Pamamaraan sa Pagpapabuti ng Kahusayan ng Siklo ni Rankine
Ang mga planta ng kapangyarihang pampinita ay patuloy na ang backbone ng kabuuang paglikha ng kapangyarihan sa Asya Pasipiko. Kaya kahit isang maliit na pagpapabuti sa anyo ng pagtaas ng efisiensiya ay may malaking epekto sa pagbabawas ng gastos sa fuel at din sa pagbabawas ng paglabas ng greenhouse gases.
Kaya dapat hindi ito ipagkakamali ang anumang pagkakataon upang makahanap ng mga paraan at pamamaraan upang mapataas ang efisiensiya ng siklo ng kapangyarihang pampinita.
Ang ideya sa likod ng anumang pagpapabuti o pagbabago ay upang mapataas ang termal na efisiensiya ng planta ng kapangyarihan. Kaya ang mga teknikang pampaganda ng termal na efisiensiya ay:
Sa pamamagitan ng pagbababa ng average na temperatura kung saan inirereject ang init mula sa working fluid (steam) sa condenser. (Paggababa ng Pressure ng Condenser)
Sa pamamagitan ng pagtaas ng temperatura ng steam na pumasok sa turbine
Paggababa ng Pressure ng Condenser
Ang steam ay umalis mula sa turbine at pumasok sa condenser bilang isang saturated mixture na nakaayos sa katugma ng pressure ng steam sa condenser. Ang paggababa ng condenser pressure ay laging nakakatulong sa pagbibigay ng mas maraming network sa turbine dahil mas maraming expansion ng steam sa turbine ang posible.
Sa tulong ng T-s diagram, ang epekto ng paggababa ng pressure ng condenser sa performance ng siklo ay maaaring makita at maintindihan.
Mga Positibong Epekto ng Paggababa ng Pressure ng Condenser
Upang makinabang sa mas mataas na efisiensiya, ang Rankine Cycle ay kailangan mag-operate sa mas mababang pressure ng condenser karaniwang mas mababa sa atmospheric. Ngunit ang limitasyon para sa mas mababang pressure ng condenser ay inilalarawan ng temperatura ng tubig na nagpapalamig na katugma sa saturation-pressure ng lugar.
Sa T-s diagram sa itaas, maaaring madaling makita na ang kulay na lugar ay ang pagtaas ng net work output dahil sa paggababa ng pressure ng condenser mula P4 hanggang P4’.
Mga Negatibong Epekto ng Paggababa ng Pressure ng Condenser
Ang epekto ng paggababa ng pressure ng condenser ay hindi nangyayari nang walang anumang side effects. Kaya ang mga sumusunod ang mga negatibong epekto ng paggababa ng pressure ng condenser:
Dagdag na heat input sa boiler dahil sa pagbaba ng temperature ng recirculated condensate (epekto ng mas mababang pressure ng condenser)
Sa mas mababang pressure ng condenser, ang posibilidad ng pagtaas ng moisture content ng steam sa huling stage ng expansion ng turbine ay lumalaki. Ang pagbaba ng dryness fraction ng steam sa huling mga stage ng turbine ay hindi kinakailangan dahil ito ay nagresulta sa maliit na pagbaba ng efisiensiya at erosion ng blades ng turbine.
Kabuuang Epekto ng Paggababa ng Pressure ng Condenser
Ang kabuuang net effect ay mas positibo, dahil ang pagtaas ng heat input requirement sa boiler ay marginal pero ang pagtaas ng net work output ay mas marami dahil sa pagbaba ng pressure ng condenser. Bukod dito, ang dryness fraction ng steam sa huling mga stage 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 inililipat ang init sa steam upang superheatin ito sa mas mataas na temperatura habang pinapanatili ang constant pressure sa boiler.
Ang shaded area sa T-s diagram sa itaas ay malinaw na nagpapakita ng pagtaas ng net work (3-3’-4’-4) dahil sa pagtaas ng superheat temperature ng steam.
Ang dagdag na heat input sa anyo ng enerhiya, umaalis sa cycle bilang trabaho, i.e. ang pagtaas ng work output ay lumampas sa additional heat input at heat rejection. Ang thermal efficiency ng siklo ng Rankine ay tumataas dahil sa pagtaas ng temperatura ng steam.
Mga Positibong Epekto ng Pagtaas ng Temperatura ng Steam
Isang desirable na epekto ng pagtaas ng temperatura ng steam ay ito ay hindi pinapayagan ang last stage moisture % ng steam na tumataas. 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 maliit na pagtaas ng heat input. May limitasyon sa kung hanggang saan maaaring superheatin ang steam at gamitin sa power cycle. Ang mga limitasyong ito ay may kaugnayan sa metallurgical proveness sa mataas na temperatura at ekonomikal na viability.
Ngayon, sa supercritical power generating units, ang temperatura ng steam sa turbine inlet ay humigit-kumulang 620oC. Ang desisyon para sa anumang pagtaas pa sa temperatura ng steam ay maaaring judiciously gawin lamang pagkatapos ng metallurgical due diligence at evaluation ng 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 maliit na pagtaas ng heat rejection. Kaya, ito ay laging beneficial na itaas ang temperatura ng steam pagkatapos ng assessment ng reliability at economic viability.
Paangat ng Pressure ng Boiler sa Sub-Critical na Parameters
Ang alternative na paraan ng pagtaas ng efisiensiya ng siklo ng Rankine ay sa pamamagitan ng pagtaas ng operating pressure ng boiler at sa paraang ito may kaugnayan sa temperatura kung saan nangyayari ang boiling sa boiler. Kaya, ang termal na efisiensiya ng siklo ay tumataas.
Sa tulong ng T-s diagram, ang epekto ng pagtaas ng pressure ng boiler sa performance ng siklo ay maaaring malinaw na makita at maintindihan.
Dahil sa pagtaas ng pressure ng boiler, ang siklo ng Rankine ay lumilipat pakanan sa T-s diagram at maaaring matutunan ang mga sumusunod mula dito:
Substancial na pagtaas ng net-work, tulad ng ipinapakita sa pink na kulay na shaded area sa itaas na figure.
Bilang resulta ng paglipat ng siklo pakanan, 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.
Pagbawas ng heat-rejection sa cooling water sa condenser.
Kaya, ang kabuuang epekto ay marked na pagtaas ng termal na efisiensiya ng siklo dahil sa mga hakbang na ito.
Paangat ng Pressure ng Boiler sa Super-Critical na Parameters
Upang mapataas ang termal na efisiensiya ng siklo ng Rankine, ginagamit ang super-critical pressure sa steam-generators na ginagamit ng kasalukuyan. Kapag ang steam generators ay gumagana sa itaas ng 22.06Mpa, tinatawag itong 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 paggamit ng advantage ng increased cycle efficiency sa mas mataas na boiler pressure nang hindi kompromiso ang moisture content ng steam sa huling stages ng turbine.
Mas mataas na cycle efficiency ay posible sa re-heating cycle na hindi kompromiso ang dryness fraction. Ito ay posible sa pamamagitan ng pag-expand ng steam sa turbine sa dalawang yugto sa pagitan ng pag-re-heat. Ang re-heating ay praktikal na acceptable na paraan ng pag-aaddress ng problema ng excessive moisture sa huling stages ng turbine.
