ताप विद्युत उत्पादन

थर्मल पावर संयंत्र की परिभाषा

थर्मल पावर संयंत्र को उस सुविधा के रूप में परिभाषित किया जाता है जो ऊष्मा ऊर्जा, मुख्य रूप से कोयले को जलाकर, भाप उत्पन्न करके टरबाइनों को चलाती है।

थर्मल पावर स्टेशन का सिद्धांत

थर्मल पावर स्टेशन का सिद्धांत सरल है। ये संयंत्र भाप टरबाइनों का उपयोग करके विद्युत उत्पन्न करते हैं, जो एल्टरनेटरों से जुड़े होते हैं। भाप उच्च-दबाव वाली बायलरों में उत्पन्न होती है।

आमतौर पर भारत में, बिट्यूमिनस कोयला, ब्राउन कोयला और पीट बायलर के लिए ईंधन के रूप में उपयोग किए जाते हैं। बिट्यूमिनस कोयला में 8 से 33% गुप्त वस्तुएं और 5 से 16% राख होती है। थर्मल दक्षता बढ़ाने के लिए, कोयला बायलर में पाउडर फॉर्म में उपयोग किया जाता है।

कोयला थर्मल पावर संयंत्र में, भाप बायलर में उच्च दबाव पर उत्पन्न होती है, क्योंकि ईंधन (पुल्वराइज्ड कोयला) बायलर फर्नेस में जलाया जाता है। यह भाप फिर एक सुपरहीटर में अतिरिक्त गर्म की जाती है।

इस अतिरिक्त गर्म भाप फिर टरबाइन में प्रवेश करती है और टरबाइन की ब्लेड्स को घूमाती है। टरबाइन ऐसे ढंग से एक एल्टरनेटर से युक्त होता है कि इसका रोटर टरबाइन की ब्लेड्स के घूमने के साथ घूमता है।

जब भाप टरबाइन में प्रवेश करती है, तो इसका दबाव तेजी से गिरता है, जिससे भाप का आयतन बढ़ता है।टरबाइन रोटर को ऊर्जा प्रदान करने के बाद, भाप टरबाइन की ब्लेड्स से बाहर निकलकर कंडेनसर में प्रवेश करती है।कंडेनसर में, ठंडा पानी एक पंप की मदद से परिपथित होता है जो निम्न-दबाव वाली गीली भाप को कंडेनस करता है।

यह कंडेनस वाला पानी फिर एक निम्न-दबाव वाले पानी गर्मकर्ता में आपूर्ति किया जाता है, जहाँ निम्न-दबाव वाली भाप इस फीड वाटर का तापमान बढ़ाती है; यह फिर उच्च दबाव पर गर्म किया जाता है।बेहतर समझने के लिए, एक थर्मल पावर स्टेशन की कार्यप्रणाली के चरणों को निम्नलिखित रूप से विभाजित करें:

• पहले, पुल्वराइज्ड कोयला भाप बायलर के फर्नेस में जलाया जाता है।

• उच्च-दबाव वाली भाप बायलर में उत्पन्न होती है।

• फिर यह भाप सुपरहीटर में पारित की जाती है, जहाँ इसे अतिरिक्त गर्म किया जाता है।

• यह अतिरिक्त गर्म भाप फिर उच्च गति से टरबाइन में प्रवेश करती है।

• टरबाइन में, यह भाप टरबाइन की ब्लेड्स को घूमाती है, जिसका अर्थ है कि यहाँ टरबाइन में उच्च-दबाव वाली भाप की संचित संभावित ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदल दिया जाता है।

पावर संयंत्र का लाइन आरेख

टरबाइन की ब्लेड्स को घूमाने के बाद, भाप अपने उच्च दबाव को खो देती है, टरबाइन की ब्लेड्स से बाहर निकलती है और कंडेनसर में प्रवेश करती है।कंडेनसर में, ठंडा पानी एक पंप की मदद से परिपथित होता है जो निम्न-दबाव वाली गीली भाप को कंडेनस करता है।

यह कंडेनस वाला पानी फिर एक निम्न-दबाव वाले पानी गर्मकर्ता में आपूर्ति किया जाता है, जहाँ निम्न-दबाव वाली भाप इस फीड वाटर का तापमान बढ़ाती है, फिर यह उच्च-दबाव वाले गर्मकर्ता में गर्म किया जाता है, जहाँ भाप का उच्च दबाव गर्म करने के लिए उपयोग किया जाता है।थर्मल पावर स्टेशन में टरबाइन एल्टरनेटर का प्राथमिक चालक कार्य करता है।

थर्मल पावर संयंत्र का सारांश

एक आम थर्मल पावर स्टेशन नीचे दिखाए गए चक्र पर काम करता है।

कार्यवाहक द्रव्य पानी और भाप है। इसे फीड वाटर और भाप चक्र कहा जाता है। थर्मल पावर स्टेशन के संचालन का आदर्श थर्मोडायनामिक चक्र रैंकिन चक्र है।

भाप बायलर में, पानी फर्नेस में हवा में ईंधन जलाकर गर्म किया जाता है, और बायलर का कार्य आवश्यक तापमान पर सूखी अतिरिक्त गर्म भाप उत्पन्न करना है। इस प्रकार उत्पन्न भाप का उपयोग भाप टरबाइनों को चलाने में किया जाता है।

यह टरबाइन एक सिंक्रोनस जनरेटर (आमतौर पर एक त्रिफासीय सिंक्रोनस एल्टरनेटर) से जुड़ा होता है, जो विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है।

टरबाइन से निकलने वाली भाप को टरबाइन के भाप कंडेनसर में जलने की अनुमति दी जाती है, जो बहुत कम दबाव पर खींच लेता है और टरबाइन में भाप के विस्तार को बहुत कम दबाव तक अनुमति देता है।

कंडेनसिंग संचालन के मुख्य लाभ यह हैं कि प्रति किलोग्राम भाप से निकाली गई ऊर्जा बढ़ जाती है और दक्षता बढ़ती है, और कंडेनसेट जो फिर से बायलर में आपूर्ति किया जाता है, ताजा फीड वाटर की मात्रा को कम करता है।

कंडेनसेट साथ ही कुछ ताजा मेकअप फीड वाटर एक पंप (जिसे बायलर फीड पंप कहा जाता है) द्वारा फिर से बायलर में आपूर्ति किया जाता है।

कंडेनसर में, भाप को ठंडे पानी से ठंडा किया जाता है। ठंडा पानी कूलिंग टावर में पुनर्चक्रित होता है। यह एक कूलिंग पानी चक्र बनाता है।

वातावरणीय हवा को धूल फिल्टरेशन के बाद बायलर में प्रवेश करने की अनुमति दी जाती है। साथ ही, फ्ल्यू गैस बायलर से बाहर निकलती है और स्टैक्स के माध्यम से वातावरण में छोड़ दी जाती है। ये हवा और फ्ल्यू गैस चक्र बनाते हैं।

हवा का प्रवाह और भाप बायलर (जिसे ड्राफ्ट कहा जाता है) के भीतर स्थिर दबाव दो पंखों, फोर्स्ड ड्राफ्ट (FD) पंख और इंडक्टेड ड्राफ्ट (ID) पंख द्वारा बनाया जाता है।निम्नलिखित में एक आम थर्मल पावर स्टेशन की कुल योजना और विभिन्न चक्र दिखाए गए हैं।

बायलर के भीतर, विभिन्न ताप विनिमयक, जैसे इकोनोमाइजर, इवेपोरेटर (ऊपर दिए गए आरेख में नहीं दिखाया गया, यह मूल रूप से पानी की ट्यूब्स, अर्थात् डाउनकोमर राइजर सर्किट है), सुपरहीटर (कभी-कभी रीहीटर, एयर प्रीहीटर भी मौजूद होते हैं) होते हैं।

इकोनोमाइजर में फीड वाटर को फ्ल्यू गैस की शेष ऊष्मा द्वारा एक उल्लेखनीय मात्रा में गर्म किया जाता है।बायलर ड्रम दो-प्रकारी मिश्रण (भाप + पानी) के प्राकृतिक परिपथन के लिए एक शीर्ष बनाता है।यहाँ एक सुपरहीटर भी होता है जो फ्ल्यू गैस से ऊष्मा लेता है और आवश्यकता के अनुसार भाप का तापमान बढ़ाता है।

थर्मल पावर स्टेशन या संयंत्र की दक्षता

भाप पावर संयंत्र की समग्र दक्षता को विद्युत उत्पादन के ऊष्मा समतुल्य और कोयले के दहन की ऊष्मा के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। एक थर्मल पावर स्टेशन या संयंत्र की समग्र दक्षता 20% से 26% तक विभिन्न होती है और य