Fampiharana ny tsingerin'ny Rankine amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra etona
Ny orinasa mpamokatra herinaratra etona (PLTU) dia iray amin'ireo teknolojia famokarana herinaratra be mpampiasa indrindra eran-tany. Ny foto-kevitry ny fiasany dia mampiasa angovo mafana mba hanovana ny rano ho etona avo lenta sy mafana, avy eo dia manova ny angovo etona ho angovo mekanika amin'ny alàlan'ny turbine, izay avy eo dia avadika ho angovo elektrika amin'ny alàlan'ny gropy. Ny fototry ny fizotran'ny fiovan'ny angovo ao amin'ny PLTU dia ny Tsingerin'ny Rankine, tsingerin'ny thermodynamic natao manokana ho an'ny rafitra famokarana herinaratra etona. Ity lahatsoratra ity dia miresaka momba ny fampiharana ny Tsingerin'ny Rankine ao amin'ny PLTU, ireo singa fototra ao aminy, ny fizotran'ny asa, ary ny fanatsarana ny fahombiazana mahazatra amin'ny fampiharana.
Hevitra fototra momba ny tsingerin'ny Rankine
Ny tsingerina Rankine dia tsingerina termodinamika tonga lafatra izay mamaritra ny fiovan'ny angovo ao anaty tsiranoka miasa (matetika rano/etona) ao anaty rafitra mihidy. Ity tsingerina ity no fototry ny famolavolana toby famokarana herinaratra amin'ny arintany satria mety amin'ny famokarana herinaratra mampiasa dingana ranoka sy etona. Amin'ny endriny tonga lafatra, ny tsingerina Rankine dia misy dingana lehibe efatra: ny paompy rano famatsiana, ny fanafanana azy ao anaty boiler ho etona, ny fanitarana ny etona ao anaty turbine mba hamokarana asa, ary ny fampivaingana ny etona hiverina ho rano ao anaty condenser.
Na dia raha ny marina aza dia misy ny fahaverezan'ny angovo (fikorontanana, fihenan'ny tsindry, famindrana hafanana tsy lavorary), ny modely Rankine Cycle dia referansa ampiasaina handinihana ny fahombiazana sy hamaritana ireo teboka fiasana mahomby.
Ireo singa fototra amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra etona ao amin'ny tsingerin'ny Rankine
Ny fampiharana ny Tsingerin'ny Rankine ao amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra amin'ny arintany dia misy singa fototra maromaro:
1. Paompy (Paompy rano fisotro)
Ny asany dia ny mampitombo ny tsindrin'ny rano mivaingana avy amin'ny tsindry ambany (fivoahana condenser) mankany amin'ny tsindry ambony mba hahafahany miditra ao amin'ny boiler. Satria ny paompy ranoka dia mitaky asa kely kokoa raha oharina amin'ny fanerena entona, ny asan'ny paompy ao amin'ny tsingerin'ny Rankine dia amin'ny ankapobeny dia kely kokoa noho ny asan'ny turbine.
2. Boiler (Mpamokatra etona)
Mampihatra hafanana amin'ny rano misy tsindry avo lenta ny boiler mandra-piovany ho etona. Ny hafanana dia ateraky ny fandoroana solika (arintany, biomass, solika, na entona) na avy amin'ny loharano hafa, toy ny hafanana avy amin'ny reactor nokleary ao amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra nokleary. Ao amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra arintany mahazatra, ny boiler dia misy faritra maromaro: economizer (fanafanana mialoha), evaporator (fanafanana), ary superheater (fanafanana tafahoatra).
3. Turbine etona
Mamadika ny angovo mafana sy ny tsindrin'ny etona ho asa mekanika amin'ny alàlan'ny fanitarana ny tiôbinina. Mifandray amin'ny gropy ny tahony tiôbinina mba hamokarana herinaratra. Matetika ny tiôbinina dia misy dingana maromaro mba hampitomboana ny fahombiazan'ny fanitarana.
4. Condenser
Mampangatsiatsiaka ny etona mivoaka avy amin'ny turbine ny condenser, ka mamadika azy io ho rano indray. Amin'ny alàlan'ny famoronana tsindry ambany amin'ny fivoahan'ny rivotra (banga relatif), ny condenser dia manampy amin'ny fanatsarana ny fahombiazan'ny turbine sy ny fahombiazana amin'ny ankapobeny. Ny fampangatsiahana dia matetika tanterahina amin'ny alàlan'ny ranomasina, rano avy amin'ny renirano, na rafitra tilikambo fampangatsiahana.
Filaharan'ny fizotran'ny tsingerin'ny Rankine ao amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra etona
Azo hazavaina amin'ny alalan'ireto dingana efatra manaraka ireto ny fampiharana ny Tsingerin'ny Rankine:
1) Fomba Famoahana (1 → 2)
Ambany ny tsindry ary ambany ihany koa ny mari-pana ao amin'ny "condensate". Mampitombo ny tsindry ho amin'ny tsindrin'ny fiasan'ny "boiler" ny paompy. Amin'ity dingana ity, miakatra kely ny mari-pana, saingy ny fiovana lehibe indrindra dia ny fitomboan'ny tsindry. Avy amin'ny hery anatiny ao amin'ny "generator" ny angovo ilain'ny paompy, saingy kely dia kely ny fandraisany anjara raha oharina amin'ny angovo vokarin'ny "turbine".
2) Fomba Fanampiana Hafanana ao amin'ny Boiler (2 → 3)
Miditra ao anaty boiler ny rano misy tsindry avo ary hafanaina. Voalohany, hafanaina hatramin'ny teboka mangotraka ny rano (fanafanana azo tsapain-tanana), avy eo miova ho etona mahavoky (fanafanana miafina), ary amin'ny endrika orinasa mpamokatra herinaratra amin'ny arintany maro, hafanaina bebe kokoa ho etona mafana be ny etona. Zava-dehibe ny hafanana be loatra satria ny etona maina kokoa miditra ao amin'ny turbine dia mampihena ny mety hisian'ny fahasimban'ny lelan'ny turbine avy amin'ny piti-drano.
Eto no avadika ho angovo mafana ao amin'ny tsiranoka miasa ny angovo simikan'ny solika. Ny fahombiazan'ny fandoroana, ny famindrana hafanana, ary ny famolavolana ny boiler dia misy fiantraikany lehibe amin'ny fahombiazan'ny orinasa.
3) Fizotry ny fanitarana ao amin'ny Turbine (3 → 4)
Mikoriana ao amin'ny turbine ny etona misy tsindry avo lenta ary mivelatra, mampihena ny tsindriny sy ny mari-pana sady miteraka asa mekanika eo amin'ny tahony. Io asa io avy eo no mampandeha ny gropy. Amin'ny toe-javatra tsara indrindra, ny fivelarana dia heverina ho isentropic (entropy tsy miova), fa amin'ny toe-javatra tena izy, ny tsy fiverimberenan'ny herinaratra dia mampihena ny asan'ny turbine.
Ny kalitaon'ny etona eo amin'ny tendron'ny turbine dia olana tena lehibe. Raha mando loatra ny etona, dia mety hamely ny lelan'ny turbine ny rano mitete ka hiteraka harafesina/fihotsahan'ny tany. Noho izany, mazàna ny orinasa mpamokatra herinaratra dia miezaka mitazona ny haavon'ny etona ambany hamandoana eo amin'ny fivoahan'ny turbine.
4) Fizotry ny fiforonan'ny etona ao amin'ny "Condenser" (4 → 1)
Miditra ao amin'ny "condenser" ny etona fivoahan'ny rivotra avy amin'ny "turbine" ary mamoaka hafanana mankany amin'ny fitaovana fampangatsiahana, ka mahatonga azy io ho lasa rano. Mitranga amin'ny tsindry ambany io dingana io. Raha ny angovo no jerena, ny hafanana ariana ao amin'ny "condenser" dia maneho "fahaverezan-kery" ara-hafanana izay tsy azo ovaina ho asa, fa mbola ilaina mba hiverenan'ny tsingerina sy hihazonana ny tsindry fivoahan'ny rivotra ambany, izay mampitombo ny fahombiazan'ny "turbine".
Avy eo dia miverina any amin'ny paompy ilay rano mivaingana mba hamerina ilay tsingerina.
Antony mahatonga ny tsingerin'ny Rankine ho mahomby amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra etona
Tena mandaitra ny tsingerin'ny Rankine satria:
– Fampiasana rano ho toy ny tsiranoka miasa izay mora vidy, azo antoka ary manana toetra tsara amin'ny hafanana.
– Mampiasa ny fiovan'ny endriky ny ranoka-etona izay ahafahana mandray hafanana be dia be.
– Azo hatsaraina amin'ny alàlan'ny fampitomboana ny mari-pana sy ny tsindrin'ny etona miditra ao amin'ny turbine, ary amin'ny fampihenana ny tsindrin'ny condensateur.
– Manohana ny fampiharana ireo teknolojia mampitombo ny fahombiazana, toy ny fanafanana indray sy ny fanafanana mamerina amin'ny laoniny.
Fanatsarana ny fahombiazana: Tsingerin'ny Rankine novaina
Amin'ny fampiharana, mahalana vao mampiasa ny tsingerina Rankine tsotra ireo orinasa mpamokatra herinaratra amin'ny arintany. Misy fanovana maromaro ampiasaina matetika mba hanatsarana ny fahombiazana sy hitazonana ny fahatokisan'ny fitaovana:
1) Fanafanana mahery vaika sy fanafanana mahery vaika
Ny fampiakarana ny mari-pana amin'ny etona alohan'ny hampiasana ny turbine (fanafanana tafahoatra) dia mampitombo ny fahombiazan'ny hafanana amin'ny alàlan'ny fampitomboana ny fahasamihafan'ny angovo azo avy amin'ny turbine. Ny orinasa mpamokatra herinaratra maoderina sasany dia miasa amin'ny toe-javatra tena sarotra na tena sarotra, miasa amin'ny tsindry sy mari-pana avo dia avo ka tsy misy fetra mazava eo amin'ny ranoka sy ny etona ao amin'ny boiler. Ity teknolojia ity dia afaka mampitombo ny fahombiazana saingy mitaky fitaovana izay mahazaka mari-pana/tsindry avo.
2) Hafanaina indray
Ao amin'ny tsingerin'ny fanafanana indray, ny etona mivelatra ampahany ao amin'ny turbine misy tsindry ambony dia averina any amin'ny boiler mba hafanaina indray, avy eo ampidirina ao amin'ny turbine misy tsindry antonony/ambany. Ny tanjona dia ny:
- mampitombo ny fiasan'ny turbine manontolo,
- mampihena ny hamandoana amin'ny etona amin'ny dingana farany amin'ny fampiasana ny turbine,
- manatsara ny fahombiazan'ny tsingerina.
3) Fanafanana rano fisotro madio
Misy etona alaina avy amin'ny dingana sasany amin'ny turbine (etona mikoriana) mba hanafanana ny rano famatsiana alohan'ny hidirany ao amin'ny boiler amin'ny alàlan'ny fanafanana rano famatsiana. Amin'ny alàlan'ny fampiakarana ny mari-pana amin'ny rano famatsiana, mihena ny filàn'ny boiler hafanana ary mitombo ny fahombiazana. Ity rafitra ity dia afaka mampiasa fanafanana misokatra (deaerator) na fanafanana mihidy (fanafana mihidy).
4) Fanamboarana ny "Condenser" sy ny Rafitra Fampangatsiahana
Ny fampihenana ny tsindrin'ny "condenser" (fampiakarana ny banga) dia hampitombo ny fihenan'ny enthalpy ao amin'ny turbine ary hampitombo ny herinaratra vokarina. Na izany aza, miankina amin'ny fahafahan'ny rafitra fampangatsiahana mamoaka hafanana izany. Noho izany, ny kalitaon'ny "condenser", ny fahadiovan'ny fantsona, ary ny mari-pana amin'ny rano fampangatsiahana dia tena ilaina amin'ny fahombiazany.
Ireo fanamby amin'ny fampiharana ny tsingerin'ny Rankine
Ankoatra ireo tombony azo avy amin'izany, miatrika fanamby ihany koa ny fampiharana ny Tsingerin'ny Rankine ao amin'ny PLTU:
– Fahaverezan-angovo vokatry ny fikorianan'ny fifandonana, ny fivoahan'ny rano, ary ny famindrana hafanana tsy tonga lafatra.
– Kalitaon'ny rano sy ny harafesina: tsy maintsy karakaraina tsara ny rano famahanana mba hisorohana ny harafesina sy ny mizana ao anaty boiler sy turbine.
– Ny famoahana entona sy ny tontolo iainana: ao amin'ny orinasa mpamokatra herinaratra amin'ny arintany, ny fandoroana dia miteraka CO₂, SOx, NOx, ary poti-javatra, noho izany dia ilaina ny fitaovana fanaraha-maso ny famoahana entona.
– Famerana ny fitaovana: ny fiakaran'ny mari-pana sy ny tsindry dia mitaky fitaovana manokana izay lafo vidy sy sarotra karakaraina.
Famaranana
Ny tsingerina Rankine no fototry ny fiasan'ny toby famokarana herinaratra amin'ny arintany (PLTU) satria mamela ny fiovan'ny angovo mafana ho angovo mekanika sy elektrika miverimberina amin'ny alàlan'ny dingana efatra lehibe: ny paompy, ny fanafanana, ny fanitarana ary ny condensation. Amin'ny fampiharana tena izy, ity tsingerina ity dia ovaina amin'ny alàlan'ny teknolojia toy ny superheaters, reheaters, fanafanana regenerative, ary ny fanatsarana ny condenser mba hampitomboana ny fahombiazana sy hitazonana ny fahatokisan'ny turbine. Na eo aza ny fanamby mifandraika amin'ny fahaverezan'ny angovo, ny kalitaon'ny rano ary ny fiantraikany amin'ny tontolo iainana, ny fampiharana ny tsingerina Rankine dia mbola safidy voalohany ho an'ny toby famokarana herinaratra etona noho ny fahafahany miovaova, ny fahamatorana ara-teknolojia ary ny fahafahana mampitombo ny fahombiazana araka izay ilaina.
Raha tianao, afaka manampy kisarisary momba ny fizotran'ny asa na fanazavana mifototra amin'ny fiolahana T–s (Temperature–Entropy) aho mba hahatonga ny tsingerina ho hita maso sy ara-teknika kokoa.
