavtrykkstrinn anordnes en turbin hvis utldpstverrsnitt er hdyst 1/10 av utldpstverrsnittet på en for samme temperaturnivå bygget vanndampturbin med samme ytelse. I praksis betyr dette at ifdlge oppfinnelsen kan lavtrykksdelen i en vanndampturbin som danner den stdrste hindring for en forhoy-else av enhetsytelsen sjaltes ut. Med hensyn til denne omstendighet er fdlgelig anvendelsen av systemet ifdlge oppfinnelsen ikke bare mulig ved luftkondensering, men kan også være begrunnet ved vannkjdling, fordi på den ene side når det gjelder størrelsesor-denen er en mindre turbin mer rasjonell og på den annen side kan enhetsytelsen okes.

Ved luftkondensering forsvinner ved koplingen ifdlge oppfinnelsen for et flerstoffsystem naturligvis også enhver fare for frostskader, slik at innretninger som ved luftkondensatoren på vanndampturbiner var uunngåelige av hensyn til forebyggelse av frostskader, i dette tilfelle uten unntagelser bortfaller.

Claims (1)

1. Flerstoffvarmekraftverk for utnyttelse av lave lufttempe-raturer, bestående av minst to, over en varmeutveksler (3) sammen-koplede trinn som hvert inneholder en kraftmaskin (2 henholdsvis 4), idet stoffet i det laveste trinn har en lavere kritisk temperatur enn vann og selv ved den kaldeste omgivende temperatur på jorden ikke kan fryse, mens det i det hdyeste trinn er anordnet en damp-kjele (1) for fremstilling av damp av stoffet i dette trinn, karakterisert ved at for oppnåelse av kondenseringstemperaturer lavere enn frysepunktet for vann er en luftkjolt kon-dens at or anordning (5) innrettet for tilbakekjoling av det stoff som under de ovenfor angitte betingelser ikke kan fryse.