मध्यवर्ती रीहीट टरबाइन

मध्यवर्ती पुनः ताप भाप टरबाइन

इंटरमीडिएट रीहीट स्टीम टर्बाइन एक विद्युत उत्पादन इकाई है जो तापीय दक्षता बढ़ाने के लिए स्टीम रीहीट तकनीक का उपयोग करती है। इसका मुख्य उपयोग बड़े पैमाने के थर्मल पावर प्लांट और संयुक्त ताप एवं विद्युत (सीएचपी) प्रणालियों में होता है। यह उपकरण आंशिक रूप से विस्तारित भाप को उच्च दाब वाले सिलेंडर से बॉयलर के रीहीटर में द्वितीयक तापन के लिए वापस भेजकर काम करता है। जब भाप का तापमान प्रारंभिक तापमान के करीब पहुंच जाता है, तो उसे कार्य जारी रखने के लिए इंटरमीडिएट-प्रेशर और लो-प्रेशर सिलेंडरों में भेजा जाता है, और अंततः ऊर्जा रूपांतरण चक्र को पूरा करने के लिए कंडेंसर में समाप्त हो जाती है।

इस टरबाइन इकाई में उच्च-दबाव, मध्यवर्ती-दबाव और निम्न-दबाव सिलेंडरों से युक्त बहु-सिलेंडर संरचनात्मक डिज़ाइन का उपयोग किया गया है। निम्न-दबाव और उच्च-आयतन प्रवाह की परिचालन स्थितियों के अनुरूप अंतिम चरण के ब्लेड 1.5 मीटर तक लंबे हो सकते हैं। रीहीट चक्र भाप में नमी की मात्रा को स्वीकार्य सीमा के भीतर नियंत्रित करने में मदद करता है, जिससे टरबाइन की सापेक्ष आंतरिक दक्षता में सुधार होता है और अंतिम चरण के ब्लेडों की कार्य स्थितियों में वृद्धि होती है। बॉयलर और कंडेंसर के साथ मिलकर यह प्रणाली रैंकिन चक्र बनाती है, जिससे 45% से अधिक की समग्र दक्षता प्राप्त होती है।

इंटरमीडिएट रीहीट स्टीम टर्बाइन का कार्य सिद्धांत: टर्बाइन में प्रवेश करने वाली भाप एक निश्चित दबाव तक फैलती है, जिसके बाद इसे पूरी तरह से निकाल लिया जाता है और गर्म करने के लिए बॉयलर के रीहीटर में भेज दिया जाता है। फिर इसे टर्बाइन में वापस भेज दिया जाता है ताकि इसका विस्तार जारी रहे और यह कार्य कर सके। कंडेंसिंग टर्बाइन और कंट्रोल्ड एक्सट्रैक्शन टर्बाइन की तुलना में, इंटरमीडिएट रीहीट टर्बाइन का एकमात्र संरचनात्मक अंतर इसके इंटरमीडिएट रीहीट सिस्टम में निहित है, जो आकार में काफी बड़ा होता है। इसके अलावा, इंटरमीडिएट और कम दबाव वाले सिलेंडरों से गुजरने वाली रीहीटेड भाप द्वारा उत्पन्न बिजली कुल यूनिट आउटपुट का लगभग दो-तिहाई होती है। परिणामस्वरूप, लोड रिजेक्शन की स्थिति में, इस विशेषता के कारण टर्बाइन में अत्यधिक गति होने की संभावना रहती है।

मध्यवर्ती रीहीट स्टीम टरबाइन उच्च दबाव वाले सिलेंडर और मध्यवर्ती/निम्न दबाव वाले सिलेंडरों के बीच एक रीहीटर लगाकर ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रिया को काफी हद तक अनुकूलित करता है। उच्च दबाव वाले सिलेंडर में आंशिक रूप से विस्तारित भाप को बॉयलर में पुनः गर्म करने के लिए भेजा जाता है ताकि उसे उसके प्रारंभिक तापमान के निकट लाया जा सके, और फिर आगे के कार्य के लिए उसे अन्य सिलेंडरों में भेजा जा सके।

मुख्य विशेषताओं में शामिल हैं:

1. बढ़ी हुई तापीय दक्षता और आर्थिक प्रदर्शन: पुनः तापन प्रक्रिया भाप की कार्य क्षमता को बढ़ाती है, ठंडे स्रोत के नुकसान को कम करती है, चक्र दक्षता को 45% से अधिक तक बढ़ाती है, और दीर्घकालिक संचालन में बिजली की समतुल्य लागत को कम करती है।

2. अंतिम चरण के ब्लेडों में नमी की मात्रा और क्षरण के जोखिम में कमी: पुनः गर्म करने से भाप की शुष्कता में सुधार होता है, निकास नमी की मात्रा को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जाता है, अंतिम चरण के ब्लेडों पर क्षरण को कम किया जाता है और उपकरण के सेवा जीवन को बढ़ाया जाता है।

3. संरचनात्मक जटिलता और बहु-सिलेंडर डिज़ाइन: इसमें उच्च-दबाव, मध्यवर्ती-दबाव और निम्न-दबाव सिलेंडरों के साथ-साथ उन्हें जोड़ने वाली पाइपिंग की संरचना की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च स्तरीय प्रणाली एकीकरण होता है। यह बड़ी क्षमता वाली इकाइयों (जैसे, 200 मेगावाट से अधिक) के लिए उपयुक्त है।

4. विनियमन विशेषताएँ और नियंत्रण चुनौतियाँ: लोड अस्वीकृति के दौरान रीहीट पाइपिंग में संग्रहित भाप तीव्र गति वृद्धि का कारण बन सकती है, जिसके लिए स्थिरता सुनिश्चित करने हेतु मध्यवर्ती-दबाव सिलेंडर मुख्य स्टॉप वाल्व/नियंत्रण वाल्व, बाईपास सिस्टम और गतिशील ओवर-ओपनिंग नियंत्रण रणनीतियों की आवश्यकता होती है।

5. अनुप्रयोग परिदृश्य और क्षमता विस्तार: मुख्य रूप से उच्च-पैरामीटर वाले बड़े थर्मल पावर प्लांट और सीएचपी सिस्टम में उपयोग किया जाता है। विभिन्न दबाव स्तरों (जैसे, प्रारंभिक भाप दबाव 12 एमपीए से अधिक) के अनुरूप डिजाइन में एकल या दोहरे रीहीट चरण शामिल किए जा सकते हैं, जिससे एकल इकाई क्षमता की ऊपरी सीमा को बढ़ाया जा सकता है।

स्टीम विस्तार प्रक्रिया में रीहीट चक्र को शामिल करके, मध्यवर्ती रीहीट स्टीम टरबाइन थर्मोडायनामिक चक्र दक्षता में उल्लेखनीय सुधार करता है और परिचालन विशेषताओं को बढ़ाता है। इसके मुख्य कार्यों में थर्मल दक्षता बढ़ाना, स्टीम में नमी को नियंत्रित करना, बिजली उत्पादन बढ़ाना और अंतिम चरण के ब्लेड की कार्य स्थितियों को अनुकूलित करना शामिल है।

1. ऊष्मीय दक्षता में सुधार: इस तकनीक में उच्च दाब वाले सिलेंडर से कार्य निष्कर्षण के बाद भाप को बॉयलर रीहीटर में वापस भेजा जाता है, जहाँ इसे लगभग प्रारंभिक तापमान तक द्वितीयक तापित किया जाता है, और फिर इसे मध्यवर्ती और निम्न दाब वाले सिलेंडरों में निरंतर विस्तार के लिए भेजा जाता है। इससे निम्न दाब वाले सिलेंडर में एन्थैल्पी में कमी प्रभावी रूप से बढ़ जाती है, ठंडे स्रोत से होने वाली हानि कम हो जाती है, और समग्र चक्र की ऊष्मीय दक्षता 45% से अधिक हो जाती है, जिससे यह उच्च क्षमता वाली ऊष्मीय विद्युत इकाइयों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हो जाती है।

2. भाप की नमी को नियंत्रित करना: भाप का दबाव बढ़ने पर, साधारण आइसेंट्रोपिक विस्तार से निकलने वाली नमी की मात्रा बढ़ जाती है, जिससे पानी की बूंदों के कारण क्षरण होता है। मध्यवर्ती पुनः तापन से द्वितीयक तापन द्वारा अतिऊष्मा को बहाल करके विस्तार के बाद अंतिम नमी की मात्रा में काफी कमी आती है, जिससे अंतिम चरण के ब्लेडों पर क्षरण कम होता है और उपकरण का जीवनकाल बढ़ता है।

3. विद्युत उत्पादन और अनुकूलन क्षमता में वृद्धि: रीहीट चक्र मध्यवर्ती और निम्न-दबाव वाले सिलेंडरों में भाप को अधिक ऊर्जा मुक्त करने की अनुमति देता है, जिससे इकाई की सापेक्ष आंतरिक दक्षता और कुल विद्युत उत्पादन में सुधार होता है। साथ ही, यह प्रणाली मध्यवर्ती-दबाव नियंत्रण वाल्वों और बाईपास प्रणालियों के माध्यम से लोड प्रतिक्रिया को अनुकूलित करती है, लोड अस्वीकृति के दौरान ओवरस्पीड को रोकती है, और कम लोड पर टरबाइन और बॉयलर के बीच भाप की आपूर्ति-मांग के असंतुलन को दूर करती है।

4. अंतिम चरण के ब्लेड की कार्य स्थितियों का अनुकूलन: नमी की मात्रा को नियंत्रित करके, कम दबाव वाले सिलेंडर में विस्तार प्रक्रिया सुचारू हो जाती है, जिससे बूंदों का प्रभाव कम हो जाता है और अंतिम चरण के ब्लेड (जो 1.5 मीटर तक लंबे हो सकते हैं) के लिए परिचालन वातावरण में सुधार होता है, जिससे परिचालन विश्वसनीयता बढ़ती है।