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माननीय सज्जनों, मुझे एक समस्या है, जिसका समाधान जानना आवश्यक है। यदि रासायनिक उत्पादन हेतु उपयोग में आने वाले रीबॉयलरों में पहले एयर-सेपरेशन टर्बाइन से प्राप्त होने वाली भाप (1.0 MPa, 240°C तापमान वाली ओवरहीटेड भाप) को डिप्रेशन वाल्व के माध्यम से (0.3 MPa, 230°C तापमान तक) लाया जाता था, ताकि उसका उपयोग तापन हेतु किया जा सके। ऐसी स्थिति में 15 टन भाप की आवश्यकता होती थी, एवं यह 15 टन भाप पूरी तरह से तरल रूप में बदलकर पंपों के माध्यम से बाहर भेजी जाती थी। अब मैं चाहता हूँ कि एयर-सेपरेशन टर्बाइन के बाद एक छोटी टर्बाइन लगाई जाए, जिसके माध्यम से इलेक्ट्रिक मोटरें चल सकें। ऐसी स्थिति में टर्बाइन से निकलने वाली भाप का तापमान (0.3 MPa, 150°C) होगा, जिसका उपयोग तापन हेतु किया जा सकेगा। मैं जानना चाहता हूँ कि ऐसी स्थिति में तापन हेतु आवश्यक भाप की मात्रा में वृद्धि होगी या नहीं। मुझे लगता है कि हालाँकि सूखी संतृप्त भाप का उपयोग करने से तापन की दक्षता अधिक होती है, लेकिन ओवरहीटेड भाप पूरी तरह से पानी में बदल जाती है; इसलिए उसकी ऊष्मा भी उपयोग में आ जाती है। जबकि सूखी संतृप्त भाप का उपयोग करने में तो आसानी होती है, लेकिन उससे प्राप्त होने वाली ऊष्मा, ओवरहीटेड भाप से प्राप्त होने वाली ऊष्मा की तुलना में कम होती है। इसलिए, यदि पहले वाली प्रक्रिया को ही बनाए रखना है, तो आवश्यक भाप की मात्रा में वृद्धि होगी। क्या ऐसा ही है?
ऐसा सिद्धांत व्यावहारिक रूप से संभव है। इसे पूरा करने में कठिनाइयाँ हैं, बिजली उत्पादन संबंधी संतुलन में भी समस्याएँ हैं
यदि एयर-स्प्लिट टर्बाइन में बैक-प्रेशर अधिक हो, तो यूनिट का आकार काफी बड़ा हो जाता है; जो कि उचित नहीं है।
आपको लगता है कि समस्या ठीक कहाँ है? क्या आप इसे विस्तार से बता सकते हैं? यदि संतुलन में कोई समस्या है, तो क्या सहायक लाइन में उपस्थित वील्ड वैल्व का उपयोग करके इसे संतुलित किया जा सकता है?
ऐसा लगता है कि इससे कोई फर्क नहीं पड़ेगा… पैरामीटर तो वहीं मौजूद हैं; मुख्य स्टीम पाइपलाइन में बस एक बाईपास बना देने से ही काम चल जाएगा।
आमतौर पर एयर कंप्रेसर यूनिटें “कंडेंसिंग-टाइप” होती हैं; ऐसी यूनिटों में निकास दबाव आमतौर पर 0.01 MPa (A) होता है। अगर इसे “बैक-प्रेशर-टाइप” में बदला जाए, तो निकास दबाव लगभग 0.3 MPa हो जाता है। शाफ्ट शक्ति को बनाए रखने हेतु, आवश्यक है कि आने वाली हवा की मात्रा बढ़े; इससे उपकरण का आकार भी बढ़ जाएगा। ऐसी स्थिति में, निर्माता उस उपकरण को बना ही नहीं पाएँगे।
इस पोस्ट को अंतिम बार arpcd द्वारा 2015-9-18 14:14 पर संपादित किया गया। सीधे शब्दों में कहें तो, 15 टन/घंटा की दर से उत्पन्न होने वाली मध्यदबाव वाली ओवरहीटेड भाप, डिप्रेशन वाल्व के माध्यम से कम दबाव वाली ओवरहीटेड भाप में बदल जाती है। यह प्रक्रिया “सम-ऊष्मा थ्रोटलिंग” प्रक्रिया है; अर्थात् इस प्रक्रिया में कोई ऊष्मा हानि नहीं होती। लेकिन अब ऐसा नहीं है… इस भाप का उपयोग बिजली उत्पादन हेतु किया जा रहा है, जिससे कुछ ऊष्मा हानि हो जाती है। सरल शब्दों में, बिजली उत्पादन हेतु आवश्यक ऊष्मा की कमी को पूरा करने हेतु अतिरिक्त मध्यदबाव वाली ओवरहीटेड भाप की आवश्यकता होती है। । इसलिए कुल ऊर्जा की मात्रा निश्चित रूप से बढ़ जाती है, लेकिन आपके उपकरणों पर पड़ने वाला तापीय भार तो वैसा ही रहता है। अधिक बिजली उत्पन्न करने हेतु अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जबकि भाप की आवश्यकता तो वैसी ही बनी रहती है। पैसों के आधार पर हिसाब लगाना ज्यादा आसान है। 15 टन भाप की कीमत प्रति टन 100 रुपये मानी जाए। ऊष्मा उत्पन्न करने हेतु हर घंटे 1500 रुपये की भाप खर्च होती है; यह मात्रा तो वही रहेगी। बिजली उत्पन्न करने हेतु भी अतिरिक्त भाप की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, यदि 300 यूनिट बिजली उत्पन्न की जाए, तो प्रति यूनिट बिजली की कीमत 0.6 रुपये होगी; इस प्रकार कुल बिक्री मूल्य 180 रुपये होगा। ऐसी स्थिति में आपकी लागत कम से कम 120–150 रुपये ही होगी। । । । बिजली तो बेचकर पैसे कमाए जा रहे हैं, तो क्या आपको और अधिक भाप इसमें डालनी ही नहीं चाहिए? निश्चित रूप से, अधिक भाप की खपत होगी। आंकड़े ही सब कुछ बता देते हैं: (नोट: दबाव की मात्राएँ हमेशा निरपेक्ष दबाव के रूप में ही दी गई हैं; यदि यह सापेक्ष दबाव है, तो उसकी गणना खुद ही की जा सकती है।) 1.0 MPa, 240°C पर अतितापित भाप का एन्थल्पी मान H1 = 2920.98 kJ/kg है। इस भाप की मात्रा W1 = 15 टन/घंटा = 15,000 किलोग्राम/घंटा है। कुल ऊष्मा भार Q = W1 × H1 = 12170.75 किलोवाट है। डिप्रेशन वाल्व के उपयोग से ऊष्मा भार पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता; अधिकतम तो केवल थोड़ी ऊष्मा ही बर्बाद होती है। इसलिए, चाहे दबाव को 0.3 MPa या 0.4 MPa पर लाया जाए, इससे Q पर कोई फर्क नहीं पड़ता। बिजली उत्पन्न करने के बाद प्राप्त होने वाली भाप की विशेषताएँ इस प्रकार हैं: दबाव 0.3 MPa, तापमान 150℃; इस भाप का एन्थैल्पी मान H2 = 2761.18 kJ/kg है। भाप की आवश्यक मात्रा W2 = Q/H2 = 12170.15 * 3600 / 2761.18 = 15868 किग्रा/घंटा = 15.868 टन/घंटा है। अतः भाप की आवश्यक मात्रा में 0.868 टन/घंटा की वृद्धि हुई है। सामग्री-संतुलन के दृष्टिकोण से, इस स्थिति में प्रणाली को 1.0 MPa, 240°C तापमान वाली अतितापित भाप की आवश्यकता है; इसकी मात्रा W1’ = 15.868 टन/घंटा है। कुल ऊष्मा मात्रा Q’ = 12875.11 किलोवाट है। Q = 12170.75 किलोवाट है; अतः अतिरिक्त ऊष्मा मात्रा = 12875.11 – 12170.75 = 704.36 किलोवाट है। बैकप्रेशर जनरेटर की दक्षता 65% मानी जा सकती है (निर्माता से पूछें)। इस हिसाब से उत्पन्न विद्युत ऊर्जा की मात्रा N = 704.36 * 0.65 = 457.83 किलोवाट है। । पदार्थ संतुलन: आयतन – 15.868 टन/घंटा भाप; निकास – 15.868 टन/घंटा घनीकृत जल। संतुलन है।
ऊर्जा संतुलन: आयतन – 12875.11 किलोवाट; निकास – ऊष्मा उत्पन्न करने वाले उपकरणों द्वारा खपत होने वाली ऊर्जा – 12170.75 किलोवाट, बिजली उत्पादन हेतु खपत होने वाली ऊर्जा – 457.83 किलोवाट, बिजली उत्पादन प्रक्रिया में होने वाली हानि – 246.53 किलोवाट। कुल मिलाकर 12875.11 किलोवाट। संतुलन है।
आर्थिक विश्लेषण: बिजली उत्पादन की दर 400 किलोवाट-घंटा/घंटा मानी गई है। बिक्री की कीमत = 400 × 0.6 = 240 रुपये/घंटा। वर्ष में 8000 घंटे कार्य करने पर वार्षिक आय = 240 × 0.8 = 192 लाख रुपये। भाप की अतिरिक्त खपत की लागत – 90 रुपये/घंटा; वार्षिक लागत = 90 × 8000 = 72 लाख रुपये। इस प्रकार शुद्ध लाभ = 192 लाख – 72 लाख = 120 लाख रुपये। अर्थात्, यदि दो वर्षों में ही लागत वसूलनी है, तो छोटे इंजनों एवं छोटे जनरेटरों से संबंधित कुल लागत लगभग 240 लाख रुपये होगी (उपकरणों की खरीद, स्थापना, ट्यूनिंग आदि सभी खर्चों को शामिल करके)। दो वर्षों बाद ही लाभ होना शुरू होगा। । ठीक है: lol
अतितापित भाप का ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक बहुत कम होता है; इसलिए रीबोइलर में ऊष्मा स्थानांतरण हेतु आवश्यक क्षेत्रफल बहुत
धन्यवाद, सर। स्थिति ऐसी है कि 1.0MPA दबाव वाली भाप की मात्रा 42 टन/घंटा है; इसमें से लगभग 6 टन/घंटा भाप उपयोगकर्ताओं को दी जाती है। शेष 24 टन/घंटा भाप डिप्रेशन वाल्व के माध्यम से 0.3MPA दबाव वाले नेटवर्क में भेजी जाती है, जबकि 12 टन/घंटा भाप 0.6MPA दबाव वाले नेटवर्क में भेजी जाती है। टर्बाइन से निकलने वाली भाप का दबाव 1.1MPA एवं तापमान 315℃ होता है; टर्बाइन के पीछे ठंडा पानी छिड़कने के बाद तापमान 220℃ हो जाता है, और यह भाप 10 किलोग्राम/घंटा की दर से नेटवर्क में उपयोग में आती है। 10 किलोग्राम भाप को 3 किलोग्राम में बदलने के दौरान, एवं 6 किलोग्राम भाप के मामले में कोई ठंडा पानी छिड़का नहीं जाता; ऐसे में भाप सीधे ही अतितापित अवस्था में ही उपयोग में आती है। मुझे लगता है कि टर्बाइन के पीछे उत्पन्न होने वाली भाप का तापमान एवं दबाव कम करने से ऊर्जा की बर्बादी हो रही है… बेहतर होगा कि टर्बाइन से निकलने वाली 315℃ तापमान वाली भाप का उपयोग दो छोटे टर्बाइनों को चलाने हेतु किया जाए, ताकि बिजली उत्पन्न की जा सके। बची हुई भाप का उपयोग 6 किलोग्राम एवं 3 किलोग्राम दबाव वाले नेटवर्कों में किया जा सकता है… भले ही भाप की मात्रा में थोड़ी वृद्धि हो जाए, लेकिन चूँकि पहले से ही भाप की मात्रा पर्याप्त है, इसलिए अतिरिक्त भाप से भी ज्यादा ऊर्जा उत्पन्न नहीं होगी। मुझे लगता है कि हमारे यहाँ उपयोग में आने वाले हीट एक्सचेंजरों का क्षेत्रफल पर्याप्त है… फिर भी 3 किलोग्राम दबाव वाले नेटवर्क में भाप का तापमान लगभग 210℃ ही रह जाता है… क्या यह वाकई बर्बादी नहीं है? बेहतर होगा कि दो छोटी टर्बाइनों का उपयोग किया जाए… आपकी क्या राय है?
चूँकि हमें पता है कि ताप-कम करने वाले उपकरणों से ऊर्जा बर्बाद होती है, इसलिए आपको वास्तविक आंकड़ों के आधार पर ही इसकी गणना करनी चाहिए। नीचे दिए गए तीन पोस्टों में ताप-कम करने वाले उपकरणों एवं टर्बाइन जनरेटरों से संबंधित वास्तविक गणनाएँ दी गई हैं; आप उनका अवश्य अध्ययन करें। क्या वाकई में भाप-प्रणाली में उपयोग होने वाले ताप-कम करने वाले उपकरण ऊर्जा को बर्बाद करते हैं? http://bbs.hcbbs.com/thread-1005020-1-1.html 2.5MPa, 390℃ तापमान वाली अतितापित भाप के मामले में, तापमान एवं दबाव कम करने वाले वाल्व से ऊर्जा की हानि होती है या नहीं? http://bbs.hcbbs.com/thread-1009205-1-1.html – तापमान कम करने वाले उपकरणों में होने वाले ऊर्जा-नुकसान की गणना
http://bbs.hcbbs.com/thread-1390823-1-1.html
आप तो एक तकनीकी इंजीनियर हैं; आपको खुद ही ऐसी गणनाएँ करना सीखना होगा। केवल खुद ही गणना करके ही आपको तापमान कम करने वाले उपकरणों एवं बैकप्रेशर जनरेटरों में मौजूद मूलभूत अंतर समझ में आएगा। आंकड़े देखे बिना आपको कुछ भी समझ में नहीं आएगा। मुझे भी नहीं पता, हाहा। । खुद ही गणना करके देखिए। कंपनियों में कई तकनीशियनों को यही समस्या होती है। बस पूछते ही न रहें, आपको खुद ही हाथ उठाकर गणना करनी होगी! ! कोशिश करें? ? ?
वरिष्ठजन, ऐसा है कि अभी भी कुछ समस्याएँ हैं। कृपया इन्हें देखें। मैंने कुछ गणनाएँ भी की हैं। उदाहरण के लिए, एक प्रेशर रिलीफ वाल्व के उपयोग संबंधी पैरामीटर:
- नियंत्रण वाल्व का प्रवेश/निकास बिंदु
- अतितापित भाप का तापमान: T, °C – 215, 196
- दबाव: P, MPaG – 1.1, 0.3
- प्रवाह दर: W, kg/h – 24000, 24000
- विशिष्ट एंथैल्पी: H, kJ/kg – 2856.65, 2856.71
- विशिष्ट एंट्रॉपी: S, kJ/kg·K – 6.7223, 7.3391
- उपलब्ध ऊर्जा: Ex, kJ/kg – 857.96, 74.15
- कुल एंथैल्पी: H, kW – 18991, 189910
- कुल उपलब्ध ऊर्जा: Ex, kW – 57034, 482-1221 kW
- ऊर्जा हानि: Lw, kW – 1221 kW
देखिए, उपलब्ध ऊर्जा में हानि तो हुई है, लेकिन मुझे लगता है कि जो ऊर्जा खोई है, वह तो उस वस्तु की क्षमता ही है। कुल ऊर्जा तो समान ही रहती है; बस उपलब्ध ऊर्जा कम हो जाती है। ऐसा नहीं है कि प्रेशर/तापमान कम होने से ऊर्जा ही कम हो जाती है; बल्कि उपलब्ध ऊर्जा कम हो जाती है। अगर इस भाप का उपयोग बिजली उत्पादन हेतु किया जाए, तो दोनों में अंतर होगा। एक से 100 मीटर दूरी तय की जा सकती है, जबकि दूसरे से केवल 50 मीटर ही। लेकिन अगर इसका उपयोग गर्मी उत्पन्न करने हेतु किया जाए, तो दोनों से ही 100 मीटर दूरी तय की जा सकती है। अगर इसका उपयोग बिजली उत्पादन हेतु न किया जाए, तो ऊर्जा में कोई खास हानि नहीं होती। अंत में दोनों से ही 10 किलोग्राम एवं 3 किलोग्राम तरल पदार्थ प्राप्त होता है। तरल पदार्थ की एंथैल्पी में 100 kJ/kg का अंतर है; बाकी ऊर्जा तो गर्मी उत्पन्न करने हेतु ही उपयोग में आती है। अब, जब मैं इस भाप का उपयोग बिजली उत्पादन हेतु करता हूँ, तो गर्मी उत्पन्न करने हेतु दो-तीन टन अतिरिक्त भाप की आवश्यकता होती है। भाप की कीमत 160 रुपये/टन है; इससे लागत में कई सौ रुपये की वृद्धि हो जाती है। बैकप्रेशर स्टीम टर्बाइन की दक्षता भी है। मैंने सॉफ्टवेयर के द्वारा गणना की है। मान लीजिए कि टर्बाइन में प्रवेश करने वाली भाप का दबाव 1.0 MPa एवं तापमान 305°C है; निकासी पर दबाव 0.3 MPa एवं तापमान 222°C है। 1.0 MPa से 0.3 MPa तक प्रवाह दर 24 टन/घंटा है। दक्षता 0.65 है; इससे 1016 kW बिजली उत्पन्न हो सकती है। इसी प्रकार, 0.6 MPa के दबाव पर 312 किलोवाट बिजली उत्पन्न की जा सकती है। अगर पैसे कमाने की बात की जाए, तो वह भी बिजली उत्पन्न करने में खर्च होने वाली ऊर्जा एवं वास्तव में उत्पन्न होने वाली ऊर्जा के बीच का अंतर ही है। 1000 यूनिट बिजली की कीमत 6.5 रुपये है; इस प्रकार प्रति घंटे 650-320 रुपये की बचत होती है, यानी कुल 330 रुपये। क्या यह सही है? ऐसे में साल भर में लाखों रुपये की बचत हो सकती है। एक और समस्या यह है कि मैंने देखा है कि कुछ कारखानों में छोटे टर्बाइनों का उपयोग करके छोटे इलेक्ट्रिक मोटरों से बिजली उत्पन्न की जाती है… लेकिन ऐसी व्यवस्था की दक्षता कितनी है, यह तो पता नहीं।
इनपुट दबाव: 1.0 MPa, इनपुट तापमान: 305°C; आउटपुट दबाव: 0.3 MPa, आउटपुट तापमान: 222°C। उत्पन्न होने वाली ऊर्जा: 1016।
0.9 MPa, इनपुट तापमान: 305°C; आउटपुट दबाव: 0.3 MPa, आउटपुट तापमान: 229°C। उत्पन्न होने वाली ऊर्जा: 932।
0.8 MPa, इनपुट तापमान: 305°C; आउटपुट दबाव: 0.3 MPa, आउटपुट तापमान: 238°C। उत्पन्न होने वाली ऊर्जा: 837।
मैंने आपके डेटा की ठीक से जाँच नहीं की, लेकिन अपने कामों की जिम्मेदारी तो खुद ही लेनी होती है। बस इतना ही कहूँगा: जब आपको भाप की गुणवत्ता में अंतर समझ में आ जाए, जब आपको दौड़ने एवं कूदने में अंतर पता चल जाए, एवं जब आपको बिजली उत्पन्न करने एवं तापमान कम करने वाले उपकरणों में अंतर समझ में आ जाए, तो आप पहले ही रास्ते पर हैं। । । विचार सही है; बस थोड़ा और सावधानी बरतें, अपनी स्टीम प्रणाली की विस्तार से गणना करें… ऐसा करने पर निष्कर्ष निकालना मुश्किल नहीं होगा। । “उपलब्ध ऊर्जा” की अवधारणा आपको पहले ही समझ में आ गई होगी; यही तो सब कुछ का आधार है। । शुभकामनाएँ!~~~
हाहा, मार्गदर्शन के लिए धन्यवाद। अगर कोई विशेष प्रश्न हो, तो कृपया फिर से संपर्क करें।
वरिष्ठ जी, मुझे आपसे एक और बात पूछनी है। अगर मैं मौजूदा पाइपलाइनों में बहने वाले तरल के प्रवाह दर एवं नियंत्रण वाल्वों के सामने/पीछे के दबावों के आधार पर टर्बाइन के सामने/पीछे के दबाव एवं प्रवाह दरों की गणना करूँ, तो क्या टर्बाइन के सामने/पीछे की पाइपलाइनों का व्यास भी नियंत्रण वाल्वों के सामने/पीछे के व्यास के बराबर ही होना चाहिए?
एक बात समझ में नहीं आई – “बैकप्रेशर जनरेशन की दक्षता 65%”, क्या यह संभव है?