भाप विद्युत संयंत्र अभी भी एशिया प्रशांत क्षेत्र में कुल विद्युत उत्पादन का आधार है। इसलिए, भले ही छोटी सी बढ़ोत्तरी भी रूप में दक्षता में वृद्धि हो, यह ईंधन बचाने और ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन में कमी करने में बड़ा प्रभाव डालता है।
इसलिए, भाप विद्युत 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 विद्युत संयंत्र की ऊष्मीय दक्षता में वृद्धि करना है। इसलिए, ऊष्मीय दक्षता सुधार तकनीकें निम्नलिखित हैं:
कार्यात्मक द्रव (भाप) से गर्मी को निकालने के औसत तापमान को कम करके (कंडेनसर दबाव को कम करके)।
टर्बाइन में प्रवेश करने वाली भाप के तापमान को बढ़ाकर।
भाप टर्बाइन से निकलती है और कंडेनसर में एक संतृप्त मिश्रण के रूप में प्रवेश करती है, जो कंडेनसर में भाप के संगत दबाव के अनुरूप होता है। कंडेनसर दबाव को कम करने से टर्बाइन में अधिक विस्तार की संभावना होने के कारण अधिक नेटवर्क डिलीवरी में मदद मिलती है।
T-s आरेख की मदद से, कंडेनसर दबाव को कम करने का चक्र के प्रदर्शन पर प्रभाव देखा और समझा जा सकता है।
उच्च दक्षता का लाभ उठाने के लिए, Rankine Cycle आमतौर पर वायुमंडलीय से नीचे कंडेनसर दबाव पर संचालित होता है। लेकिन कम कंडेनसर-दबाव की सीमा को ठंडे पानी के तापमान से परिभाषित किया जाता है, जो क्षेत्र के संतृप्त-दबाव के संगत होता है।
उपरोक्त 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 वर्क आउटपुट में वृद्धि है।
कंडेनसर-दबाव को कम करने का प्रभाव किसी भी दुष्प्रभाव बिना नहीं आता। इसलिए, निम्नलिखित कंडेनसर दबाव को कम करने के अवांछित प्रभाव हैं:
कम कंडेनसर दबाव के कारण कंडेनसेट री-सर्कुलेशन तापमान में कमी के कारण बॉयलर में अतिरिक्त गर्मी इनपुट।
कम कंडेनसर दबाव के साथ टर्बाइन के अंतिम विस्तार चरण में भाप में आर्द्रता सामग्री बढ़ने की संभावना बढ़ती है। टर्बाइन के बाद के चरणों में भाप की शुष्कता भिन्नांक कम होना अवांछनीय है, क्योंकि यह थोड़ी दक्षता में कमी और टर्बाइन ब्लेड्स की नष्टता का कारण बनता है।
कुल नेट प्रभाव अधिक सकारात्मक है, क्योंकि बॉयलर में गर्मी इनपुट की आवश्यकता की वृद्धि सीमित है, लेकिन नेट वर्क आउटपुट में वृद्धि कंडेनसर दबाव को कम करने के कारण अधिक होती है। इसके अलावा, टर्बाइन के अंतिम चरणों में भाप की शुष्कता भिन्नांक को 10-12% से अधिक गिरने की अनुमति नहीं दी जाती है।
भाप को सुपरहीट करना एक घटना है जिसमें भाप को बढ़ाकर उच्च तापमान तक सुपरहीट करने के लिए गर्मी स्थानांतरित की जाती है, जबकि बॉयलर में निरंतर दबाव बनाया जाता है।
उपरोक्त T-s आरेख में रंगीन क्षेत्र भाप के उच्च तापमान के कारण नेट वर्क (3-3’-4’-4) में वृद्धि को स्पष्ट रूप से दिखा रहा है।
ऊर्जा के रूप में अतिरिक्त गर्मी इनपुट, चक्र से काम के रूप में छोड़ दिया जाता है, अर्थात् विकास और गर्मी के उत्सर्जन से अधिक काम आउटपुट होता है। भाप तापमान में वृद्धि के कारण Rankine चक्र की ऊष्मीय दक्षता बढ़ती है।
भाप तापमान में वृद्धि का एक वांछनीय प्रभाव यह है कि यह टर्बाइन के अंतिम चरण में भाप के आर्द्रता प्रतिशत को बढ़ने से रोकता है। यह प्रभाव आसानी से T-s आरेख (आकृति:2) पर देखा जा सकता है।
भाप तापमान में वृद्धि गर्मी इनपुट में थोड़ी वृद्धि का कारण बनती है। भाप को कितना सुपरहीट किया जा सकता है और इसे विद्युत चक्र में उपयोग किया जा सकता है, इसकी सीमा होती है। ये सीमाएं उच्च तापमान पर धातु विज्ञान और आर्थिक व्यवहार्यता से संबंधित होती हैं।
वर्तमान में सुपरक्रिटिकल विद्युत उत्पादन इकाइयों में, टर्बाइन इनलेट पर भाप तापमान लगभग 620oC है। भाप तापमान में किसी भी अतिरिक्त वृद्धि का निर्णय केवल धातु विज्ञान के उचित अध्ययन और लागत-प्रभावों की मूल्यांकन के बाद ही न्यायसंगत रूप से लिया जा सकता है।
T-s आरेख (आकृति:2) से, तापमान वृद्धि का नेट प्रभाव अधिक सकारात्मक ओर है, क्योंकि नेटवर्क आउटपुट से लाभ गर्मी इनपुट और थोड़ी वृद्धि में गर्मी उत्सर्जन से अधिक होता है। इसलिए, भाप तापमान बढ़ाने के लिए यह सदैव लाभदायक है, लेकिन विश्वसनीयता और आर्थिक व्यवहार्यता का मूल्यांकन करने के बाद।
Rankine cycle efficiency बढ़ाने का एक वैकल्पिक तरीका बॉयलर के संचालन दबाव को बढ़ाना है, जो बॉयलर में भापन होने के तापमा
