Mga Teknik sa Pagpahimbulot sa Efiksiya sa Siklo ni Rankine
Ang mga power plant na gumagamit ng steam ay patuloy na ang backbone ng kabuuang pag-generate ng kuryente sa rehiyon ng Asya Pasipiko. Kaya, kahit maliit na pagpapabuti sa anyo ng pagtaas ng efisiensiya ay may napakalaking epekto sa pag-save ng fuel at sa pagbawas ng paglabas ng greenhouse gases.
Kaya, hindi dapat mawalan ng oportunidad upang makahanap ng mga paraan at pamaara upang mapataas ang efisiensiya ng siklo ng steam power.
Ang ideya sa bawat pagpapabuti o pagbabago ay upang mapataas ang thermal efficiency ng power plant. Kaya, ang mga teknik sa pagpapabuti ng thermal efficiency ay:
Sa pamamagitan ng pagbaba ng average na temperatura kung saan inilalabas ang init mula sa working fluid (steam) sa condenser. (Paggababa ng Pressure ng Condenser)
Sa pamamagitan ng pagtaas ng temperatura ng steam na pumapasok sa turbine
Paggababa ng Pressure ng Condenser
Ang steam ay lumalabas sa turbine at pumapasok sa condenser bilang isang saturated mixture na naka-align sa katugon na pressure ng steam sa condenser. Ang pagbaba ng pressure ng condenser ay laging nakakatulong sa pag-deliver ng mas maraming network sa turbine dahil mas maraming expansion ng steam sa turbine ang posible.
Sa tulong ng T-s diagram, maaaring makita at maintindihan ang epekto ng pagbaba ng pressure ng condenser sa performance ng siklo.
Mga Positibong Epekto ng Paggababa ng Pressure ng Condenser
Upang makamit ang mas mataas na efisiensiya, ang Rankine Cycle ay kailangang mag-operate sa mas mababang pressure ng condenser, karaniwang mas mababa sa atmospheric. Pero ang limitasyon para sa mas mababang pressure ng condenser ay inilalarawan ng temperatura ng cooling water na naka-correspond sa saturation-pressure ng lugar.
Sa itaas na T-s diagram, maaaring madaling makita na ang kulay na area ay ang pagtaas ng net work output dahil sa pagbaba ng pressure ng condenser mula P4 hanggang P4’.
Mga Negatibong Epekto ng Paggababa ng Pressure ng Condenser
Ang epekto ng pagbaba ng pressure ng condenser ay hindi walang anumang side effects. Kaya, ang mga sumusunod ang mga negatibong epekto ng pagbaba ng pressure ng condenser:
Additional heat input sa boiler dahil sa pagbaba ng temperature ng condensate re-circulation (epekto ng mas mababang pressure ng condenser)
Sa mas mababang pressure ng condenser, ang posibilidad ng pagtaas ng moisture content sa steam sa final expansion stage ng turbine ay tumataas. Ang pagbaba ng dryness fraction ng steam sa huling yugto ng turbine ay hindi desirableng resulta nito ang kaunti-kaunting pagbaba ng efisiensiya at erosion ng blades ng turbine.
Kabuuang Epekto ng Paggababa ng Pressure ng Condenser
Ang kabuuang epekto ay mas positibo, dahil ang pagtaas ng heat input requirement sa boiler ay marginal pero ang pagtaas ng net work output ay mas malaki dahil sa pagbaba ng pressure ng condenser. Bukod dito, ang dryness fraction ng steam sa huling yugto ng turbine ay hindi pinapayagan na bumaba higit sa 10-12%.
Pagpapainit ng Steam sa Mas Mataas na Temperatura
Ang superheating ng steam ay ang phenomenon kung saan ang init ay inililipat sa steam upang i-superheat ito sa mas mataas na temperatura habang pinapanatili ang constant pressure sa boiler.
Ang shaded area sa itaas na T-s diagram ay nagpapakita ng pagtaas ng net work (3-3’-4’-4) dahil sa pagtaas ng superheat temperature ng steam.
Ang additional heat input sa anyo ng energy, lumalabas sa cycle bilang work, kaya ang pagtaas ng work output ay lumampas sa additional heat input at heat rejection. Ang thermal efficiency ng siklo ni Rankine ay tumataas dahil sa pagtaas ng temperatura ng steam.
Mga Positibong Epekto ng Pagtaas ng Temperatura ng Steam
Isang desirableng epekto ng pagtaas ng temperatura ng steam ay hindi ito nagpapayabas sa last stage moisture % ng steam. Ang epekto na ito ay maaaring madaling makita sa T-s diagram (Fig:2) sa itaas.
Mga Negatibong Epekto ng Pagtaas ng Temperatura ng Steam
Ang pagtaas ng temperatura ng steam ay nagresulta sa kaunti-kaunting pagtaas ng heat input. May limitasyon sa kung hanggang saan ang steam ay maaaring i-superheat at gamitin sa power cycle. Ang mga limitasyong ito ay may kinalaman sa metallurgical proveness sa mataas na temperatura at economic viability.
Ngayon, sa mga supercritical power generating units, ang temperatura ng steam sa inlet ng turbine ay humigit-kumulang 620oC. Ang desisyon tungkol sa anumang pagtaas pa ng temperatura ng steam ay maaaring ma-decide lamang matapos ang pag-evaluate ng metallurgical due diligence at cost-implications.
Kabuuang Epekto ng Pagtaas ng Temperatura ng Steam
Mula sa T-s diagram (Fig:2), ang kabuuang epekto ng pagtaas ng temperatura ay mas positibo, dahil ang gain mula sa network output ay lumampas sa pagtaas ng heat input at kaunti-kaunting pagtaas ng heat rejection. Kaya, ito ay palaging benepisyoso na itaas ang temperatura ng steam pagkatapos ng assessment ng reliability at economic viability.
Pinagtaasan ang Pressure ng Boiler sa Sub-Critical Parameters
Alternatibong paraan upang mapataas ang efisiensiya ng siklo ni Rankine ay sa pamamagitan ng pagtaas ng operating pressure ng boiler at sa paraang ito may kaugnayan sa temperatura kung saan ang boiling ay nangyayari sa boiler. Kaya, ang thermal efficiency ng siklo ay tumataas.
Sa tulong ng T-s diagram, maaaring malinaw na makita at maintindihan ang epekto ng pagtaas ng pressure ng boiler sa performance ng siklo.
Dahil sa pagtaas ng pressure ng boiler, ang siklo ni Rankine ay humihila pa sa kaliwa tulad ng ipinapakita sa Fig:3 sa T-s diagram, at maaaring ma-conclude ang mga sumusunod:
Substantial na pagtaas ng net-work, tulad ng ipinapakita sa pink color shaded area sa itaas na figure.
Bilang ang siklo ay humihila pa sa kaliwa, may pagbaba ng net work sa panahon ng expansion ng steam sa turbine. (tulad ng ipinapakita sa itaas na fig:3 shaded sa gray color.
Reduction sa heat-rejection sa cooling water sa condenser.
Kaya, ang kabuuang epekto ay marked na pagtaas ng thermal efficiency ng siklo dahil sa mga ito.
Pinagtaasan ang Pressure ng Boiler sa Super-Critical Parameters
Upang mapataas ang thermal efficiency ng siklo ni Rankine, ang super-critical pressure ay ginagamit sa mga steam-generator na ginagamit ngayon. Kapag ang steam generators ay gumagana sa itaas ng 22.06Mpa, tinatawag na silang super-critical steam-generators at ang planta ay tinatawag na super-critical power generation plant. Dahil sa mas mataas na operating pressures, ang mga planta na ito ay kilala sa pagbibigay ng mas mataas na efisiensiya.
Re-Heat Rankine Cycle
Re-Heat Rankine cycle ay para sa pagkuha ng benepisyo ng mas mataas na efisiensiya ng siklo sa mas mataas na pressure ng boiler nang hindi kompromiso ang moisture content ng steam sa huling yugto ng turbine.
Mas mataas na efisiensiya ng siklo ay posible sa re-heating cycle na hindi nagkompromiso sa dryness fraction. Ito ay posible sa pamamagitan ng pag-expand ng steam sa turbine sa dalawang yugto sa pagitan ng re-heating. Ang re-heating ay praktikal na tatanggapin na paraan ng pagtackle sa problema ng excessive moisture sa huling yugto ng turbine.
