Rankine Döngüsü Verimlilik İyileştirme Teknikleri

Buhar enerji santralleri hala Asya Pasifik bölgesinde toplam elektrik üretiminin temelini oluşturmaktadır. Bu nedenle, verimliliği artırmak şeklindeki küçük bir iyileştirme bile yakıt tasarrufu ve sera gazlarının emisyonunun azalması açısından büyük etkiye sahiptir.

Bu nedenle, buhar enerji döngüsünün verimliliğini artıracak yollar ve yöntemleri bulmak için hiçbir fırsat kaçırmamalıdır.

Herhangi bir iyileştirme veya modifikasyonun arkasındaki fikir, güç santralinin termal verimliliğini artırmaktır. Bu nedenle termal verimlilik iyileştirme teknikleri şunlardır:

• Kondansörde çalışma akışkanından (buhardan) ısı atıldığında ortalama sıcaklığı azaltarak. (Kondansör Basıncını Azaltma)

• Turbine giren buhar sıcaklığını artırarak

Kondansör Basıncını Azaltma

Buhar, kondansöre girdiğinde, kondansördeki buharın karşılık gelen basıncına uygun olarak doygun bir karışım halindedir. Kondansör basıncını azaltmak, buharın turbinede daha fazla genişlemesine olanak sağladığından, daha fazla ağ在网络内容中，我未能找到与您提供的英文内容完全对应的土耳其语翻译。根据您的要求，我将直接翻译您提供的英文文本为土耳其语。以下是翻译结果： ---

Buhar güç santralleri hala Asya Pasifik bölgesinde toplam güç üretiminin temelini oluşturuyor. Bu nedenle, verimliliği artıran küçük bir iyileştirme bile yakıt tasarrufuna ve sera gazlarının emisyonunun azalmasına büyük etki ediyor.

Bu nedenle, buhar güç döngüsünün verimliliğini artıracak yollar ve yöntemleri bulmak için hiçbir fırsat kaçırmamalıyız.

Herhangi bir iyileştirme veya değiştirme fikrinin arkasındaki amaç, güç santralinin termal verimliliğini artırmaktır. Bu nedenle, termal verimlilik iyileştirme teknikleri şunlardır:

• Çalışma akışkanından (buhardan) kondansörde ısı atılmasının ortalama sıcaklığını azaltarak. (Kondansör Basıncını Azaltma)

• Turbine giren buhar sıcaklığını artırarak

Kondansör Basıncını Azaltma

Buhar, turbine çıkış yaparak kondansöre girerken, kondansördeki buharın karşılık gelen basıncına uygun olarak doygun bir karışım halindedir. Kondansör basıncını azaltmak, buharın turbinede daha fazla genişlemesine olanak sağladığından, daha fazla ağ işlemi gerçekleştirilebilir.

T-s diyagramı yardımıyla, kondansör basıncını azaltmanın döngünün performansına olan etkisi görülebilir ve anlaşılabildi.

Kondansör Basıncını Azaltmanın Pozitif Etkileri

Daha yüksek verimlilikten faydalanmak için, Rankine Döngüsü genellikle atmosferik basınç altında düşük kondansör basıncında çalışmalıdır. Ancak, düşük kondansör basıncı limiti, bölgenin doygun basıncına karşılık gelen soğutma suyu sıcaklığı tarafından belirlenir.

Yukarıdaki T-s diyagramında, P₄ ile P_4' arasındaki kondansör basıncını azaltmanın net iş çıkışı üzerindeki artış kolayca görülebilir.

Kondansör Basıncını Azaltmanın Negatif Etkileri

Kondansör basıncını azaltmanın etkisi herhangi bir yan etkisiz olmaz. Bu nedenle, aşağıdaki gibi olumsuz etkileri vardır:

• Azalan kondansat geri dolaşım sıcaklığı nedeniyle kazanda ek ısı girişi (düşük kondansör basıncının etkisi)

• Düşük kondansör basıncıyla, buharın son genişleme aşamasındaki nem içeriğinin artması olasılığı artar. Buharın son aşamalarındaki kuru kesirin azalması, verimliliğin azalmasına ve türbin bıçaklarının aşınmasına neden olur.

Kondansör Basıncını Azaltmanın Net Etkileri

Toplam net etki, kazandaki ek ısı girişi gereksiniminin marjinal olması ve kondansör basıncının azalması nedeniyle net iş çıkışı artışı daha fazla olduğundan, daha çok pozitif tarafa doğru eğilimlidir. Ayrıca, türbinin son aşamalarındaki buharın kuru kesir değeri %10-12'ye düşmemektedir.

Buharın Yüksek Sıcaklığa Overheating'i

Buharın overheat edilmesi, buharın daha yüksek bir sıcaklığa ulaşması için kazanda sabit basınç altında ısı aktarımı yapılan fenomendir.

Yukarıdaki T-s diyagramındaki renklendirilmiş alan, buharın overheat sıcaklığının artırılması nedeniyle net işin artışı (3-3’-4’-4) açıkça göstermektedir.

Enerji biçimindeki ek ısı girişi, döngüden iş olarak ayrılır, yani ek iş çıkışı, ek ısı girişi ve ısı atılımını aşar. Rankine döngüsünün termal verimliliği, buhar sıcaklığının artması nedeniyle artar.

Buhar Sıcaklığını Artırmak İçin Pozitif Etkiler

Buhar sıcaklığının artırılması, türbinin son aşamasındaki nem oranının artmasını engeller. Bu etki, yukarıdaki T-s diyagramında (Şekil:2) kolayca görülebilir.

Buhar Sıcaklığını Artırmak İçin Negatif Etkiler

Buhar sıcaklığının artırılması, kazandaki ek ısı girişi miktarının az bir artışa neden olur. Buharın ne kadar overheated edilebileceği ve güç döngüsünde kullanılabilirliği sınırlı faktörlerle ilgilidir. Bu sınırlayıcı faktörler, yüksek sıcaklıklarda metalürjik dayanıklılık ve ekonomik uygulanabilirlik ile ilgilidir.

Şu anda süperkritik güç üreten birimlerde, türbine giriş buhar sıcaklığı yaklaşık 620°C'dir. Herhangi bir buhar sıcaklığının daha da artırılmasına karar vermeden önce, metalürjik due diligence ve maliyet etkilerinin değerlendirilmesi gerekir.

Buhar Sıcaklığını Artırmak İçin Net Etkiler

T-s diyagramından (Şekil:2) sıcaklık artışının net etkisi, ağırlıklı olarak pozitif tarafa doğru eğilimlidir, çünkü ağ iş çıkışı artışı, ek ısı girişi ve hafif ısı atılımının artışı üzerindeki kazancı aşar. Bu nedenle, güvenilirlik ve ekonomik uygulanabilirliğin değerlendirilmesinden sonra buhar sıcaklığının artırılması her zaman faydalıdır.

Aşırı Elektrik Üretim Parametreleri Olmadan Kazan Basıncını Artırma

Alternatif bir yöntem, Rankine döngüsü verimliliğini artırmak için kazan işleme basıncını artırarak, bu sayede kazanda kaynama gerçekleştiği sıcaklıkla ilişkilendirilir. Böylece döngünün termal verimliliği artar.
T-s diyagramı yardımıyla, kazan basıncını artırmak döngünün performansı üzerindeki etkisi açıkça görülebilir ve anlaşılabilir.

Kazan basıncının artması nedeniyle, Rankine döngüsü, Şekil:3'te T-s diyagramında gösterildiği gibi, sol tarafa doğru biraz kayar ve bu durumdan şu sonuçlar çıkarılabilir:

• Üstelik, yukarıdaki figürde pembe renkte gösterilen alanda, net işte önemli bir artış görülür.

• Döngü, sol tarafa doğru biraz kaydığından, buharın türbinde genişlemesi sırasında net iş azalır. (yukarıdaki fig:3 gri renkte gösterilmiştir.

• Soğutma suyunun kondansöre atılmasıyla ilgili ısı atılımının azalması.

Bu nedenle, bu önlemler nedeniyle döngünün termal verimliliğinde belirgin bir artış söz konusudur.

Aşırı Elektrik Üretim Parametreleri İle Kazan Basıncını Artırma

Rankine döngüsünün termal verimliliğini artırmak için, günümüzde kullanılan buhar jeneratörlerinde aşırı kritik basınç kullanılır. Buhar jeneratörleri 22.06 Mpa'nın üzerinde çalıştığında, bu jeneratörler aşırı kritik buhar jeneratörleri olarak adlandırılır ve tesis aşırı kritik güç üretim tesisi olarak bilinir. Yüksek işletim basınçları nedeniyle bu tesisler, daha yüksek verimlilikler sunmaktan dolayı bilinir.