Парните електрани сè уште се грбат на целосната генерација на енергија во Азијско-Тихоокеанскиот регион. Значи, дури и мал подобрување во формата на зголемување на ефикасноста има огромен ефект врз сочувувањето на гориво и исто така намалување на емисиите на парникови гасови.
Значи, не треба да изгубиме можност да откриеме начини и средства за зголемување на ефикасноста на парниот циклус.
Идејата зад секое подобрување или модификација е да се зголеми термичката ефикасност на електраната. Значи, техниките за подобрување на термичката ефикасност се:
Со намалување на просечната температура при која се одбива топлината од работната течност (пар) во кондензерот. (Намалување на притисот во кондензерот)
Со зголемување на температурата на парот што влегува во турбината
Парот напушта турбината и влегува во кондензерот како наспени мешавина во согласност со соодветниот притис на парот во кондензерот. Намалувањето на кондензерот веднаш помага во доставување на повеќе работа во турбината бидејќи повеќе експансија на парот во турбината е можна.
Со помош на T-s дијаграма, ефектот од намалувањето на притисот во кондензерот на перформансата на циклусот може да се види и разбере.
За да се извлече предност од поголема ефикасност, Ранкиновиот циклус мора да функционира на понисок притис во кондензерот обично под атмосферски. Но лимесот за понисок притис во кондензерот е дефиниран од температурата на хладната вода која соодветствува на притисот на наспеноста во областа.
На горенаведениот T-s дијаграм може лесно да се види дека зацветената област е зголемување на нетната работа на излезот поради намалувањето на притисот во кондензерот од P4 до P4’.
Ефектот од намалувањето на притисот во кондензерот не доаѓа без негативни ефекти. Значи, следниве се неблагоприятните ефекти од намалувањето на притисот во кондензерот:
Додатна топлина во котлото поради намалена температура на рециркулацијата на кондензатот (ефект од понисок притис во кондензерот)
Со понисок притис во кондензерот, веројатноста за зголемување на содржината на влага во парот во последната стадија на експансијата на турбината се зголемува. Намалувањето на фракцијата на сувост на парот во касните стадии на турбината е нежелателно бидејќи доведува до лаже намалување на ефикасноста и ерозија на лопатките на турбината.
Општото чисто ефект е повеќе кон позитивната страна, бидејќи зголемувањето на барањето за топлина во котлото е маргинално, но зголемувањето на нетната работа на излезот е повеќе поради намалувањето на притисот во кондензерот. Така, фракцијата на сувост на парот во касните стадии на турбината не се дозволува да паѓа под 10-12%.
Супер грејање на пар е феномен во кој се пренесува топлина на парот за да се греја до поголема температура при одржување на константен притис во котлото.
Зацветената област на горенаведениот T-s дијаграм јасно покажува зголемување на нетната работа (3-3’-4’-4) поради зголемувањето на супергревната температура на парот.
Додатната топлина што се внесува во формата на енергија, напушта циклусот како работа, т.е. зголемувањето на производството на работа надминува додатната топлина и одбивот на топлина. Термичката ефикасност на ранкиновиот циклус се зголемува поради зголемувањето на температурата на парот.
Еден желан ефект од зголемувањето на температурата на парот е дека не дозволува на процентот на влага во последната стадија да се зголеми. Овој ефект може лесно да се види на T-s дијаграмата (Слика:2) горе.
Зголемувањето на температурата на парот резултира во мал зголемување на топлината. Има граница до која парот може да се супер греја и да се користи во електротехничкиот циклус. Овие ограничуващи фактори се поврзани со металуршкиот потенцијал при висока температура и економска жизнеспособност.
Во моментов, во суперкритичките електрани, температурата на парот при входот во турбината е околу 620oC. Одлука за дополнително зголемување на температурата на парот може да се донесе само после детално металуршки проучување и оценка на трошоците.
Од T-s дијаграмата (Слика:2) чистиот ефект од зголемувањето на температурата е повеќе кон позитивната страна, бидејќи добивката од нетната работа надминува зголемувањето на топлината и слабо зголемување на одбивот на топлина. Значи, секогаш е полезно да се зголеми температурата на парот по процената на надежноста и економската жизнеспособност.
Алтернативен начин за зголемување на ефикасноста на ранкиновиот циклус е со зголемување на оперативниот притис во котлото и така некако поврзан со температурата при која се врши връхлачивоста во котлото. Значи, термичката ефикасност на циклусот се зголемува.
Со помош на T-s дијаграма, ефектот од зголемувањето на притисот во котлото на перформансата на циклусот може лесно да се види и разбере.
Збога зголемувањето на притисот во котлото, ранкиновиот циклус се преместува лево како што е прикажано на Слика:3 на T-s дијаграмата, и така може да се заклучи следното:
Значајно зголемување на нетната работа, како што е прикажано во зацветената област на горенаведениот слика.
Бидејќи циклусот се преместува лево, има намалување на нетната работа во експансијата на парот во турбината. (како што е прикажано на горенаведената Слика:3 зацветено со сиво.
Намалување на одбивот на топлина кон хладната вода во кондензерот.
Значи, чистиот ефект е значајно зголемување на термичката ефикасност на циклусот поради овие мерки.
За да се зголеми термичката ефикасност на ранкиновиот циклус, се користи суперкритички притис во парните генератори користени во моментов
