Rankine Siklus Effektiwiteitsverbeteringstegnieke

Stoomkragsentrales is steeds die ruggraat van die totale kragopwekking in die Asiatiske Stille Oseaan. Dus selfs 'n klein verbetering in die vorm van 'n verhoogde effektiwiteit het 'n groot impak op brandstofbesparing en ook 'n vermindering in die uitsetting van broeikasgasse.

Dus een moet nie enige geleentheid mis om maniere en middels te vind om die effektiwiteit van die stoomkragsiklus te verhoog nie.

Die idee agter enige verbetering of modifikasie is om die termiese effektiwiteit van die kragsentrale te verhoog. Dus termiese effektiwiteitverbeteringstegnieke is:

• Deur die gemiddelde temperatuur waarop hitte deur die werklike vloeistof (stoom) in die kondensor afgegee word, te verlaag. (Kondensordruk verlaag)

• Deur die stoomtemperatuur wat die turbine binnekom, te verhoog

Verlaaging van die Kondensordruk

Stoom verlaat die turbine en gaan die kondensor binne as 'n gesatureerde mengsel in lyn met die ooreenstemmende druk van stoom in die kondensor. Die verlaaging van die kondensordruk help altyd om meer netwerk in die turbine te lewer, omdat meer uitspanning van stoom in die turbine moontlik is.

Met die hulp van die T-s diagram kan die effek van die verlaaging van die kondensordruk op die prestasie van die siklus gesien en begryp word.

Positiewe Effekte van die Verlaaging van die Kondensordruk

Om die voordeel van hoër effektiwiteit te benut, moet die Rankine-siklus op 'n lager kondensordruk as atmosferiese normaal bedryf. Maar die grens vir lager kondensordruk word gedefinieer deur die koelwater temperatuur wat ooreenstem met die gesatureerde druk van die area.

In die bostaande T-s diagram kan dit maklik gesien word dat die gekleurde area die toename in netwerk-uitset weens die verlaaging van die kondensordruk van P4 na P4’ is.

Negatiewe Effekte van die Verlaaging van die Kondensordruk

Die effek van die verlaaging van die kondensordruk kom nie sonder neveneffekte nie. Dus die volgende is die skadelike effekte van die verlaaging van die kondensordruk:

• Addisionele hitte-invoer in die ketel as gevolg van 'n verlaagde kondensaat-sirkulasie-temperatuur (effek van laer kondensordruk)

• Met 'n lager kondensordruk neem die moontlikheid toe dat die vochthoudbaarheid van stoom in die finale uitspanningsfase van die turbine toeneem. 'n Vermindering in die droogheidsfraksie van stoom in die latere fases van die turbine is ongewenslik, omdat dit lei tot 'n ligte vermindering in effektiwiteit en erosie van turbineblaaie.

Netto Effekte van die Verlaaging van die Kondensordruk

Die algehele netto effek is meer positief, omdat die toename in hitte-invoer vereiste in die ketel marginaal is, maar die toename in netwerk-uitset is meer as gevolg van die verlaaging van die kondensordruk. Ook word die droogheidsfraksie van die stoom in die latere fases van die turbine nie toegelaat om meer as 10-12% te daal nie.

Superverhitting van Stoom tot Hoër Temperatuur

Superverhitting van stoom is die verskynsel waarin hitte aan die stoom oorgedra word om die stoom by konstante druk in die ketel te superverhit tot 'n hoër temperatuur.

Die gekleurde area in die bostaande T-s diagram wys duidelik die toename in netwerk (3-3’-4’-4) as gevolg van die toename in superverhitte temperatuur van stoom.

Addisionele hitte-invoer in die vorm van energie, verlaat die siklus as werk, d.w.s. die toename in werk-uitset oorskry die addisionele hitte-invoer en hitte-afstoting. Die termiese effektiwiteit van die Rankine-siklus neem toe as gevolg van die toename in stoomtemperatuur.

Positiewe Effekte van die Verhoging van die Stoomtemperatuur

Een wense effek van die verhoging van die stoomtemperatuur is dat dit nie toelaat dat die laaste fase vocht-% van stoom toeneem nie. Hierdie effek kan maklik op die T-s diagram (Fig:2) bo besigtig word.

Negatiewe Effekte van die Verhoging van die Stoomtemperatuur

Die verhoging van die stoomtemperatuur lei tot 'n klein toename in hitte-invoer. Daar is 'n limiet tot watter die stoom gesuperverhit kan word en gebruik kan word in die kragopwekkingsiklus. Hierdie beperkende faktore is verwant aan metallurgiese bewysbaarheid by hoë temperatuur en ekonomiese haalbaarheid.

Tans is die stoomtemperatuur by turbine-ingang in superkritiese kragopwekkingsenhede ongeveer 620oC. Besluit oor enige verdere toename in stoomtemperatuur kan slegs na doorgaande metallurgiese navorsing en evaluering van die koste-impakkiwis geneme word.

Netto Effekte van die Verhoging van die Stoomtemperatuur

Van die T-s diagram (Fig:2) is die netto effek van temperatuurtoename meer positief, omdat die winste van die netwerk-uitset die toename in hitte-invoer en 'n ligte toename in hitte-afstoting oorskry. Dit is dus altyd voordeelig om die stoomtemperatuur te verhoog nadat die betroubaarheid en ekonomiese haalbaarheid geassesseer is.

Verhoging van Keteldruk Met Subkritiese Parameters

Alternatiewe manier om die Rankine-siklus effektiwiteit te verhoog is deur die ketelbedryfsdruk te verhoog en dus in 'n manier verwant met die temperatuur waarop kook in die ketel plaasvind. Dus neem die termiese effektiwiteit van die siklus toe.
Met die hulp van die T-s diagram kan die effek van die verhoging van die keteldruk op die prestasie van die siklus duidelik gesien en begryp word.

As gevolg van die verhoging van die keteldruk, skuif die Rankine-siklus liggies na links soos getoon in Fig:3 op die T-s diagram, en dus kan die volgende daaruit afgelei word:

• Substantiële toename in netwerk, soos getoon in die rooi kleur gekleurde area van die bostaande figuur.

• Aangesien die siklus liggies na links skuif, is daar 'n vermindering in netwerk tydens die uitspanning van stoom in die turbine. (soos getoon in bostaande fig:3 in grijs gekleur.

• Vermindering in die hitte-afstoting na die koelwater in die kondensor.

Dus is die netto-effek 'n merkbare toename in die termiese effektiwiteit van die siklus as gevolg van hierdie maatreëls.

Verhoging van die Keteldruk met Superkritiese Parameters

Om die termiese effektiwiteit van die Rankine-siklus te verhoog, word superkritiese druk in stoomgenerators wat tans gebruik word, aangewend. Wanneer die stoomgenerators bo 22.06Mpa bedryf, word die stoomgenerators superkritiese stoomgenerators genoem en die plant 'n superkritiese kragopwekkingsplant. As gevolg van die hoër bedryfsdrukte is hierdie plante bekend vir hoër effektiwiteit.

Her-verhitting van die Rankine-siklus

Her-verhitting van die Rankine-siklus is om die voordeel van 'n verhoogde siklus effektiwiteit by hoër keteldruk te benut sonder om die vochthoudbaarheid van stoom in die laaste fases van die turbine te kompromitteer.

'N Hoër siklus effektiwiteit is moontlik met her-verhittingsiklus, sonder om die droogheidsfraksie te kompromitteer. Dit is