Rankine चक्र की दक्षता सुधार तकनीकें

भाप बिजली संयंत्र अभी भी एशिया प्रशांत में कुल विद्युत उत्पादन के लिए आधार हैं। इसलिए, दक्षता में छोटे से छोटे सुधार भी ईंधन बचाने और ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन कम करने में बड़ा प्रभाव डालते हैं।

इसलिए, भाप शक्ति चक्र की दक्षता बढ़ाने के तरीकों और साधनों को खोजने का कोई अवसर चूकना नहीं चाहिए।

किसी भी सुधार या संशोधन के पीछे का विचार बिजली संयंत्र की ऊष्मीय दक्षता में वृद्धि करना है। इसलिए, ऊष्मीय दक्षता सुधार तकनीकें हैं:

• कार्यात्मक द्रव (भाप) से गर्मी को निकालने के दौरान औसत तापमान को कम करके (कंडेनसर दबाव को कम करके)

• टर्बाइन में प्रवेश करने वाले भाप के तापमान को बढ़ाकर

कंडेनसर दबाव को कम करना

भाप टर्बाइन से निकलती है और कंडेनसर में प्रवेश करती है, जो कंडेनसर में भाप के संबंधित दबाव के अनुसार एक संतृप्त मिश्रण के रूप में होती है। कंडेनसर दबाव को कम करने से टर्बाइन में अधिक कार्य निकलने का लाभ होता है, क्योंकि टर्बाइन में भाप का अधिक विस्तार संभव होता है।

T-s आरेख की मदद से, कंडेनसर दबाव को कम करने का चक्र के प्रदर्शन पर प्रभाव देखा और समझा जा सकता है।

कंडेनसर दबाव को कम करने के सकारात्मक प्रभाव

उच्च दक्षता का लाभ उठाने के लिए, रैंकिन चक्र को आमतौर पर वायुमंडलीय दबाव से नीचे कंडेनसर दबाव पर संचालित करना चाहिए। लेकिन कम कंडेनसर-दबाव की सीमा शीतलन जल के तापमान से परिभाषित की जाती है, जो क्षेत्र के संतृप्त-दबाव के अनुरूप होता है।

ऊपर दिए गए T-s आरेख में आसानी से देखा जा सकता है कि रंगीन क्षेत्र कंडेनसर दबाव को P4 से P4’ तक कम करने के कारण नेट कार्य उत्पाद में वृद्धि है।

कंडेनसर दबाव को कम करने के नकारात्मक प्रभाव

कंडेनसर-दबाव को कम करने का प्रभाव किसी भी पारिपारिक प्रभाव के बिना नहीं आता है। इसलिए, निम्नलिखित कंडेनसर दबाव को कम करने के अवांछनीय प्रभाव हैं:

• कम कंडेनसर-दबाव के प्रभाव के कारण घटित घुलने की तापमान के कारण बायलर में अतिरिक्त गर्मी इनपुट (कम कंडेनसर-दबाव का प्रभाव)

• कम कंडेनसर दबाव के साथ, टर्बाइन के अंतिम विस्तार चरण में भाप में नमी की मात्रा बढ़ने की संभावना बढ़ जाती है। टर्बाइन के अंतिम चरणों में भाप की शुष्क अंश की कमी अवांछनीय है, क्योंकि यह दक्षता में थोड़ी गिरावट और टर्बाइन ब्लेड्स की अपशिष्ट प्रतिरोध का कारण बनती है।

कंडेनसर दबाव को कम करने के नेट प्रभाव

कुल नेट प्रभाव अधिक सकारात्मक ओर है, क्योंकि बायलर में गर्मी इनपुट की आवश्यकता की वृद्धि केवल थोड़ी है, लेकिन नेट कार्य उत्पाद में वृद्धि अधिक होती है, क्योंकि कंडेनसर दबाव कम होता है। इसके अलावा, टर्बाइन के अंतिम चरणों में भाप का शुष्क अंश 10-12% से अधिक नहीं गिरने दिया जाता है।

भाप को उच्च तापमान तक सुपरहीट करना

भाप को सुपरहीट करना एक घटना है, जिसमें भाप को उच्च तापमान तक सुपरहीट करने के लिए गर्मी स्थानांतरित की जाती है, जबकि बायलर में दबाव स्थिर रखा जाता है।

ऊपर दिए गए T-s आरेख में रंगीन क्षेत्र भाप के उच्च सुपरहीट तापमान के कारण नेट कार्य (3-3’-4’-4) में वृद्धि दर्शाता है।

ऊर्जा के रूप में अतिरिक्त गर्मी इनपुट, विद्युत के रूप में चक्र से निकलता है, अतिरिक्त गर्मी इनपुट और गर्मी ऋजुकरण से अधिक कार्य उत्पाद में वृद्धि होती है। रैंकिन चक्र की ऊष्मीय दक्षता भाप तापमान के वृद्धि के कारण बढ़ती है।

भाप तापमान में वृद्धि के सकारात्मक प्रभाव

भाप तापमान में वृद्धि का एक वांछनीय प्रभाव यह है कि यह टर्बाइन के अंतिम चरण में भाप की नमी की मात्रा को बढ़ने से रोकता है। यह प्रभाव आसानी से T-s आरेख (आकृति: 2) पर देखा जा सकता है।

भाप तापमान में वृद्धि के नकारात्मक प्रभाव

भाप तापमान में वृद्धि गर्मी इनपुट में थोड़ी वृद्धि का परिणाम होती है। भाप को कितना सुपरहीट किया जा सकता है, इसकी सीमा होती है, जो उच्च तापमान पर धातुरंजनीय तथ्यों और आर्थिक व्यवहार्यता से संबंधित होती है।

वर्तमान में, अतिपरमाणु विद्युत उत्पादन इकाइयों में, टर्बाइन प्रवेश द्वार पर भाप तापमान लगभग 620oC है। भाप तापमान में किसी भी अतिरिक्त वृद्धि का निर्णय केवल धातुरंजनीय निरीक्षण और लागत-प्रभावों का मूल्यांकन करने के बाद ही सावधानी से लिया जा सकता है।

भाप तापमान में वृद्धि के नेट प्रभाव

T-s आरेख (आकृति: 2) से तापमान वृद्धि का नेट प्रभाव अधिक सकारात्मक ओर है, क्योंकि नेटवर्क उत्पाद से लाभ गर्मी इनपुट और थोड़ी गर्मी ऋजुकरण की वृद्धि से अधिक होता है। इसलिए, यह हमेशा लाभदायक होता है कि भाप तापमान में वृद्धि करने से पहले विश्वसनीयता और आर्थिक व्यवहार्यता का मूल्यांकन किया जाए।

सब-क्रिटिकल पैरामीटरों के साथ बायलर दबाव बढ़ाना

रैंकिन चक्र दक्षता को बढ़ाने का एक वैकल्पिक तरीका बायलर कार्यात्मक दबाव को बढ़ाना है, जिससे बायलर में बहने की तापमान में वृद्धि होती है। इसलिए, चक्र की ऊष्मीय दक्षता बढ़ती है।
T-s आरेख की मदद से, बायलर दबाव मे