औद्योगिक कूलिंग टावरों में उपयोग होने वाली मिश्रित-प्रवाह वाली उच्च-दक्षता वाली जल-टर
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औद्योगिक कूलिंग टावरों हेतु मिश्र-प्रवाही प्रकार की उच्च-दक्षता वाली जल-टर्बाइनों का उपयोगI. तकनीक का नाम: औद्योगिक कूलिंग टावरों हेतु मिश्र-प्रवाही प्रकार की जल-टर्बाइन तकनीक
II. उपयोग का क्षेत्र: रसायन उद्योग, धातु शोधन, वस्त्र उद्योग आदि में, जहाँ गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा का उपयोग किया जा सकता है, ऐसे यांत्रिक वेंटिलेशन वाले कूलिंग टावरों का रूपांतरण।
III. इस ऊर्जा-बचत तकनीक से संबंधित उत्पादन प्रक्रियाओं में ऊर्जा-खपत की स्थिति:
वर्तमान में, औद्योगिक पुनर्चक्रण कूलिंग प्रणालियों में प्रत्येक कूलिंग टावर के शीर्ष पर एक इलेक्ट्रिक मोटर होती है; यह मोटर हवा को घुमाने हेतु उपयोग में आती है। 4500 टन/घंटा की क्षमता वाले कूलिंग टावर में इस मोटर द्वारा प्रतिवर्ष लगभग 175 हजार किलोवाट-घंटे ऊर्जा खर्च होती है; यह ऊर्जा 612 टीसीई के बराबर है। चतुर्थ, तकनीकी विवरण:
1. तकनीकी सिद्धांत
जल-टर्बाइनों को कार्य करने हेतु आवश्यक ऊर्जा, परिसंचरण शीतलन जल प्रणाली में मौजूद जल की गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा, एवं परिसंचरण पंपों द्वारा उत्पन्न ऊर्जा से प्राप्त होती है। कार्य करते समय शीतलन टॉवरों संबंधी तकनीकी मापदंडों का पालन किया जाता है; साथ ही, परिसंचरण पंपों द्वारा खपत होने वाली ऊर्जा में कोई परिवर्तन नहीं होता। जल-टर्बाइन का आउटपुट शाफ्ट सीधे पंखे से जुड़ा होता है, जिससे पंखा घूमता रहता है। इस प्रकार, मूल मोटर-चालित पंखा-प्रणाली की आवश्यकता ही नहीं रह जाती, जिससे बिजली की बचत होती है। 2. मुख्य तकनीकें: 1) चक्रीय जल के अतिरिक्त दबाव का उपयोग करके जल-टर्बाइनों को संचालित किया जा सकता है; इससे मोटरों की आवश्यकता नहीं पड़ ； 2) 50 का घूर्णन गति अनुपात वाली यह अति-कम गति वाली मिश्रित-प्रकार की जलटरबाइन, 88% से अधिक दक्षता प्रदान करती है। इसमें मूल द्विपंक्ति वाले निर्देशक पंखों के स्थान पर एकल-पंक्ति वाले निर्देशक पंख उपयोग में आए हैं। धातु से बने अंडाकार आकार के कंटेनरों के उपयोग से जलटरबाइन की संरचना संकीर्ण हो जाती है; जिससे कूलिंग टावरों में सीमित जगह की समस्या का समाधान हो जाता है। 3. प्रक्रिया-विधि:
सुधार की प्रक्रिया: कूलिंग टावर में उपयोग होने वाले गियरबॉक्स एवं मोटरों को हटा देना –> कूलिंग टावर को जल-टर्बाइन के सहारे मूल गियरबॉक्स की जगह पर स्थापित करना –> मूल फैन को भी वहीं स्थापित करना –> जल-आपूर्ति नली को जल-टर्बाइन के इनलेट से जोड़ना –> जल-वितरण उपकरण को जल-टर्बाइन के आउटलेट से जोड़ना। पाँच, मुख्य तकनीकी संकेतक: 1) जलटरबाइन की दक्षता η ≥ 88%, एवं इसके आकार/डिज़ाइन ऐसे होने चाहिए कि वे कूलिंग टावर की आंतरिक कार्य-प्रक्रियाओं की आवश्यकताओं को पूरा कर सकें। ； 2) शोर 20% कम हो जाता है। ； 3) जब टर्बाइन का उपयोग मोटर के स्थान पर किया जाता है, तो ऊर्जा की बचत 100% होती है। छह, तकनीक का उपयोग: इसका उपयोग तेल, रसायन उद्योग, इस्पात एवं हल्के वस्त्र उद्योगों में किया जा चुका है। देश भर की सैकड़ों कंपनियों के कूलिंग टावरों में ऊर्जा-बचत हेतु सुधार किए गए हैं, जिससे ऊर्जा-बचत में काफी सुधार हुआ है। सातवाँ, विशिष्ट उपयोगकर्ता एवं निवेश का लाभ:
विशिष्ट उपयोगकर्ता: दाचिंग पेट्रोकेमिकल्स, यांग्जी पेट्रोकेमिकल्स, बालिंग पेट्रोकेमिकल्स, हार्बिन पेट्रोकेमिकल्स, सांगझोउ डाहुआ, शेनजियू फाइबर, यीजेंग फाइबर, नानजिंग स्टील, जिनान स्टील, जियांगसु शागांग आदि।
1) हार्बिन पेट्रोकेमिकल्स। निर्माण का आकार: 4000 टन/घंटा × 2, प्रतिवाही प्रकार के यांत्रिक वेंटिलेशन वाले शीतलन टॉवरों का पुनर्निर्माण। मुख्य तकनीकी सुधार: पंखे/मोटरों की जगह पानी के टर्बाइनों का उपयोग किया जा रहा है; ड्राइव शाफ्ट एवं गियरबॉक्स भी बदल दिए गए हैं। मुख्य उपकरणों में HL4000 मॉडल की दो पानी की टर्बाइनें शामिल हैं, जिनका उपयोग कूलिंग टॉवरों में किया जाता है ऊर्जा-बचत संबंधी तकनीकी सुधारों हेतु आवश्यक निवेश राशि 2.4 मिलियन युआन है, एवं निर्माण कार्य पू प्रति वर्ष 3.168 मिलियन किलोवाट-घंटे बिजली की बचत होती है (प्रति वर्ष 330 दिनों की गणना के आधार पर); यह मात्रा 1108.8 टन सीई के बराबर है। प्रति वर्ष 1.9 मिलियन रुपये की बिजली लागत भी बचती है। निवेश की वसूली हेतु आवश्यक समय 1.3 वर्ष है। 2) जियांगसु सागांग, हुआइगांग, टेक्स्टाइल स्टील। निर्माण का आकार: 2500 टन/घंटा क्षमता वाले, रिवर्स-कस्टमाइज्ड मैकेनिकल वेंटिलेशन कूलिंग टॉवर का नवीनीकरण। मुख्य तकनीकी सुधार: पंखे/मोटरों की जगह पानी के टर्बाइनों का उपयोग किया जाएगा; ड्राइव शाफ्ट एवं गियरबॉक्स भी बदल दिए जाएंगे। मुख्य उपकरण, HLW-2500 मॉडल की कूलिंग टॉवरों हेतु उपयोग में आने वाली पानी की टर्बाइन है। ऊर्जा-बचत संबंधी तकनीकी सुधारों हेतु आवश्यक निवेश राशि 750,000 युआन है; निर्माण कार्य में 1 प्रतिवर्ष 871,000 यूनिट बिजली की बचत होती है; यह मात्रा 304.8 टीसीई के बराबर है (प्रतिवर्ष 330 दिनों की गणना के आधार पर)। प्रतिवर्ष 523,000 रुपये की बिजली लागत भी बचती है (यदि उद्यम के लिए बिजली की दर 0.6 रुपये/यूनिट हो)। निवेश की वसूली हेतु आवश्यक समय 1.4 वर्ष है। आठवाँ, प्रसार की संभावनाएँ एवं ऊर्जा-बचत की क्षमता: देश भर में मौजूद कूलिंग टावरों की कुल क्षमता, जिन्हें जल-टर्बाइनों में परिवर्तित किया जा सकता है, लगभग 24157 मिलियन टन है। 2015 तक इनमें से 10% को परिवर्तित किए जाने की उम्मीद है; ऐसे में देश भर में 6000 से अधिक कूलिंग टावरों को परिवर्तित किया जा सकेगा। इससे प्रति वर्ष 240 मिलियन टन सीई की ऊर्जा बच सकेगी। इसके लिए कुल निवेश लगभग 70 अरब रुपये होगा।
सर्कुलेटिंग वॉटर सिस्टम का संतुलन, सर्कुलेटिंग वॉटर सिस्टम की अलग से गणना करके ही निर्धारित किया जाता ह सर्कुलेटिंग वॉटर सिस्टम का संतुलन, मुख्य रूप से कूलिंग टावर द्वारा जोड़ा जाने वाला पानी, एवं कूलिंग टावर से होने वाला वाष्पीकरण, छिड़काव के कारण होने वाला नुकसान, लीकेज के कारण होने वाला नुकसान, एवं अपशिष्ट जल की मात्रा के आध अर्थात्: जल पूरक मात्रा M = वाष्पीकरण की मात्रा E + हवा के कारण होने वाली हानि D + अपशिष्ट जल की मात्रा B + लीकेज की मात्रा F।
कूलिंग टावर में जल पूरक मात्रा: जब जल पूरक वाल्व बंद होता है, तो कूलिंग टावर में आवश्यक जल पूरक मात्रा, उस समयावधि में विभिन्न जलाशयों में हुई जल-हानि के बराबर होनी चाहिए। हवा के कारण होने वाले जल-नुकसान की मात्रा D की गणना निम्नलिखित सूत्र से की जा सकती है: (1) हवा के कारण होने वाला जल-नुकसान D – हवा के प्रवाह के कारण, कुछ जल-बूँदें हवा द्वारा ले जाई जाती हैं। हवा के कारण होने वाला जल-नुकसान, कुल परिसंचारित जल-मात्रा का लगभग 0.1% होता है। अर्थात्: D = R * 0.1%। इसके द्वारा प्रत्येक सर्कुलेटिंग वॉटर सिस्टम में हवा के कारण होने वाले नुकसान की मात्रा ज्ञात की जा सकती है। (2) अपशिष्ट जल की मात्रा B – ठंडे पानी के चक्रण के दौरान वाष्पीकरण के कारण होने वाले सांद्रीकरण को नियंत्रित करने हेतु, मानव द्वारा निकाले जाने वाले पानी की मात्रा। विभिन्न जल-उपयोग करने वाली इकाइयों से निकलने वाले पुनर्चक्रित जल की मात्रा को “आयतन विधि” द्वारा मापा जाता है। पुनर्चक्रित जल संग्रहण स्थलों में से निकलने वाले जल की मात्रा, फिल्टरिंग प्रक्रिया की संख्या के आधार पर निर्धारित की जाती है; इस तरह प्रत्येक पुनर्चक्रित जल संग्रहण स्थल से निकलने वाले अपशिष्ट जल की मात्रा ज्ञात हो जाती है (3) लीकेज की मात्रा F, पिछले सूत्रों के आधार पर निम्न प्रकार ज्ञात की जा सकती है:
पानी की मात्रा M = वाष्पीकरण की मात्रा E + हवा के कारण होने वाली हानि D + अपशिष्ट पानी की मात्रा B + लीकेज की मात्रा F
इस प्रकार वाष्पीकरण की मात्रा E ज्ञात हो जाती है।
(4) वाष्पीकरण की मात्रा E के सूत्र के आधार पर हानि गुणांक C भी ज्ञात किया जा सकता है।
वाष्पीकरण की मात्रा E का सूत्र है:
E = α(R – B) / t/h
जहाँ:
α – वाष्पीकरण हानि दर, %
α = C(T1 – T2)/100
R – सिस्टम में प्रवाहित होने वाले पानी की मात्रा, t/h ； बी--- अपशिष्ट जल की मात्रा, टन/घंटा ； E---वाष्पीकृत जल की मात्रा, टन/घंटा ； T1, T2 – ये कूलिंग टावर में प्रवेश करने वाले एवं बाहर निकलने वाले चक्रीय शीतलन जल का तापमान है। यहाँ, प्रत्येक चक्रीय जल स्रोत से प्राप्त होने वाले जल की मात्रा R, उस जल स्रोत से जुड़े कूलिंग प्रणालियों के मीटरों या उस जल का उपयोग करने वाली इकाइयों के मीटरों से प्राप्त की जाती है। कूलिंग टावर में प्रवेश करने वाले एवं बाहर जाने वाले चक्रीय शीतलन जल के तापमान को स्थल पर ही थर्मामीटर से मापा जाता ह इसके बाद तापमान-गुणांक C की गणना की जाती है; यह देखा जाता है कि क्या C, पर्यावरणीय तापमान के अनुरूप होने वाले “हानि-गुणांक” की सीमा के भीतर है। यदि ऐसा है, तो यह संकेत देता है कि मापे गए जल-प्रमाण सही हैं। इसके आधार पर ही परिसंचरण-जल प्रणाली का संतुलन-चित्र तैयार किया जाता है। नुकसान गुणांक C का संबंध मौसमी तापमान से इस प्रकार है: गर्मियों में (25-30 डिग्री) यह 0.15-0.16 होता है; सर्दियों में (-15–10 डिग्री) यह 0.06-0.08 होता है; वसंत एवं शरद ऋतु में (0-10 डिग्री) यह 0.10-0.12 होता है। जल संग्रहण की मात्रा, आम तौर पर, प्रवाहित होने वाले जल की मात्रा का 1/3-1/5 होती है।
कूलिंग टावर में जल पूरक मात्रा: जब जल पूरक वाल्व बंद होता है, तो कूलिंग टावर में आवश्यक जल पूरक मात्रा, उस समयावधि में विभिन्न जलाशयों में हुई जल-हानि के बराबर होनी चाहिए। हवा के कारण होने वाले जल-नुकसान की मात्रा D की गणना निम्नलिखित सूत्र से की जा सकती है: (1) हवा के कारण होने वाला जल-नुकसान D – हवा के प्रवाह के कारण, कुछ जल-बूँदें हवा द्वारा ले जाई जाती हैं। हवा के कारण होने वाला जल-नुकसान, कुल परिसंचारित जल-मात्रा का लगभग 0.1% होता है। अर्थात्: D = R * 0.1%। इसके द्वारा प्रत्येक सर्कुलेटिंग वॉटर सिस्टम में हवा के कारण होने वाले नुकसान की मात्रा ज्ञात की जा सकती है। (2) अपशिष्ट जल की मात्रा B – ठंडे पानी के चक्रण के दौरान वाष्पीकरण के कारण होने वाले सांद्रीकरण को नियंत्रित करने हेतु, मानव द्वारा निकाले जाने वाले पानी की मात्रा। विभिन्न जल-उपयोग करने वाली इकाइयों से निकलने वाले पुनर्चक्रित जल की मात्रा को “आयतन विधि” द्वारा मापा जाता है। पुनर्चक्रित जल संग्रहण स्थलों में से निकलने वाले जल की मात्रा, फिल्टरिंग प्रक्रिया की संख्या के आधार पर निर्धारित की जाती है; इस तरह प्रत्येक पुनर्चक्रित जल संग्रहण स्थल से निकलने वाले अपशिष्ट जल की मात्रा ज्ञात हो जाती है (3) लीकेज की मात्रा F, पिछले सूत्रों के आधार पर निम्न प्रकार ज्ञात की जा सकती है:
पानी की मात्रा M = वाष्पीकरण की मात्रा E + हवा के कारण होने वाली हानि D + अपशिष्ट पानी की मात्रा B + लीकेज की मात्रा F
इस प्रकार वाष्पीकरण की मात्रा E ज्ञात हो जाती है।
(4) वाष्पीकरण की मात्रा E के सूत्र के आधार पर हानि गुणांक C भी ज्ञात किया जा सकता है।
वाष्पीकरण की मात्रा E का सूत्र है:
E = α(R – B) / t/h
जहाँ:
α – वाष्पीकरण हानि दर, %
α = C(T1 – T2)/100
R – सिस्टम में प्रवाहित होने वाले पानी की मात्रा, t/h ； बी--- अपशिष्ट जल की मात्रा, टन/घंटा ； E---वाष्पीकृत जल की मात्रा, टन/घंटा ； T1, T2 – ये कूलिंग टावर में प्रवेश करने वाले एवं बाहर निकलने वाले चक्रीय शीतलन जल का तापमान है। यहाँ, प्रत्येक चक्रीय जल स्रोत से प्राप्त होने वाले जल की मात्रा R, उस जल स्रोत से जुड़े कूलिंग प्रणालियों के मीटरों या उस जल का उपयोग करने वाली इकाइयों के मीटरों से प्राप्त की जाती है। कूलिंग टावर में प्रवेश करने वाले एवं बाहर जाने वाले चक्रीय शीतलन जल के तापमान को स्थल पर ही थर्मामीटर से मापा जाता ह इसके बाद तापमान-गुणांक C की गणना की जाती है; यह देखा जाता है कि क्या C, पर्यावरणीय तापमान के अनुरूप होने वाले “हानि-गुणांक” की सीमा के भीतर है। यदि ऐसा है, तो यह संकेत देता है कि मापे गए जल-प्रमाण सही हैं। इसके आधार पर ही परिसंचरण-जल प्रणाली का संतुलन-चित्र तैयार किया जाता है। नुकसान गुणांक C का संबंध मौसमी तापमान से इस प्रकार है: गर्मियों में (25-30 डिग्री) यह 0.15-0.16 होता है; सर्दियों में (-15–10 डिग्री) यह 0.06-0.08 होता है; वसंत एवं शरद ऋतु में (0-10 डिग्री) यह 0.10-0.12 होता है। जल संग्रहण की मात्रा, आम तौर पर, प्रवाहित होने वाले जल की मात्रा का 1/3-1/5 होती है।
मुझे नहीं पता कि आपने इस तकनीक के बारे में वास्तव में कोई अध्ययन/जानकारी हासिल की है या नहीं।
यह तकनीक, उन सर्कुलेटिंग वॉटर प्लांटों के डिज़ाइन हेतु उपयुक्त है, जिनमें डिज़ाइन संबंधी ढील/अतिर
और अब, नए सर्कुलेटिंग वॉटर सिस्टमों, या पुराने सर्कुलेटिंग वॉटर सिस्टमों में किए गए फ्रीक्वेंसी-ट्यूनिंग संशोधन भी बहुत ही प्रभावी हैं; इस कारण दबाव में काफी कमी आ गई है।
महत्वपूर्ण बात यह है कि सिस्टम में उपलब्ध ऊर्जा की गणना की जाए। यदि किसी को इसमें रुचि है, तो वह मेरे साथ संपर्क कर सकता है।