PL409415A1 - Obieg siłowni cieplnej na parametry nadkrytyczne z regeneratorem pełniącym funkcję wytwornicy pary, zwłaszcza dla tzw. suchych czynników roboczych - Google Patents

Abstract

Obieg siłowni cieplnej na parametry nadkrytyczne z regeneratorem pełniącym funkcję wytwornicy pary, zwłaszcza dla tzw. "suchych" czynników roboczych składa się z: ekspandera (np. turbiny) napędzającego generator elektryczny, skraplacza, pompy obiegowej, podgrzewacza wysokotemperaturowego, wytwornicy pary/regeneratora, a istota układu polega na tym, że ciepło przegrzania czynnika wypływającego z ekspandera wykorzystuje się w regeneratorze do podgrzewania czynnika za pompą do maksymalnie wysokiej możliwej do uzyskania temperatury (limitowanej temperaturą czynnika wypływającego z ekspandera), a następnie para jest dalej podgrzewana dzięki ciepłu ze źródeł zewnętrznych w wymienniku wysokotemperaturowym, a proces sprężania czynnika odbywa się w pompie do ciśnienia nadkrytycznego dla danego czynnika roboczego. Pompa zasilająca (obiegowa) (IV) zwiększa ciśnienie cieczy roboczej do wartości nadkrytycznej i podaje ją do regeneratora/wytwornicy pary (VI), gdzie kosztem ciepła odbieranego od przegrzanej pary czynnika roboczego (który już przepracował w ekspanderze) następuje proces podgrzewania czynnika roboczego o ciśnieniu nadkrytycznym. Para z wytwornicy (VI) kierowana jest do wymiennika wysokotemperaturowego V, gdzie zwiększa się jej temperatura kosztem ciepła przekazanego od czynnika grzewczego (np. spalin). Po wyjściu z wymiennika wysokotemperaturowego V czynnik dopływa do ekspandera I (np. turbiny), gdzie ekspanduje i oddaje przy tym moc do napędu generatora elektrycznego (II). Następnie czynnik roboczy dopływa do regeneratora/wytwornicy pary (VI), w którym oddaje swoje ciepło do podgrzewania czynnika roboczego. Z regeneratora (VI) czynnik wpływa do skraplacza (III) i wykrapla się, a powstałe skropliny dopływają do pompy (IV) i cykl się powtarza. Istota obiegu polega na tym, że ciepło dostarczane jest do układu w zakresie wysokich temperatur (w wymienniku wysokotemperaturowym), oddawanie ciepła z obiegu odbywa się w skraplaczu przy niskiej temperaturze, przy czym przyrost ciśnienia czynnika roboczego odbywa się w pompie, co wymaga stosunkowo niedużej pracy sprężania. W stosunku do stosowanych wcześniej obiegów rozszerzono funkcję regeneratora, który pełni rolę wytwornicy pary o wysokich parametrach, a nie tylko funkcję podgrzewacza, jak w stosowanych do tej pory rozwiązaniach. Podniesiono także wartości temperatury początkowej i ciśnienia początkowego wyraźnie powyżej obecnie stosowanego zakresu. To umożliwiło wykorzystanie ciepła przegrzania czynnika, który przepracował uprzednio w ekspanderze, szczególnie dla tzw. czynników suchych. Dzięki tym zabiegom obieg odznacza się znacznie wyższą sprawnością od stosowanych obecnie obiegów turbinowych.