गैसीकरण उपकरणों में तकनीकी नवाचार हेतु विभिन्न रास्ते – विस्तृत विश

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गैसीकरण उपकरणों में तकनीकी नवाचारों का विस्तृत विश्लेषण
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तारीख: 2016-08-11
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गैसीकरण तकनीक, कोयले को स्वच्छ एवं कुशल तरीके से रूपांतरित करने हेतु आवश्यक है। पिछले कुछ वर्षों में निरंतर नवाचारों एवं तकनीकी सुधारों के कारण, देश में गैसीकरण उपकरणों का विकास तेजी से हुआ है। कोयला-गैसीकरण तकनीकों के विकास की दिशा को समझना, ऐसी तकनीकों एवं उपकरणों का चयन करना जो कोयले के प्रकार के अनुकूल हों, उत्पादों की मांगों के अनुरूप हों, कम ऊर्जा खपत वाले हों, कम निवेश आवश्यक करें, विश्वसनीय एवं पर्यावरण-अनुकूल हों, यह कोयला-रसायन उद्योग के स्वस्थ विकास हेतु आवश्यक है। 29 जुलाई को बीजिंग में आयोजित “2016 चीनी नवीन प्रकार की गैसीकरण तकनीकों एवं संबंधित नवाचारों के विकास” संबंधी सम्मेलन में, उपस्थित विशेषज्ञों ने ऐसे ही विचार एवं सुझाव दिए। विभिन्न प्रकार के गैसीकरण यंत्र लगातार विकसित हो रहे हैं। “विभिन्न प्रकार के गैसीकरण यंत्र, गैसीकरण प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं; ऐसे यंत्र चीन में व्यापक रूप से उपयोग में आ रहे हैं। इन यंत्रों का औद्योगिक विकास अच्छी गति से हुआ है, तकनीकों की विविधता भी है, एवं ऐसे यंत्रों की संख्या भी काफी है।” देश में, उन्नत प्रकार के बड़े एयर-फ्लो बेड आधारित प्रेशराइज्ड गैसीफिकेशन ओवनों की संख्या 300 से अधिक हो गई है। ”पेट्रोलियम एवं रसायन उद्योग नियोजन संस्थान के ऊर्जा-रसायन विभाग की उप-निदेशक हान होंगमेई ने इसके बारे में जानकारी दी। 　　जानकारी के अनुसार, गैसीकरण भट्टियों को सामग्री के संपर्क के तरीके के आधार पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया जाता है – स्थिर-बिस्तर (गतिशील-बिस्तर), फ्लो-बेड (उबलता हुआ बिस्तर), एवं गैस-प्रवाह बिस्तर। कोयले को दबाकर स्थिर बिस्तर पर गैसीकरण करने हेतु उपयोग में आने वाली प्रमुख तकनीकों में रूची फर्नेस, साइडिंग फर्नेस, BGL फर्नेस, युनडिंग YM फर्नेस आदि शामिल हैं। फ्लो-बेड तकनीक का उपयोग कई क्षेत्रों में किया जाता है; इसमें चीन के ICC भट्ठियाँ, एंडर भट्ठियाँ, न्यूपावर भट्ठियाँ आदि शामिल हैं। गैस-स्ट्रीम बेड वाली शुष्क-विधि से दबावपूर्ण अवस्था में कोयले को गैस में परिवर्तित करने हेतु प्रयोग में आने वाली प्रमुख तकनीकों में शेल फर्नेस, जीएसपी फर्नेस, कोलिन फर्नेस, टू-स्टेज फर्नेस (टीपीआरआई), एचटी-एल फर्नेस, ओरिएंटल फर्नेस, हुआली फर्नेस, पंच-रिंग फर्नेस, निंगमेई फर्नेस, लियूहुआ-कियाओ फर्नेस, शेनगू फर्नेस, जिनझोंग फर्नेस आदि शामिल हैं। गैसीकरण बेड वाली आर्द्र-विधि से कोयला-जल मिश्रण को गैस में बदलने हेतु प्रयोग में आने वाले प्रमुख भट्टियों में GE-TCGP, विपरीत दिशा में स्थित चार नोजल वाली भट्टियाँ, त्सिंगहुआ भट्टियाँ, एवं बहु-कच्चे-पदार्थों वाली भट्टियाँ आदि शामिल हैं। 　　वर्तमान में, हमारे देश ने गैसीकरण उपकरणों के क्षेत्र में उल्लेखनीय उपलब्धियाँ हासिल की हैं। एरोस्पेस चांगजेंग केमिकल इंजीनियरिंग कंपनी लिमिटेड के महाप्रबंधक सहायक, झू यूयिंग ने कहा कि कंपनी द्वारा विकसित एरोस्पेस HT-L भट्टी का लंबी अवधि तक परीक्षण किया गया है, एवं इसके महत्वपूर्ण उपकरणों जैसे गैसीकरण भट्टी, फ्यूजनर, स्लग-टूटने वाली मशीन, हीट एयर फर्नेस, सुरक्षा वाल्व, विशेष प्रकार के वाल्व (ऑक्सीजन वाल्व, कोयले के पाउडर संबंधी वाल्व, स्लग-लॉकिंग वाल्व, कोयले के पाउडर के नियंत्रण हेतु वाल्व, डायरेक्शन वाल्व, ब्लैक वॉटर नियंत्रण हेतु वाल्व), उच्च दबाव वाले पंप, तथा उच्च गति वाले पंपों का निर्माण घरेलू स्तर पर ही किया गया है; इस प्रकार इनके संबंध में स्वदेशी बौद्धिक संपदा भी विकसित की गई है। 　　हुआदोंग विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के प्रोफेसर लिउ हाईफेंग के अनुसार, सीनोपेक निंगबो इंजीनियरिंग कंपनी, निंगबो टेक्नोलॉजी रिसर्च इंस्टीट्यूट एवं हुआदोंग विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय द्वारा संयुक्त रूप से विकसित “सिंगल-नोजल कोल्ड-वॉल टाइप पाउडर-कोयला गैसीकरण तकनीक” (SE ओरिएंटल फर्नेस), जियांगसू के नानजिंग में स्थित यांग्जी पेट्रोकेमिकल्स के 1000 टन/दिन क्षमता वाले प्रदर्शन संयंत्र में पहले ही उपयोग में आ चुकी है। वहीं, झोंगआन लियाओनियन के 17 लाख टन/वर्ष क्षमता वाले कोयले से ऑलिफिन उत्पादन परियोजना में 7×1500 टन/दिन क्षमता वाले गैसीकरण यंत्रों का उपयोग किया जाएगा; ऐसे यंत्रों का डिज़ाइन वर्तमान में इस भट्ठी में पाइप-आधारित जल-शीतलन प्रणाली, एक ही उपकरण में दहन, तापमान वृद्धि एवं प्रक्रिया संचालन की सुविधा है। शुद्धिकरण हेतु उपयोग में आने वाली इकाई में मिक्सर, साइक्लोन सेपरेटर एवं वॉशिंग टॉवर शामिल हैं। वराबरी वाले गर्म पानी के टॉवर में फ्लैश वेपोरेशन एवं ऊष्मा-आदान-प्रदान की सुविधा भी है; इससे “ब्लैक वॉटर” के कारण ऊष्मा-आदान-प्रदान प्रणाली में अवरोध उत्पन्न होने एवं ऊष्मा-आदान-प्रदान प्रक्रिया पर प्रभाव पड़ने जैसी समस्याओं का सम 　　ट्सिंगहुआ विश्वविद्यालय के शान्सी स्वच्छ ऊर्जा अनुसंधान संस्थान, शान्सी यांगमेई फेंगशी, एवं शान्सी यांगमेई केमिकल मशीनरी (ग्रुप) लिमिटेड द्वारा संयुक्त रूप से विकसित “जिनहुआ भट्ठी” (सिंथेटिक गैस/भाप उत्पादन हेतु गैसीकरण भट्ठी), 1 अप्रैल, 2016 को यांगमेई फेंगशी की लिनयी शाखा में सफलतापूर्वक संचालन में आ गई। इस भट्टी में शान्सी के “तीन उच्च गुणवत्ता वाले” कोयलों का उपयोग किया जा रहा है, एवं यह 100 दिनों से अधिक समय से स्थिर रूप से कार्यरत है। यह गैसीकरण यंत्र, राख एवं मलबे के जमने से प्रभावी ढंग से बचाव करता है ； अनूठे संरचनात्मक डिज़ाइन के कारण, दोनों ओर से ऊष्मा प्राप्त होने की संभावना कम हो जाती है; इससे उपकरणों का आकार एवं निवेश भी कम हो जाता है। ； उच्च तापमान वाली सिंथेटिक गैस से ऊर्जा पुनः प्राप्त करके, उच्च तापमान एवं दबाव वाली भाप प्राप्त की जा सकती है; इससे गैसीकरण यंत्रों में ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता म 　　सर्वेक्षण आंकड़ों से पता चलता है कि 2015 के अंत तक, स्थिर-बिस्तर वाले सामान्य दबाव वाले गैसीकरण यंत्रों को छोड़कर, देश में औद्योगिक उद्देश्यों हेतु उपयोग में आने वाले दबाव-युक्त गैसीकरण यंत्रों की संख्या 392 थी। इनमें से सबसे अधिक संख्या में उपयोग में आने वाले स्थिर-बिस्तर वाले कोयला-गैसीकरण यंत्रों की संख्या 120 थी; जो कुल संख्या का 77.9% है। फ्लूइडाइज्ड-बिस्तर वाले गैसीकरण यंत्रों की संख्या 20 थी; जो कुल संख्या का 55.5% है। जेट-बिस्तर वाले GE वॉटर-कोयला-गैसीकरण यंत्रों की संख्या 75 थी; जो कुल संख्या का 37.1% है। तकनीकी नवाचार से कमियों को दूर किया जा सकता है। हान होंगमेई का कहना है कि गैसीकरण तकनीक में दशकों तक अनुसंधान एवं प्रयोग किए गए, जिससे इस तकनीक में लगातार सुधार हुआ। अब इस तकनीक का स्तर काफी उच्च हो गया है। लेकिन जैसे-जैसे देश में कोयला-गैसीकरण का उपयोग अधिक क्षेत्रों एवं इलाकों में होने लगा है, कोयले से प्राप्त गैस की आवश्यकताएँ भी अधिक विविध होती जा रही हैं। कोयले के प्रकार भी बढ़ गए हैं, एवं कोयले की गुणवत्ता में भी जटिलताएँ आ गई हैं। पर्यावरण एवं सुरक्षा संबंधी आवश्यकताएँ भी लगातार बढ़ रही हैं; इसलिए कोयला-गैसीकरण तकनीक को अपनी विशेषताओं एवं उत्पादन प्रक्रिया में आने वाली समस्याओं के आधार पर और अधिक सुधारने एवं विकसित करने की आवश्यकता है। 　　जानकारी के अनुसार, वर्तमान में विभिन्न प्रकार के गैसीकरण उपकरणों से जुड़ी ऐसी समस्याएँ हैं जिनका तुरंत समाधान आवश्यक है – पेटेंटयुक्त एवं महत्वपूर्ण उपकरणों की खरीद को कम करके उन्हें घरेलू स्तर पर ही विकसित करना, प्रक्रियाओं एवं नियंत्रण प्रणालियों को बेहतर बनाना, सॉफ्टवेयर संबंधी लागतों (पेटेंट शुल्क + PDP शुल्क + तकनीकी सेवा शुल्क) को कम करना, जल-कोयला मिश्रण के गैसीकरण हेतु दबाव को 6.5–8.7 MPa तक बढ़ाना, कोयले की मात्रा बढ़ाने हेतु उपकरणों का आकार बढ़ाना, उप-उत्पादित भाप के दबाव को बढ़ाना, शीतलन एवं धूल हटाने संबंधी प्रणालियों को बेहतर बनाना, ऊर्जा का पुनर्उपयोग करना, सिंथेटिक गैस के शीतलन हेतु बेहतर तरीके खोजना, हानिकारक अपशिष्ट जल का प्रभावी ढंग से निपटान करना, राख-जल शोधन प्रणालियों को बेहतर बनाना, राख-जल चक्रण प्रक्रियाओं में सुधार करना, गैस शुद्धिकरण विधियों में सुधार करना, धूल के उत्सर्जन को कम करना, राख में मौजूद कार्बन की मात्रा को कम करना, बारीक अपशिष्टों के उत्सर्जन को कम करना, एवं बारीक अपशिष्टों के उपयोग संबंधी अनुसंधानों को बढ़ावा देना। 　　“भविष्य में गैसीकरण उपकरणों में होने वाले नवाचारों में घरेलू उत्पादन को बढ़ाना, निवेश को कम करना, गैसीकरण के दौरान उत्पन्न होने वाले दबाव को बढ़ाना, बड़े आकार के गैसीकरण उपकरणों का विकास करना, ऊर्जा एवं जल की खपत को कम करना, तथा पर्यावरण संरक्षण को बेहतर बनाना शामिल है। ”हान होंगमेई ने कहा। उदाहरण के लिए, जून 2016 तक हमारे देश में 28 शेल वेस्ट-ओवन प्रक्रिया वाले गैसीकरण यंत्र लगाए जा चुके थे। वर्तमान में, शेल प्रक्रिया में उपयोग होने वाले 10 प्रमुख उपकरणों में से, कोयले के चूर्ण की गति मापने वाले उपकरण एवं घनत्व मापने वाले उपकरणों को छोड़कर, बाकी सभी उपकरणों के लिए देशीय स्तर पर प्रमाणित निर्माता उपलब्ध हैं; या फिर उनका प्रमाण भविष्य में, प्रमुख उपकरणों के घरेलू निर्माण की प्रक्रिया को और तेज करने की आवश्यकता है। ऐसा करने से **गैसीकरण इकाइयों पर होने वाले निवेश एवं संचालन संबंधी खर्चों में कमी आएगी, एवं देश में उपकरण निर्माण का स्तर भी सुधरेगा।** 　　पत्रकारों के साक्षात्कारों से पता चला कि भविष्य में गैसीकरण प्रौद्योगिकी में नवाचार का ध्यान उत्प्रेरक-आधारित गैसीकरण, कोयले का भूमिगत गैसीकरण जैसे क्षेत्रों पर केंद्रित रहेगा। हान होंगमेई का कहना है कि उत्प्रेरकीय वाष्पीकरण के द्वारा वाष्पीकरण का तापमान 200℃ से 300℃ तक कम किया जा सकता है; इससे सौम्य वाष्पीकरण एवं निर्दिष्ट रूपांतरण संभव हो जाता है। वर्तमान में उत्प्रेरकों के प्रकार, उत्प्रेरकीय अभिक्रियाओं की प्रक्रिया, एवं उत्प्रेरकीय वाष्पीकरण प्रक्रिया पर विस्तार से अनुसंधान करने की आवश्यकता है। कोयले के भूमिगत वाष्पीकरण संबंधी तकनीकों में वर्तमान में तकनीकी विवरणों को बेहतर बनाने पर ध्यान दिया जा रहा है; इसमें प्रक्रिया-नियंत्रण, भूमिगत वाष्पीकरण हेतु आवश्यक उपकरण/साधन, दहन तकनीक, एवं वाष्पीकरण यंत्रों का डिज़ाइन शामिल है। ； महत्वपूर्ण परिधीय तकनीकों को भी मजबूत बनाने की आवश्यकता है, जैसे कि गैसीकरण एवं पुनर्प्राप्ति, प्रदूषक नियंत्रण आद 　　इसके अलावा, कुछ अन्य अनुसंधान क्षेत्र भी हैं, जैसे हाइड्रोजनीकरण, जैव-पदार्थों का उत्प्रेरकीय विघटन, चरणबद्ध गैस-प्रवाह वाले बेड में कोयले का विघटन (उच्च तापमान पर), कोयले का ब्लास्ट फर्नेस के अवशेषों में विघटन, अतिसंक्रामक जल में कोयले का विघटन, फ्लाई ऐश का द्वितीयक विघटन, एवं कोयले के विघटन को अन्य प्रक्रियाओं के साथ एकीकृत करना (जैसे मीथेनीकरण के साथ)। गैसीकरण द्वीप, एक आम प्रथा बनते जा रहे हैं। गैसीकरण तकनीकों में तेजी से विकास होने, औद्योगिक क्षेत्रों (बड़ी कंपनियों) के आकार में वृद्धि होने, तथा उद्योगों में बदलाव एवं सुधार होने के कारण, औद्योगिक क्षेत्रों, खासकर बड़ी कंपनियों को उच्च गुणवत्ता वाली एवं कम लागत वाली सिंथेटिक गैस, हाइड्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड जैसी औद्योगिक गैसें उपलब्ध कराने हेतु विशेषीकृत गैसीकरण द्वीपों का उपयोग करना अब एक रुझान बन गया है। 　　हान होंगमेई का कहना है कि व्यावसायिक तरीके से संचालित गैसीकरण सुविधाएँ, कोयले की गुणवत्ता में होने वाले परिवर्तनों से निपटने, औद्योगिक गैसों की निरंतर आपूर्ति सुनिश्चित करने, तथा कोयले के उपयोग से होने वाले पर्यावरणीय प्रभावों को दूर करने हेतु सबसे अच्छा उपाय हैं। 　　गैसीकरण द्वीपों को, सेवा प्रदान की जाने वाली संख्या के आधार पर “एंटरप्राइज़ स्तर” एवं “पार्क स्तर” में विभाजित किया जाता है। गैस की संरचना के आधार पर इन्हें “सिंथेटिक गैस प्रकार” (CO+H2, H2, CO) एवं “औद्योगिक गैस प्रकार” में विभाजित किया जाता है। सेवा प्रदान की जाने वाली उद्योगों के आधार पर इन्हें “रासायनिक उद्योग प्रकार” (तेल शोधन/कोयला रसायन उद्योग/अन्य रासायनिक उद्योग आदि) एवं “अन्य औद्योगिक प्रकार” (सिरेमिक/निर्माण सामग्री/सीमेंट आदि) में विभाजित किया जाता है। “व्यापक क्षमता वाले ‘गैसीकरण द्वीप’ मॉडल” के कारण, जिसमें गैस आपूर्ति करने वाली कंपनियाँ बड़े पैमाने पर गैस आपूर्ति कर सकती हैं, इस मॉडल की बड़े पैमाने पर उत्पादन करने की क्षमता, विशेषज्ञता एवं लचीलेपन जैसी विशेषताओं के कारण, अधिक से अधिक कंपनियाँ एवं औद्योगिक क्षेत्र इसकी ओर ध्यान आकर्षित कर रह 　　“उन औद्योगिक क्षेत्रों में, जहाँ उद्यमों की संख्या अधिक है एवं औद्योगिक गैसों की मांग भी अधिक है, बड़े पैमाने पर गैसीकरण सुविधाओं का निर्माण एवं संचालन, उत्पादन प्रक्रियाओं को अधिक कुशल एवं समेकित तरीके से संचालित करने में मदद करता है। इससे उद्यमों द्वारा अलग-अलग गैसीकरण सुविधाओं के निर्माण से होने वाली अनावश्यक लागतों से बचा जा सकता है; ऐसा करने से क्षेत्र का समन्वित एवं दीर्घकालिक विकास संभव हो पाता है। ”हान होंगमेई ने कहा। 　　जानकारी के अनुसार, वर्तमान में देश-विदेश के बड़े पेट्रोकेमिकल पार्कों में धीरे-धीरे “गैसीफिकेशन आइलैंड” मॉडल को अपनाया जा रहा ह हमारे देश में विकसित की जा रही बड़ी आधुनिक कोयला-रसायन उत्पादन सुविधाओं में, बड़े गैसीकरण संयंत्रों की भी योजना बनाई जा रही है। जुलाई 2014 में, 3 अरब युआन की कुल पूंजी लगाकर पुयांग विकास क्षेत्र में “झोंगयुआन डाहुआ गैसीकरण परियोजना” का निर्माण शुरू हुआ। इस परियोजना के निर्माण में लगभग 36 महीने लगने का अनुमान है। इस परियोजना में मुख्य रूप से कोयले का उपयोग किया जाएगा, एवं उन्नत “वॉटर-कोयला स्लरी प्रेशराइज्ड गैसीकरण तकनीक” का उपयोग किया जाएगा। इसके अलावा, सिंथेटिक गैस की शुद्धिकरण एवं अन्य संबंधित उपकरण भी विकसित किए जाएंगे। इस परियोजना के पूरा होने के बाद, अनुमानित रूप से प्रति वर्ष 2.8 अरब युआन का उत्पादन होगा, एवं 220 मिलियन युआन कर भी एकत्र होगा। 　　झोंगमेई शान्सी कंपनी की यूलिन एनर्जी केमिकल्स लिमिटेड की यूहेंग कोयला-रसायन उत्पादन परियोजना में उपयोग होने वाले गैसीकरण उपकरणों में GE900 घन फुट क्षमता वाले, 6.5×106 पास्कल दबाव वाले गैसीकरण प्रक्रिया उपकरणों का उपयोग किया गया है। यहाँ 5 गैसीकरण उपकरण हैं, जिनमें से 2 बैकअप के लिए हैं। प्रतिदिन लगभग 8000 टन कोयला इस प्रक्रिया में उपयोग में आता है। यह गैसीकरण उपकरण अप्रैल 2014 के अंत में ही सफलतापूर्वक कार्यरत हो गया। हान होंगमेई का कहना है कि पेशेवर स्तर पर कोयले को गैस में बदलने हेतु, आवश्यकताओं के अनुसार उपयुक्त प्रक्रियाओं का चयन करना आवश्यक है; जैसे कि फ्लूइडाइज्ड बेड गैसीफिकेशन, एयर-फ्लो बेड गैसीफिकेशन, या फिक्स्ड बेड ऑक्सीजन-समृद्ध गैसीफिकेशन। साथ ही, कोयले की उपलब्धता को ध्यान में रखते हुए, पूरी प्रक्रिया की आर्थिक व्यवहार्यता का विश्लेषण भी आवश्यक है… अर्थात् “कोयले की उपलब्धता + गैसीफिकेशन तकनीक + उत्पादों की कीमत”。