इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर (ESP) का परिचय

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर (ESP) क्या है?

एक इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर (ESP) एक उपकरण है जिसका उपयोग धूल कणों को पकड़ने के लिए किया जाता है जो विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं द्वारा उत्पन्न या मुक्त होते हैं। ESP का उद्देश्य इन कणों को वायुमंडल में उत्सर्जित होने से रोकना है जहाँ वे प्रदूषण का कारण बन सकते हैं। ESP कई प्रकार के औद्योगिक संयंत्रों में स्थापित होते हैं, लेकिन वे सबसे आसानी से थर्मल पावर प्लांट्स में पहचाने जाते हैं जहाँ वे फ्लू गैस सफाई प्रणाली के हिस्से के रूप में स्थापित होते हैं।  

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर

नीचे दिया गया चित्र एक कोयला आधारित पावर स्टेशन फ्लू गैस प्रणाली में ESP की स्थिति दिखाता है। फ्लू गैस सफाई के लिए उपयोग किया जाने वाला एक अन्य महत्वपूर्ण घटक फ्लू गैस डीसल्फराइज़र (FDG) है, जिसे ‘स्क्रबर टॉवर’ के रूप में भी जाना जाता है; स्क्रबर टॉवर नीचे दिए गए चित्र में ESP के बाईं ओर दिखाया गया है।

ESP हाइलाइटेड फ्लू गैस सिस्टम

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कोयला आधारित पावर स्टेशन ESPs

कोयला आधारित पावर जनरेशन प्लांट्स (और अन्य थर्मल पावर प्लांट डिज़ाइन) में, कोयला दहन कक्ष (बॉयलर या भट्टी) में ठोस या पिसे हुए रूप में जलाया जाता है। कोयला (ईंधन) आमतौर पर फोर्स्ड ड्राफ्ट फैन के साथ दहन कक्ष में पहुँचाया जाता है जो आवश्यक दहन वायु की आपूर्ति करता है। दहन उत्पाद आमतौर पर धुआं, फ्लाई ऐश और भारी राख से युक्त फ्लू गैस होते हैं। भारी राख भट्टी के तल में गिरती है और समय-समय पर राख हॉपर्स में हटा दी जाती है। फ्लाई ऐश और धुएं का संयोजन एक प्रेरित ड्राफ्ट फैन (या फैन) द्वारा हटा दिया जाता है और फ्लू स्टैक के माध्यम से निपटाया जाता है। यदि फ्लू गैस सफाई प्रणाली के हिस्से के रूप में ESP स्थापित है, तो यह प्रेरित ड्राफ्ट फैन और दहन कक्ष के बीच स्थित होता है।

कोयला आधारित प्लांट प्रक्रिया प्रवाह आरेख

कुछ उद्योगों में, ESP से पकड़ी गई धूल को निपटाने के बजाय बेचा जा सकता है, लेकिन यह कई कारकों पर निर्भर करता है जैसे कि स्थान, धूल के गुण, मांग आदि।

इतिहास

अतीत में, औद्योगिक संयंत्रों से धूल उत्सर्जन पर कोई विचार नहीं किया गया था। बाद में, सरकारों ने पर्यावरण संरक्षण एजेंसियों और चिकित्सा उद्योग से औद्योगिक संयंत्रों से वायुमंडल में छोड़े जा रहे कणों के हानिकारक प्रभावों के बारे में रिपोर्टों पर प्रतिक्रिया दी। ऐसे कणों का एक उदाहरण फ्लाई ऐश है।

फ्लाई ऐश में सिलिकॉन, लौह, कैल्शियम, और एल्यूमिनियम के ऑक्साइड होते हैं; हानिकारक पदार्थ जैसे सल्फर भी फ्लाई ऐश में होते हैं। मनुष्यों में फ्लाई ऐश के प्रभावों पर किए गए अध्ययनों से पता चला है कि यह श्वसन रोग, साथ ही कैंसर, हृदय विफलता, और कुछ प्रतिरक्षात्मक प्रतिक्रियाएं पैदा कर सकता है। औद्योगिक प्रक्रियाओं से उत्सर्जित अन्य धूल, जैसे कोयला धूल, भी फेफड़ों के रोग जैसे न्यूमोकोनियोसिस का कारण बनती है। लेकिन फ्लाई ऐश से उत्पन्न समस्याएं केवल मनुष्यों तक ही सीमित नहीं हैं। फ्लाई ऐश को टॉपसॉइल पर डंप करने से टॉपसॉइल का pH बढ़ता है और तत्काल पारिस्थितिकी तंत्र में पौधों और जानवरों को नुकसान पहुँचता है। फ्लाई ऐश के बड़े पैमाने पर डंपिंग से मिट्टी में रासायनिक लीचिंग होती है, जिसके परिणामस्वरूप जलीय समुद्री जीवन पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है।

अनियंत्रित प्रदूषण के नकारात्मक प्रभावों को देखते हुए, अधिकांश देशों में हानिकारक कणों को पूरी तरह से वायुमंडल में प्रवेश करने से रोकने के लिए विधायी उपाय किए गए हैं। वर्षों पहले लागू किए गए वायु प्रदूषण कानूनों ने इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर के आगे के विकास और इसके व्यापक अपनाने का मार्ग प्रशस्त किया। चूंकि अब कई संस्कृतियाँ पर्यावरण की सुरक्षा को प्राथमिकता दे रही हैं, इसलिए कानून और भी सख्त होने की संभावना है, जो कण पृथक्करण में और अधिक प्रगति और अधिक कुशल ESPs की ओर ले जाएगा।

आज, फ्लू गैस प्रणाली से धूल हटाने के लिए विशिष्ट क्षमताएं 98% से 99.9% के बीच होती हैं। कुछ उद्योगों में, संयंत्र द्वारा उत्पन्न धूल का आर्थिक मूल्य होता है और ESPs इस मूल्यवान वस्तु को वायुमंडल में उत्सर्जित होने के बजाय पकड़ सकते हैं।

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स कैसे काम करते हैं - मूलभूत

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर गैस प्रवाह के माध्यम से कणों को चार्ज करके कार्य करता है। ये नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कण ESP के भीतर सकारात्मक रूप से चार्ज की गई बड़ी फ्लैट प्लेटों की ओर आकर्षित होते हैं, जहाँ वे प्लेटों की सतहों पर धीरे-धीरे जमा होते हैं। एक बार जब प्लेटों पर पर्याप्त संख्या में कण जमा हो जाते हैं, तो एक यांत्रिक तंत्र (रैपिंग सिस्टम) प्लेटों को हिट करता है, जिसके परिणामस्वरूप कंपन कणों को प्लेटों से हटा देता है; कण फिर गुरुत्वाकर्षण के कारण गिरते हैं और ESP के आधार पर हॉपर्स में एकत्र किए जाते हैं।

ESP असेंबली एनीमेशन

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स कैसे काम करते हैं - उन्नत

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स आमतौर पर आयताकार आकार के होते हैं जिनके आधार पर धूल एकत्र करने वाले हॉपर्स स्थापित होते हैं। ESP के मुख्य घटक एकत्र करने वाले इलेक्ट्रोड/प्लेट्स, डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड, इनलेट और आउटलेट छिद्रित स्क्रीन, डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड के लिए इंसुलेटर, रैपर्स, और एक या अधिक इलेक्ट्रिकल ट्रांसफॉर्मर्स होते हैं।

विशिष्ट थर्मल पावर प्लांट इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर घटक

इनलेट और आउटलेट छिद्रित स्क्रीन

ESPs में एक गैस इनलेट और गैस आउटलेट होता है। ESP में प्रवेश करने वाली गैस धारा छिद्रित स्क्रीन के माध्यम से गुजरती है और ESP के आंतरिक भाग में समान रूप से वितरित होती है; गैस धारा में प्रवाहित कण भी ESP के भीतर समान रूप से वितरित होते हैं।

डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड

डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड तारों की एक श्रृंखला से बने होते हैं जो ESP के पार क्षैतिज रूप से व्यवस्थित होते हैं और कई पंक्तियों में स्थापित होते हैं। प्रत्येक डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड एक उच्च वोल्टेज आपूर्ति से जुड़ा होता है, जो ESP हाउसिंग के शीर्ष पर स्थित एक विद्युत प्रणाली से खिलाया जाता है। इलेक्ट्रिकलट्रांसफॉर्मर्स प्राथमिक आपूर्ति वोल्टेज (आमतौर पर ≈380V) को कई हजार वोल्ट (आमतौर पर 20 kV से 70 kV के बीच) में बढ़ाते हैं।

विशिष्ट थर्मल पावर प्लांट इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर भाग (क्लोज-अप)

रेक्टिफिकेशन यूनिट

विद्युत प्रणाली में रेक्टिफिकेशन यूनिट शामिल होती है जो AC वोल्टेज को DC वोल्टेज में बदलती है। AC को DC वोल्टेज में बदलने की यह प्रक्रिया आवश्यक विद्युत क्षेत्र प्राप्त करने के लिए आवश्यक है जो ESP के माध्यम से गुजरते समय कणों को आयनीकृत करेगा। DC वोल्टेज डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड को खिलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उनके चारों ओर एक नकारात्मक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है। डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड के चारों ओर का नकारात्मक विद्युत क्षेत्र कणों पर एक नकारात्मक चार्ज डालता है, जिससे वे सकारात्मक रूप से चार्ज की गई कलेक्टर प्लेटों की ओर आकर्षित होते हैं।

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स कैसे काम करते हैं

कलेक्टर इलेक्ट्रोड

कलेक्टर इलेक्ट्रोड लंबी पतली आयताकार आकार की होती हैं और इन्हें कलेक्टर प्लेट्स भी कहा जाता है। कण पदार्थ इलेक्ट्रोस्टैटिक बल द्वारा प्लेटों की ओर आकर्षित होता है। एक बार जब कण प्लेटों पर जमा हो जाते हैं, तो प्लेटों को हिलाने के लिए एक तंत्र होता है, जो कणों को गुरुत्वाकर्षण के कारण ESP के आधार पर संग्रह हॉपर्स में गिरने का कारण बनता है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक बल

रैपिंग सिस्टम

प्लेटों को हिलाने (मारने/हिट करने) के लिए उपयोग किया जाने वाला तंत्र रैपिंग सिस्टम के रूप में जाना जाता है जबकि प्रक्रिया को रैपिंग कहा जाता है। अन्य रैपर सिस्टम उपलब्ध हैं, वेट ESPs प्लेटों को धोने के लिए पानी का उपयोग करते हैं, जबकि ड्राई ESPs कोई पानी का उपयोग नहीं करते हैं (पहले उल्लेखित तंत्र ड्राई प्रकार का ESP है)।

कलेक्टर प्लेट रैपिंग सिस्टम

रैपर्स/हैमर एक इलेक्ट्रिक मोटर के माध्यम से एक रिडक्शन गियर बॉक्स के साथ एक सामान्य शाफ्ट से जुड़े होते हैं। जब सिस्टम शुरू होता है, तो हैमर घूमते हैं और कलेक्शन प्लेट्स से टकराते हैं। जब हैमर कलेक्शन प्लेट्स से टकराते हैं, तो कलेक्शन प्लेट्स की सतहों पर जमा कण कंपन के कारण मुक्त हो जाते हैं और ESP के आधार पर संग्रह हॉपर्स में गिर जाते हैं।

कन्वेइंग सिस्टम

कण/धूल हॉपर्स से एक कन्वेइंग सिस्टम के माध्यम से हटा दी जाती है; इसे फिर सीधे एक फ्रेट ट्रक, ट्रेन वैगन, बार्ज, या शिप में डिस्चार्ज किया जा सकता है। एक अन्य विकल्प यह है कि एकत्रित कण को स्लरी प्लांट हॉपर्स में डिस्चार्ज किया जाए, जहाँ इसे पानी के साथ मिलाया जाता है ताकि एक स्लरी बन सके। यदि कण का आर्थिक मूल्य है, तो इसे एक बड़े साइलो में सूखा संग्रहीत किया जा सकता है; यह आमतौर पर फ्लाई ऐश के मामले में होता है क्योंकि इसे सीमेंट निर्माताओं को बेचा जा सकता है।  

ESPs कैसे काम करते हैं सारांश

ESP में होने वाली प्रक्रिया को नीचे दिए गए योजनाबद्ध चित्र द्वारा सारांशित किया जा सकता है।

 इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर प्रक्रिया प्रवाह

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर रखरखाव

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर का रखरखाव मुख्य रूप से यांत्रिक और विद्युत घटकों पर केंद्रित होता है। निम्नलिखित सामान्य समस्याएं ESP की दक्षता में कमी ला सकती हैं:

• विद्युत क्षेत्र की हानि डिस्चार्ज वायर टूटने के कारण - यह आमतौर पर धूल कणों द्वारा भागों के क्षरण के कारण होता है, या, संग्रह हॉपर्स के अधिक भरने के कारण होता है जो कुछ डिस्चार्ज वायरों के शॉर्ट सर्किटिंग की ओर ले जाता है; नीचे दिए गए चित्र में एक अधिक भरने की स्थिति दिखाई गई है।

अधिक भरा हुआ इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर (कलेक्टर इलेक्ट्रोड्स साइड)

• रैपिंग सिस्टम की धूल को कलेक्टर प्लेट्स से साफ करने में असमर्थता रैपिंग सिस्टम पर ड्राइव की हानि के कारण - यह आमतौर पर तब होता है जब सामान्य शाफ्ट पर एक जाम असर के कारण मोटर शियर पिन शियर हो जाता है।

उपरोक्त दोषों को केवल तब ठीक किया जा सकता है जब ESP ऑफ-लोड (ऑफ-लाइन) हो। रखरखाव कार्य में ESP के अंदर प्रवेश करना और घटकों और भागों का दृश्य निरीक्षण करना शामिल होता है। ESP में प्रवेश करने के लिए, हॉपर्स को पहले खाली करना पड़ सकता है। इस कारण से, रखरखाव कार्य आमतौर पर कुछ दिनों में पूरा किया जाता है। दीर्घकालिक आउटेज के दौरान, निम्नलिखित रखरखाव कार्य आमतौर पर किए जाते हैं (ESP डिज़ाइन के आधार पर):

• प्रीसिपिटेटर की धुलाई/रिंसिंग।
• डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड के चारों ओर विकसित विद्युत क्षेत्र की ताकत की जांच के लिए स्टिल-एयर परीक्षण।
• मुड़े हुए डिस्चार्ज और कलेक्टिंग इलेक्ट्रोड्स को सीधा करना।
• घिसी हुई कलेक्टर प्लेट्स का प्रतिस्थापन।
• क्षतिग्रस्त डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड्स का प्रतिस्थापन।
• रैपर बेयरिंग असेंबलियों का पुनर्निर्माण।
• क्षतिग्रस्त रैपर हैमर्स का प्रतिस्थापन।

ESP पर विद्युत घटकों का रखरखाव आमतौर पर डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड इंसुलेटरों की क्षति और मोटर्स और वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर्स की कार्यक्षमता की जांच करना शामिल होता है। वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर्स आमतौर पर हर्मेटिक ट्रांसफॉर्मर डिज़ाइन के होते हैं और उन्हें संयंत्र की विद्युत मशीनरी रखरखाव योजना के अनुसार बनाए रखा जाना चाहिए।

टिप - ESP इलेक्ट्रिकल ट्रांसफॉर्मर्स का रखरखाव अक्सर उनके स्थान (ESP के शीर्ष पर) के कारण उपेक्षित किया जाता है। हालांकि विद्युत ट्रांसफॉर्मर्स बहुत विश्वसनीय होते हैं, ऐसे उदाहरण रहे हैं जहाँ ESP ट्रांसफॉर्मर्स विफल हो गए और आग पकड़ ली; यह विशेष रूप से हर्मेटिक ट्रांसफॉर्मर्स के साथ एक समस्या है क्योंकि उनमें खनिज तेल होता है। ESP ट्रांसफॉर्मर के स्थान के कारण, आग बुझाना मुश्किल होता है, भले ही अग्निशमन दल विशेष उपकरण और मशीनरी के साथ पहुंचे। इस कारण से, आग को 'बर्न-आउट' करने के लिए छोड़ दिया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण डाउनटाइम (अनिर्धारित आउटेज समय) होता है।

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इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स (ESP)

कोयला आधारित पावर स्टेशनों का कार्य भाग

अतिरिक्त संसाधन

https://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_precipitator

https://www.babcock.com/resources/learning-center/basic-esp-operation

https://energyeducation.ca/encyclopedia/Electrostatic_precipitator

https://power.mhi.com/products/aqcs/lineup/dust-collector