Uudella höyrytaulukolla lisää tehoa tyhjästä
13.11.2010 00:00

seppo_vihinenSeppo Vihinen

Kun voimalaitoksen raportointijärjestelmään muutetaan uudempi höyrytaulukkokirja, muuttuvat entalpia, entropia ja ominaistilavuus –laskennat. Tämä muuttaa edelleen hyötysuhde ja läpäisylaskentatuloksia. Ovatko tulokset sitten merkittäviä ja millä mittausalueella ne ovat merkittäviä. Millaisilla laitostyypeillä muutos on merkittävä ja kuinka eri tahot kuten laitetoimittajat pyrkivät hyödyntämään tätä.

Tottahan on että voimalaitosyksiköstä saatava sähköteho ei muutu höyrytaulukkokirjapäivityksessä mutta hyötysuhde ja läpäisy muuttuvat. Vertailu vanhoihin tuloksiin ei tällöin ole enää mahdollista.

Ydinvoimalaitosten ajostrategia on kuitenkin mielenkiintoisella tavalla erilainen. Ne ajavat maksimireaktoritehoa (100%) mahdollisimman optimaalisesti. Kuvitteellisen ydinvoimalaitoksen reaktoriteho muuttuu höyrytaulukkokirjaa muutettaessa yksinkertaistettuna seuraavasti; lasketaan höyryteho yhtälöllä Q = Dh * qm. Oletetaan että syöttöveden paine ja lämpötila on 85bar(a) ja 185C  sekä tuorehöyryn paine 70bar(a) ja tätä vastaava kylläinen lämpötila 286C sekä massavirta 1000kg/s.

Vanhemmalla (IAPWS-67) höyrytaulukolla (reaktoritehoksi saadaan 1986MW. Kun reaktoriteho pidetään vakiona ja lasketaan maksimi massavirta uudemman (IAPWS -97) taulukon mukaan saadaan tuorehöyrymäärälle 0.054%:n massavirran lisäys. Luku on pieni, mutta kun ajatellaan että turbiiniin virtaa 1000kg/s höyrymäärä, niin kyse on  yli 0,5kg/s lisäyksestä. Jos yksinkertaistetaan ajatusta hieman ja kuvitellaan että saatu 0,5kg/s kulkee sellaisenaan höyryturbiinin läpi paisuen loppuentalpiaan 2270kJ/kg, saadaan turbiinista noin 250kW suurempi akseliteho. Eli, uudella höyrytaulukolla laskettuna saadaan vakioreaktoritehoa vasten ajaa isompaa massavirtaa joka näkyy suoraan sähkötehossa ja tilipussissa.

Turbiinin suunnittelijat ovat varmasti ottaneet uuden höyrytaulukkokirjan ilolla vastaan. Kuvitellaan että suunnitellun uuden höyryturbiinin korkeapainepesän sisäänmenohöyryn arvot ovat 550C ja 180bar ja ulostulohöyryn arvot vastaavasti 325C ja 40bar. Tällöin hyötysuhteeksi saadaan 89.72% vanhemman höyrytaulukkokirjan mukaan, mutta uudemmalla taulukolla (vastaavilla höyrynarvoilla) 90,25%.  Kohtuullinen parannus samalta koneelta ja näyttää hyvälle tarjouksessa. Sähköä tosin tulee sama määrä sillä kattila on edelleen sama ja turbiinilaitoksen prosessi edelleen muuttumaton. Vai miten on? Myyntimiehen paperilla uuden höyrytaulukkokirjan mukaan lasketun turbiinipesän entalpiapudotus on 3,5kJ/kg suurempi.

Muutos, vaikka se koituukin nyt tietyn tyyppisten laitosten ja suunnittelijoiden eduksi on tietenkin perusteltua. Höyrytaulukkokirjan antamat tulokset eivät ole vain bisnestä, vaan tarkennettuja laskentoja edellisiin versioihin verrattuna. Lisäksi taulukoiden päivityssykli on kuitenkin varsin rauhallinen. Laitoksen elinkaari osuu ehkä yhden tai enintään kahden päivityksen kohdalle, mutta tällöin pitää muutos muistaa huomioida.   

Seppo Vihinen

 

Blogin kirjoittaja Seppo Vihinen on Syncron Techin voimalaitosasiantuntija ja hänellä on vankka voimalaitoskokemus ja asiantuntemus. Sepolla on pitkä kokemus ja hyvä näkemys energian tuotannon haasteista. Sepon tavoittaa parhaiten sähköpostitse osoitteesta:  Sähköpostiosoite on suojattu roskapostiohjelmia vastaan, Javascript-tuen tulee olla päällä nähdäksesi osoitteen .
 

Sinun tulee kirjautua sivulle kommentoidaksesi blogeja!
Kirjaudu tästä! Jos et vielä ole hankkinut tunnusta, rekisteröidy tästä.