थर्मल पावर प्लांट - घटक, कार्य और साइट चयन
थर्मल पावर संयन्त्र क्या है?
ऊर्जा संरक्षण का नियम बताता है कि ऊर्जा नहीं बनाई जा सकती या नष्ट नहीं हो सकती; बल्कि, इसे एक रूप से दूसरे रूप में बदला जा सकता है। विशेष रूप से, विद्युत ऊर्जा को विभिन्न ऊर्जा स्रोतों से उत्पन्न किया जा सकता है। बड़े पैमाने पर विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन की गई सुविधाओं को आमतौर पर पावर संयन्त्र या पावर स्टेशन के रूप में जाना जाता है।
थर्मल पावर संयन्त्र एक प्रकार की ऊर्जा उत्पादन सुविधा है जो गर्मी ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलती है। इन संयन्त्रों के लिए गर्मी ऊर्जा विभिन्न स्रोतों से आ सकती है, जिसमें कोयला, डीजल, जैव ईंधन, सौर ऊर्जा और परमाणु ऊर्जा शामिल हैं। यद्यपि "थर्मल पावर संयन्त्र" शब्द तकनीकी रूप से विभिन्न गर्मी स्रोतों का उपयोग करने वाले संयन्त्रों को शामिल कर सकता है, लेकिन इसे अधिकांशतः कोयला का उपयोग करके गर्मी उत्पन्न करने वाले संयन्त्रों से जोड़ा जाता है। इस प्रकार, थर्मल पावर संयन्त्र आमतौर पर पारंपरिक ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों के रूप में माने जाते हैं। इन्हें कभी-कभी भाप-टर्बाइन पावर संयन्त्र या कोयला-चालित पावर संयन्त्र के रूप में भी जाना जाता है, जो प्राथमिक ईंधन स्रोत और प्रयुक्त प्रमुख ऊर्जा-रूपांतरण तंत्र को दर्शाता है।
थर्मल पावर संयन्त्र का कार्य
थर्मल पावर संयन्त्र रैंकिन चक्र पर आधारित कार्य करते हैं, जो गर्मी ऊर्जा को यांत्रिक कार्य में रूपांतरित करने के लिए एक मूलभूत थर्मोडायनामिक चक्र है, जिसे फिर विद्युत उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है। निम्नलिखित एक-रेखीय आरेख या थर्मल पावर संयन्त्र की व्यवस्था इसके संचालन घटकों और प्रक्रियाओं का दृश्य प्रतिनिधित्व करता है।
थर्मल पावर संयन्त्र का आंतरिक कार्य और घटक
संचालन प्रक्रिया
थर्मल पावर संयन्त्रों को आमतौर पर एक बड़ी मात्रा में ईंधन, आमतौर पर कोयला, की आवश्यकता होती है। इस बड़ी मात्रा को ले जाने के लिए, कोयला आमतौर पर ट्रेनों द्वारा परिवहन किया जाता है और विशेष ईंधन स्टोरेज क्षेत्रों में स्टोर किया जाता है। प्रारंभ में, निर्माणात्मक कोयला बायलर में सीधे उपयोग के लिए बहुत बड़ा होता है। इस समस्या का समाधान करने के लिए, इसे एक क्रशर में फीड किया जाता है, जो इसे छोटे और नियंत्रण योग्य टुकड़ों में कम करता है, फिर इसे बायलर में ले जाया जाता है।
कोयले के अलावा, बायलर में भाप उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण मात्रा में पानी की आवश्यकता होती है। पानी प्रणाली में प्रवेश करने से पहले, इसे एक उपचार प्रक्रिया से गुजरना होता है। यह विभिन्न फिल्टरों से गुजरता है जो अशुद्धियों और विलेय हवा को निकालते हैं, इस प्रकार इसकी शुद्धता सुनिश्चित करते हैं। उपचार के बाद, पानी को बायलर ड्रम में ले जाया जाता है। बायलर ड्रम के अंदर, कोयले के दहन से उत्पन्न गर्मी पानी में स्थानांतरित होती है। इस परिणामस्वरूप, पानी एक अवस्था परिवर्तन दर्शाता है और भाप में बदल जाता है।
उत्पादित भाप उच्च-दबाव और उच्च-तापमान वाली होती है, जो ऊर्जा उत्पादन के लिए आदर्श है। फिर इस भाप को एक सुपरहीटर में ले जाया जाता है, जहाँ इसे अतिरिक्त गर्म किया जाता है ताकि इसकी थर्मल ऊर्जा बढ़ जाए। अतिरिक्त गर्म भाप फिर टर्बाइन के ब्लेड्स की ओर ले जाया जाता है। जैसे-जैसे भाप टर्बाइन के ब्लेड्स पर बहता है, इसकी थर्मल ऊर्जा टर्बाइन द्वारा यांत्रिक घूर्णन ऊर्जा में रूपांतरित हो जाती है।
टर्बाइन एक आम धुरी द्वारा एक वैकल्पिक यंत्र से यांत्रिक रूप से जुड़ा होता है। जैसे-जैसे टर्बाइन घूमता है, वह वैकल्पिक यंत्र के रोटर को चलाता है। वैकल्पिक यंत्र, इस यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में रूपांतरित करता है। उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को लंबी दूरी तक प्रभावी रूप से प्रसारित करने के लिए, इसे एक ट्रांसफार्मर से गुजराया जाता है, जो इसका वोल्टेज बढ़ाता है। उच्च-वोल्टेज विद्युत फिर ट्रांसमिशन लाइनों के माध्यम से भेजा जाता है ताकि इसे अंतिम उपयोगकर्ताओं, या लोड, तक पहुंचाया जा सके, जो पावर ग्रिड में होते हैं।
टर्बाइन से गुजरने के बाद, भाप, अब निम्न दबाव और तापमान वाली, कंडेनसर की ओर ले जाया जाता है। कंडेनसर में, ठंडा पानी भाप के चारों ओर परिक्रमा करता है, जिससे यह फिर से अपनी तरल अवस्था में बदल जाता है। इस संघनन प्रक्रिया से भाप से शेष गर्मी निकाल दी जाती है, जिससे इसका दबाव और तापमान कम हो जाता है। पानी को इस तरह से पुनर्प्राप्त करके, ऊर्जा उत्पादन चक्र की दक्षता बढ़ जाती है।
संघनित पानी फिर एक फीडवाटर पंप के माध्यम से बायलर में वापस ले जाया जाता है, ताकि इसे फिर से गर्म किया जा सके और भाप में बदला जा सके, इस प्रकार चक्र पूरा हो जाता है। इस बीच, कोयले के दहन से उत्पन्न राख को बायलर फर्नेस से निकाल दिया जाता है। इस राख के उचित डिस्पोजल की आवश्यकता होती है ताकि पर्यावरणीय नुकसान से बचा जा सके। इसके अलावा, बायलर में कोयले के दहन के दौरान, फ्ल्यू गैस उत्पन्न होती हैं और ये फ्ल्यू गैस चिमनी के माध्यम से वातावरण में छोड़ दी जाती हैं।
महत्वपूर्ण घटक
एक थर्मल पावर संयन्त्र कई अभिन्न घटकों से युक्त होता है जो ऊर्जा उत्पादन प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाने के लिए एक साथ काम करते हैं:
बायलर: थर्मल पावर संयन्त्र का हृदय, जहाँ कोयले का दहन होता है, और गर्मी पानी में स्थानांतरित होती है ताकि भाप उत्पन्न की जा सके।
टर्बाइन: उच्च-दबाव भाप की थर्मल ऊर्जा को यांत्रिक घूर्णन ऊर्जा में रूपांतरित करता है।
सुपरहीटर: बायलर में उत्पन्न भाप का तापमान बढ़ाता है, इसकी ऊर्जा सामग्री बढ़ाता है ताकि ऊर्जा उत्पादन अधिक प्रभावी हो सके।
कंडेनसर: टर्बाइन से निकलने वाली भाप को फिर से पानी में संघनित करता है, गर्मी पुनर्प्राप्त करता है और चक्र की दक्षता को बनाए रखता है।
इकोनोमाइज़र: फ्ल्यू गैसों से गर्मी का उपयोग करके फीडवाटर को पूर्व-गर्म करता है, बायलर की कुल ऊर्जा खपत को कम करता है।
फीडवाटर पंप: कंडेनसर से संघनित पानी को बायलर में वापस ले जाता है, भाप उत्पादन के लिए निरंतर आपूर्ति सुनिश्चित करता है।
वैकल्पिक यंत्र: टर्बाइन से यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में रूपांतरित करता है, जिसे पावर ग्रिड के माध्यम से वितरित किया जा सके।
चिमनी: कोयले के दहन के दौरान उत्पन्न फ्ल्यू गैसों को वातावरण में नियंत्रित रूप से छोड़ता है।
कूलिंग टावर: कंडेनसर में प्रयुक्त पानी को ठंडा करने में सहायता करता है, जिससे यह पानी ऊर्जा उत्पादन प्रक्रिया में फिर से उपयोग किया जा सके।
थर्मल पावर संयन्त्रों के घटक, स्थान चयन और दक्षता
थर्मल पावर संयन्त्रों के महत्वपूर्ण घटक
बायलर
पीसने वाली कोयला, साथ में पूर्व-गर्मित हवा, को बायलर में फीड किया जाता है, जो उच्च-दबाव भाप उत्पादन के लिए मुख्य घटक के रूप में कार्य करता है। इसका मुख्य कार्य कोयले में छिपी रासायनिक ऊर्जा को गर्मी ऊर्जा में बदलना है दहन प्रक्रिया के माध्यम से। जैसे-जैसे कोयला बायलर में जलता है, यह तीव्र गर्मी उत्पन्न करता है, जो पानी को भाप में परिवर्तित करने के लिए पर्याप्त तापमान तक पहुंचता है। बायलर का आकार थर्मल पावर संयन्त्र की गर्मी की आवश्यकताओं से सीधे निर्धारित होता है। थर्मल पावर संयन्त्रों में विभिन्न प्रकार के बायलर उपयोग किए जाते हैं, जिनमें हेककॉक और वैगन टॉप बायलर, फायरट्यूब बायलर, बेलनाकार फायर-ट्यूब बायलर, और वाटर-ट्यूब बायलर शामिल हैं, प्रत्येक अपने डिजाइन विशेषताओं और संचालन लाभों के साथ।
टर्बाइन
बायलर द्वारा उत्पन्न उच्च-दबाव और उच्च-तापमान वाली अतिरिक्त गर्म भाप, टर्बाइन की ओर ले जाया जाता है। जब यह भाप टर्बाइन के ब्लेड्स पर टकराती है, तो यह टर्बाइन को गतिशील करती है। टर्बाइन एक जटिल यांत्रिक उपकरण है जो विशेष रूप से भाप की थर्मल ऊर्जा को घूर्णन गतिज ऊर्जा में रूपांतरित करने के लिए डिजाइन किया गया है। एक धुरी द्वारा वैकल्पिक यंत्र से यांत्रिक रूप से जुड़ा, टर्बाइन की गति वैकल्पिक यंत्र के रोटर को चलाती है। जैसे-जैसे भाप टर्बाइन से गुजरती है, इसका तापमान और दबाव कम हो जाता है, और फिर इसे कंडेनसर के लिए ले जाया जाता है अतिरिक्त प्रक्रिया के लिए।
सुपरहीटर
भाप टर्बाइन-आधारित ऊर्जा उत्पादन प्रणाली में, अतिरिक्ट गर्म भाप टर्बाइन के लिए अधिक प्रभावी संचालन के लिए आवश्यक है। गीली और संतृप्त भाप, जो बायलर से निकलती है, को सुपरहीटर में फीड किया जाता है। यह उपकरण भाप को शुष्क और अतिरिक्त गर्म भाप में बदलने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, इसकी थर्मल ऊर्जा सामग्री में वृद्धि करता है। थर्मल पावर संयन्त्र के सभी घटकों में, सुपरहीटर सबसे उच्च तापमान पर काम करता है। तीन मुख्य प्रकार के सुपरहीटर आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं: कन्वेक्शन सुपरहीटर, जो कन्वेक्शन धाराओं के माध्यम से ऊर्जा स्थानांतरित करता है; रेडिएंट सुपरहीटर, जो रेडिएंट ऊष्मा स्थानांतरण पर निर्भर करता है; और अलग से चालित सुपरहीटर। बायलर द्वारा उत्पन्न भाप के तापमान को बढ़ाकर, सुपरहीटर ऊर्जा उत्पादन प्रक्रिया की समग्र दक्षता में वृद्धि करता है।
