Verdens Elektrisitetsproduksjon

Transkript

1 Verdens Elektrisitetsproduksjon 2010: Kull: 42.2% Naturgass: 20.4% Fornybare: 19.4% Atomkraft: 13.6% Andre: 4.4% 8-1

2 Elektrisitetsproduksjon i andre Land Norge: 98-99% fra Vannkraft USA Frankrike 8-2

3 Den idealiserte Carnot-syklusen Repetisjon fra Kap

4 Carnot type Dampkraftsyklus Repetisjon fra Kap. 5 Virkningsgrad: η C = 1 T C / T H 8-4

5 4 delsystemer i typisk Dampkraftanlegg 8-5

6 Den sentrale Dampsyklusen 4 trinn i Syklus 1-2 : Ekspansjon 2-3 : Kondensasjon 3-4 : Kompresjon 4-1 : Fordamping Netto Arbeid ut: W t W p Netto Varme inn: Q in Q out 8-6

7 Trykket i Dampkjel og Kondenser Carnot Virkningsgrad: η = 1 C T T L H Termisk T Virkningsgrad: ηideal = 1 T out in 8-7

8 Sammenlikner Carnot og Rankine Syklus Adiabatisk Flammetemperatur Røykgassprofil må gi tilstrekkelig ΔT (T AF fåes av luft/fuel) Mengde brensel gitt av valgt ΔT Carnot har høyere virkningsgrad Rankine produserer mer arbeid (se areal) for samme brenselmengde 8-8

9 Irreversibiliteter i Turbin og Pumpe 8-9

10 Superheat og Reheat 8-10

11 Regenerative Rankine Syklus med Åpen Matevannsforvarmer 8-11

12 Regenerative Rankine Syklus med Lukket Matevannsforvarmer 8-12

13 Regenerative Rankine Syklus med Flere Matevannsforvarmere 8-13

14 Binære Rankine Sykluser 8-14

15 Basic Principle for Combined Cycle Plant 10% Ref.: Olav Bolland Air 100% 30% 20% 40% 8-15

16 Combined Cycle Power Plant Power Production only P 57 η = = = 57% E 100 Heat & Power Production P + Q η = = = E 100 P 48.5 η = = = 48.5% E % Ref.: Olav Bolland 8-16

17 Effekten av Regenerativ Matevannsforvarming s 8 Ex

18 Effekten av Regenerativ Matevannsforvarming Først: Uten slik Matevannsforvarming Tilstand 1: p = 80 bar, T = 480ºC, altså overhetet damp, tabell A-4 h 1 = kj/kg, s 1 = kj/kgk Tilstand 8s: p = 0.08 bar, s 8s = s 1 = kj/kgk, tofase, tabell A-3 Interpolerer mellom s f = kj/kgk og s g = kj/kgk for å finne dampkvaliteten: x = Entalpien finnes da ved tilsvarende vekting mellom h f = kj/kg og h g = kj/kg, resultat: h 8s = kj/kg Tilstand 8: Benytter isentropisk virkningsgrad på 85% til å finne virkelig punkt 8 sin entalpi, resultat: h 8 = kj/kg Tilstand 4: p = 0.08 bar, mettet væske, tabell A-3 gir ved direkte avlesning: h 4 = h f = kj/kg og s 4 = s f = kj/kgk 8-18

19 Effekten av Regenerativ Matevannsforvarming Først: Uten slik Matevannsforvarming Tilstand 9: p = 80 bar, isentropisk pumpe som gir s 9 = s 4 = kj/kgk Interpolerer dobbelt ved å finne ut hvor s-verdien ligger for hhv. 75 bar og 100 bar i tabell A-5 (komprimert/underkjølt væske). Kan uttrykkes som fraksjoner mellom 40 og 80ºC som gir: Ved 75 bar: frac 1 = , ved 100 bar: frac 2 = Entalpiverdiene ved de to trykkene beregnes nå fra verdiene for entalpi ved hhv 40 og 80ºC til å være: h 75 = kj/kg og h 100 = kj/kg. Interpolerer til slutt mellom 75 og 100 bar for å finne entalpien ved 80 bar: h 9 = kj/kg. Spesifikt pumpearbeid: h 9 h 4 = = 8.4 kj/kg Spesifikt turbinarbeid: h 1 h 8 = = kj/kg Spesifikk varmetilførsel kjel: h 1 h 9 = = kj/kg 8-19

20 Effekten av Regenerativ Matevannsforvarming Sammenlikner nå virkningsgrader med/uten Uten Regenerativ Matevannsforvarming: η = ( ) / = = 33.7% Med Regenerativ Matevannsforvarming: Detaljer i M&S, Eksempel 8.5, side (5. utgave): Spesifikt pumpearbeid (2 pumper): 8.7 kj/kg Spesifikt turbinarbeid: kj/kg Spesifikk varmetilførsel kjel: kj/kg η = ( ) / = = 36.9% 8-20