বাষ্প শক্তি উৎপাদন সুবিধাগুলি এখনও এশিয়া প্যাসিফিক অঞ্চলের মোট শক্তি উৎপাদন এর প্রধান ভিত্তি। তাই দক্ষতা বৃদ্ধির আকারে এমন ছোট একটি উন্নতি করলেও তা জ্বালানী সংরক্ষণে এবং গ্রীনহাউস গ্যাসের উत্সর্গের হ্রাসে একটি অবিশ্বাস্য প্রভাব ফেলে।
তাই কোনও সুযোগ থেকে বাষ্প শক্তি চক্রের দক্ষতা বৃদ্ধির উপায় খুঁজে পেতে হবে না।
কোনও উন্নতি বা পরিবর্তনের পেছনে প্রধান ধারণা হল শক্তি উৎপাদন সুবিধা এর তাপীয় দক্ষতা বৃদ্ধি করা। তাই তাপীয় দক্ষতা উন্নয়ন কৌশলগুলি হল:
কাজের তরল (বাষ্প) থেকে তাপ বর্জনের গড় তাপমাত্রা হ্রাস করে (কনডেন্সার চাপ হ্রাস করে)।
টারবাইনে প্রবেশকালীন বাষ্পের তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে
বাষ্প টারবাইন থেকে বেরিয়ে যায় এবং কনডেন্সারে প্রবেশ করে, যা কনডেন্সারের বাষ্পের অনুরূপ চাপের সাথে একটি সিঙ্গুলেট মিশ্রণ হিসাবে থাকে। কনডেন্সার চাপ হ্রাস করা সবসময় টারবাইনে বেশি নেটওয়ার্ক দেওয়ার সাহায্য করে, কারণ টারবাইনে বাষ্পের বেশি প্রসারণ সম্ভব।
T-s ডায়াগ্রামের সাহায্যে, কনডেন্সার চাপ হ্রাস করার ফলে চক্রের কার্যক্ষমতার প্রভাব দেখা যায় এবং বোঝা যায়।
আরও উচ্চ দক্ষতা পেতে, Rankine Cycle সাধারণত বায়ুমণ্ডলীয় চাপের নিচে কনডেন্সার চাপে চলতে হয়। কিন্তু কনডেন্সার-চাপের সীমা কোলিং ওয়াটার তাপমাত্রার সাথে সম্পর্কিত, যা এলাকার স্যাচুরেশন-চাপের সাথে সম্পর্কিত।
উপরের T-s ডায়াগ্রামে সহজেই দেখা যায় যে, রঙিন এলাকাটি হল কনডেন্সার চাপ P4 থেকে P4’ পর্যন্ত হ্রাস করার ফলে নেট কাজের বৃদ্ধি।
কনডেন্সার-চাপ হ্রাস করার প্রভাব কোনও দুষ্প্রভাব ছাড়া আসে না। তাই নিম্নলিখিত হল কনডেন্সার চাপ হ্রাস করার অনুকূল প্রভাবগুলি:
বাষ্প কনডেন্সারে প্রবেশের সময় কনডেন্সেট পুনর্চালন তাপমাত্রা হ্রাস পাওয়ার ফলে বয়লারে অতিরিক্ত তাপ ইনপুট (কনডেন্সার চাপ হ্রাসের প্রভাব)
কনডেন্সার চাপ হ্রাস করলে টারবাইনের শেষ প্রসারণ পর্যায়ে বাষ্পের আর্দ্রতা বৃদ্ধির সম্ভাবনা বৃদ্ধি পায়। টারবাইনের পরবর্তী পর্যায়ে বাষ্পের ড্রাইনেস ফ্র্যাকশন হ্রাস অনুচিত, কারণ এটি দক্ষতার হ্রাস এবং টারবাইন ব্লেডের ক্ষয় ঘটায়।
সমগ্র নেট প্রভাব ইতিবাচক দিকে বেশি, কারণ বয়লারে তাপ ইনপুটের বৃদ্ধি ক্ষুদ্র হলেও, কনডেন্সার চাপ হ্রাসের ফলে নেট কাজের বৃদ্ধি বেশি। টারবাইনের পরবর্তী পর্যায়ে বাষ্পের ড্রাইনেস ফ্র্যাকশন 10-12% এর নিচে হ্রাস করা হয় না।
বাষ্পের সুপারহিটিং হল এমন একটি ঘটনা যেখানে বাষ্পে তাপ স্থানান্তর করা হয় এবং বয়লারে চাপ ধ্রুব রাখে এবং বাষ্পকে উচ্চতর তাপমাত্রায় সুপারহিট করা হয়।
উপরের T-s ডায়াগ্রামে ছায়াযুক্ত এলাকাটি স্পষ্টভাবে দেখায় যে, বাষ্পের সুপারহিট তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে নেট কাজ (3-3’-4’-4) বৃদ্ধি পেয়েছে।
অতিরিক্ত তাপ ইনপুট আকারে শক্তি চক্র থেকে কাজ হিসাবে বেরিয়ে আসে, অর্থাৎ কাজের উত্পাদনের বৃদ্ধি অতিরিক্ত তাপ ইনপুট এবং তাপ বর্জনকে ছাড়িয়ে যায়। বাষ্পের তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে Rankine চক্রের তাপীয় দক্ষতা বৃদ্ধি পায়।
বাষ্পের তাপমাত্রা বৃদ্ধির একটি উত্তম প্রভাব হল এটি টারবাইনের শেষ পর্যায়ে বাষ্পের আর্দ্রতা শতাংশ বৃদ্ধি করতে দেয় না। এই প্রভাবটি উপরের T-s ডায়াগ্রাম (ফিগ: 2) থেকে সহজেই দেখা যায়।
বাষ্পের তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে তাপ ইনপুটে ছোট বৃদ্ধি ঘটে। বাষ্পকে কতটা সুপারহিট করা যায় তার সীমা রয়েছে এবং শক্তি চক্রে ব্যবহার করা যায়। এই সীমাবদ্ধ কারণগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় ধাতুগত প্রমাণিততা এবং অর্থনৈতিক সম্ভাবনার সাথে সম্পর্কিত।
বর্তমানে সুপারক্রিটিকাল শক্তি উৎপাদন ইউনিটগুলিতে, টারবাইনের প্রবেশদ্বারে বাষ্পের তাপমাত্রা প্রায় 620oC। বাষ্পের তাপমাত্রা আরও বৃদ্ধির সিদ্ধান্ত কেবল ধাতুগত অনুসন্ধান এবং খরচের মূল্যায়ন করার পরেই সুনিশ্চিতভাবে নেওয়া যায়।
T-s ডায়াগ্রাম (ফিগ: 2) থেকে তাপমাত্রা বৃদ্ধির নেট প্রভাব ইতিবাচক দিকে বেশি, কারণ নেটওয়ার্ক উত্পাদনের লাভ তাপ ইনপুট এবং তাপ বর্জনের ক্ষুদ্র বৃদ্ধির চেয়ে বেশি। তাই বিশ্বস্ততা এবং অর্থনৈতিক সম্ভাবনা মূল্যায়ন করার পরে বাষ্পের তাপমাত্রা বৃদ্ধি করা সবসময় উপকারী।
