हीट रिकवरी स्टीम जनरेटर (HRSG) का परिचय

हीट रिकवरी स्टीम जनरेटर (HRSG) क्या है?

एक हीट रिकवरी स्टीम जनरेटर, जिसे आमतौर पर HRSG के रूप में जाना जाता है, एक विशेष उपकरण है जो गर्म गैसों से ऊर्जा पुनः प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ये गर्म गैसें अक्सर एक गैस टर्बाइन से निकास (फ्लू गैस) के रूप में आती हैं, या एक औद्योगिक प्रक्रिया से जो अत्यधिक ऊर्जा उत्पन्न करती है। पुनः प्राप्त की गई ऊर्जा का उपयोग पानी को उबालने और स्टीम उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जिसका उपयोग पावर जनरेशन या अन्य औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए किया जा सकता है।

हीट रिकवरी स्टीम जनरेटर

हमें हीट रिकवरी स्टीम जनरेटर की आवश्यकता क्यों है?

क्षमता और स्थिरता

HRSG का उपयोग करने का एक मुख्य कारण एक प्रणाली की क्षमता बढ़ाना है। उदाहरण के लिए, एक दहन प्रक्रिया से अपशिष्ट ऊर्जा को पुनः प्राप्त करके, हम खोई हुई ऊर्जा की मात्रा को कम करते हैं, और इस प्रकार प्रणाली की समग्र क्षमता को बढ़ाते हैं। संयंत्र की क्षमता में वृद्धि से परिचालन लागत में कमी और पर्यावरणीय प्रभाव में कमी होती है।

लागत बचत

हालांकि HRSG में प्रारंभिक पूंजी निवेश बड़ा हो सकता है, दीर्घकालिक क्षमता लाभ निवेश को लागत-प्रभावी बनाते हैं। HRSG के सेवा जीवन (संभावित रूप से >20 वर्ष) के दौरान, यह कई बार अपने लिए भुगतान करेगा। HRSG की उच्च विश्वसनीयता का अर्थ है कि इसका परिचालन समय उच्च होता है, यह निवेश पर अच्छा रिटर्न सुनिश्चित करता है।

लचीलापन

HRSGs को विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं में एकीकृत किया जा सकता है, जो अनुप्रयोग के संदर्भ में लचीलापन प्रदान करता है। चाहे वह पावर जनरेशन के लिए हो, जिला हीटिंग, या अन्य औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए, एक HRSG प्रणाली की क्षमताओं को काफी हद तक बढ़ा सकता है (क्योंकि यह ऊर्जा को पुनः प्राप्त करता है जो अन्यथा खो जाती)।

HRSG अनुप्रयोग

एक HRSG आमतौर पर एक गैस टर्बाइन (दहन टर्बाइन) या एक अन्य दहन प्रक्रिया के डाउनस्ट्रीम में एक पावर प्लांट के भीतर स्थापित किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक संयुक्त चक्र पावर प्लांट (CCPP) एक गैस टर्बाइन और HRSG का श्रृंखला में उपयोग करता है। एक CCPP के भीतर, एक गैस टर्बाइन का उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जबकि इसके निकास गैस HRSG में डिस्चार्ज की जाती हैं, जिसका उपयोग स्टीम उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। इस सेटअप के साथ, गैस टर्बाइन आमतौर पर प्राकृतिक गैस पर चलाए जाते हैं हालांकि कई अन्य ईंधन प्रकारों का उपयोग करना संभव है।

HRSG से स्टीम का उपयोग फिर एक स्टीम टर्बाइन को चलाने के लिए किया जाता है, जो भी बिजली उत्पन्न करता है। औद्योगिक सेटिंग्स में, HRSGs को भी वहां पाया जा सकता है जहां स्टीम उत्पादन के लिए अपशिष्ट ऊर्जा को पुनः प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, जैसे कि रिफाइनरी या रासायनिक संयंत्र।

संयुक्त चक्र पावर प्लांट के भाग

HRSG के मुख्य भाग क्या हैं?

अधिकांश HRSGs के आकार के बावजूद, उनके पास अपेक्षाकृत कम मुख्य भाग और कम सिस्टम होते हैं। एक सामान्य HRSG में एक उच्च-दबाव, मध्य-दबाव, और निम्न-दबाव स्टीम सिस्टम होगा। प्रत्येक सिस्टम में एक संबंधित स्टीम ड्रम, इकोनोमाइज़र, इवैपोरेटर, और सुपरहीटर होता है। HRSG के माध्यम से प्रवाह इकोनोमाइज़र से, स्टीम ड्रम, इवैपोरेटर, और फिर सुपरहीटर तक होता है।

यह प्रवाह पहले निम्न-दबाव (LP), फिर मध्य-दबाव (IP), और अंत में उच्च-दबाव (HP) स्टीम सिस्टम में होता है। प्रत्येक स्टीम सिस्टम में एक संबंधित स्टीम टर्बाइन भी होता है अर्थात उच्च-दबाव स्टीम टर्बाइन, मध्य-दबाव स्टीम टर्बाइन, और निम्न-दबाव स्टीम टर्बाइन।

इकोनोमाइज़र, इवैपोरेटर, और सुपरहीटर ट्यूबों से निर्मित होते हैं ताकि उनका निकास गैसों के साथ बड़ा संपर्क सतह क्षेत्र हो; इसका अर्थ है कि उनकी ऊर्जा हस्तांतरण क्षमता भी बड़ी होती है। इन मुख्य भागों को हीट एक्सचेंजर के रूप में सोचना सबसे अच्छा है, क्योंकि यह उनका प्राथमिक कार्य है। इन तीन भागों में से प्रत्येक एक हीट एक्सचेंजर के रूप में कार्य करता है ताकि स्टीम (इवैपोरेटर और सुपरहीटर) या पानी/स्टीम मिश्रण (इकोनोमाइज़र) उत्पन्न किया जा सके।

हीट रिकवरी स्टीम जनरेटर के भाग

HRSG के चार प्रमुख घटक नीचे सूचीबद्ध हैं।

• इकोनोमाइज़र – फीडवाटर को पहले इकोनोमाइज़र के आधार पर फीड किया जाता है। इकोनोमाइज़र फीडवाटर को प्रीहीट करता है। बॉयलर पानी को इकोनोमाइज़र से संबंधित सिस्टम स्टीम ड्रम में डिस्चार्ज किया जाता है। फीडवाटर को प्रीहीट करने से सिस्टम की क्षमता बढ़ती है यह सुनिश्चित करके कि स्टीम ड्रम में प्रवेश करने वाला पानी पहले से ही गर्म है (थर्मल शॉकिंग का कोई जोखिम नहीं)।

• स्टीम ड्रम – इकोनोमाइज़र से बॉयलर पानी को उसके संबंधित स्टीम ड्रम में डिस्चार्ज किया जाता है। स्टीम ड्रम स्टीम और पानी को अलग करता है। स्टीम स्टीम ड्रम के शीर्ष पर उठता है और सुपरहीटर को भेजा जाता है। पानी को स्टीम ड्रम के निचले हिस्से से इवैपोरेटर में डिस्चार्ज किया जाता है। बॉयलर पानी को इवैपोरेटर के भीतर तब तक पुनः संचालित किया जाता है जब तक कि यह स्टीम न बन जाए।

• इवैपोरेटर – जहां स्टीम का उत्पादन होता है। पानी ट्यूबों के माध्यम से प्रवाहित होता है जो गर्म निकास गैसों द्वारा गर्म होते हैं। पानी इवैपोरेटर के माध्यम से यात्रा करते समय ट्यूबों से ऊर्जा को अवशोषित करता है, और इससे इसका अवस्था/स्थिति बदलकर स्टीम हो जाता है। सभी पानी की अवस्था स्टीम में नहीं बदलती, इस प्रकार यह एक स्टीम/पानी मिश्रण (गीला स्टीम) है जो इवैपोरेटर से स्टीम ड्रम में डिस्चार्ज किया जाता है। वह पानी जो स्टीम में अवस्था नहीं बदला, उसे फिर से इवैपोरेटर के माध्यम से पुनः संचालित किया जाता है।

• सुपरहीटर – इवैपोरेटर में उत्पन्न स्टीम को लेता है और इसके तापमान (और ऊर्जा) को और बढ़ाता है, यह सुनिश्चित करता है कि यह स्टीम टर्बाइन या औद्योगिक उपभोक्ता के लिए इष्टतम स्थिति में है। सुपरहीटर स्टीम में संवेदनशील ऊर्जा जोड़ते हैं, वे गुप्त ऊर्जा नहीं जोड़ते क्योंकि इस चरण में अवस्था परिवर्तन नहीं होता (पानी से स्टीम में परिवर्तन नहीं होता)।

हीट रिकवरी स्टीम जनरेटर कैसे काम करता है?

यह समझने के लिए कि HRSG कैसे काम करता है, नीचे दिए गए आरेख का अध्ययन करना सबसे अच्छा है।

HRSG प्रवाह पथ

ध्यान दें कि पानी HRSG में सबसे ठंडे हिस्से (हीट स्रोत से सबसे दूर) पर प्रवेश करता है और जैसे-जैसे यह हीट स्रोत की ओर बढ़ता है, धीरे-धीरे गर्म होता जाता है। यह भी ध्यान दें कि एक मानक प्रवाह पैटर्न है, जो इकोनोमाइज़र से शुरू होता है, फिर स्टीम ड्रम, इवैपोरेटर, फिर से स्टीम ड्रम, सुपरहीटर, और अंत में स्टीम टर्बाइन तक। यदि HRSG में HP, IP, और LP स्टीम सिस्टम है, तो प्रवाह पथ समान है, क्योंकि प्रत्येक सिस्टम में अपना इकोनोमाइज़र, इवैपोरेटर, और सुपरहीटर होता है।

HRSG कार्य सिद्धांत नीचे संक्षेप में दिया गया है।

1.    ऊर्जा पुनः प्राप्त – गैस टर्बाइन या अन्य ऊर्जा स्रोत से निकास गैसें, आमतौर पर 900°F से 1,100°F (482°C से 593°C) के तापमान पर, HRSG में निर्देशित की जाती हैं।

2.    इकोनोमाइज़र प्रीहीटिंग – फीडवाटर को इकोनोमाइज़र में प्रीहीट किया जाता है। यह प्रक्रिया पानी के तापमान को उसके उबलने के बिंदु के करीब बढ़ाती है, इसे इवैपोरेटर के लिए तैयार करती है।

3.    स्टीम ड्रम – इकोनोमाइज़र से पानी स्टीम ड्रम में पहुंचाया जाता है, अक्सर एक डिऐरेटर से भी गुजरता है। संतृप्त स्टीम स्टीम ड्रम से डिस्चार्ज की जाती है।

4.    इवैपोरेटर स्टीम जनरेशन – प्रीहीट किया गया पानी इवैपोरेटर ट्यूबों के माध्यम से प्रवाहित होता है और गर्म निकास गैसों द्वारा गर्म किया जाता है। ऊर्जा हस्तांतरण के परिणामस्वरूप पानी उबलता है और स्टीम में अवस्था बदलता है। इवैपोरेटर में तापमान प्रणाली के दबाव के आधार पर 250°F से 600°F (121°C से 315°C) तक हो सकता है।

5.    सुपरहीटिंग – इवैपोरेटर से उत्पन्न स्टीम को सुपरहीटर में निर्देशित किया जाता है। सुपरहीटर के भीतर स्टीम को गर्म निकास गैसों के संपर्क में लाया जाता है क्योंकि यह हीट स्रोत के करीब होता है। सुपरहीटर स्टीम के तापमान को 1,022°F (550°C) तक बढ़ा सकता है, जो एक सामान्य पावर स्टेशन उच्च-दबाव टर्बाइन द्वारा आवश्यक होता है। स्टीम टर्बाइन को सुपरहीटेड स्टीम की आवश्यकता होती है क्योंकि इसमें उच्च ऊर्जा सामग्री और कम नमी सामग्री होती है (सूखा सुपरहीटेड स्टीम वह है जो स्टीम टर्बाइन को दिया जाता है)।

स्टीम में कितनी ऊर्जा होती है, यह इस बात से संबंधित है कि स्टीम टर्बाइन कितनी ऊर्जा निकाल सकता है, और परिणामस्वरूप इसका जनरेटर कितनी विद्युत शक्ति उत्पन्न कर सकता है।

6.    स्टीम टर्बाइन पावर जनरेशन – सूखा सुपरहीटेड स्टीम HRSG से एक या अधिक स्टीम टर्बाइन में डिस्चार्ज किया जाता है। स्टीम टर्बाइन स्टीम की ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलता है और इसे एक जनरेटर को पास करता है (दोनों एक सामान्य शाफ्ट पर स्थापित होते हैं)।

जनरेटर यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत शक्ति (बिजली) में बदलता है।

7.    निकास गैस डिस्चार्ज – निकास गैसों ने अपनी अधिकांश ऊर्जा को पानी और स्टीम सिस्टम में स्थानांतरित करने के बाद, उन्हें 250°F से 300°F (121°C से 149°C) के तापमान पर वातावरण में डिस्चार्ज किया जाता है। यह महत्वपूर्ण है कि गर्म गैस धारा का तापमान अत्यधिक कम न हो क्योंकि अन्यथा स्टैक के भीतर संघनन हो सकता है और एक संक्षारक वातावरण बन जाएगा।

जानने योग्य – एक 'स्टैक' 'चिमनी' के समान होता है हालांकि 'स्टैक' इंजीनियरिंग में अधिक सामान्य शब्द है।

मल्टी प्रेशर और सिंगल प्रेशर HRSGs

यदि एक HRSG सिंगल प्रेशर स्तर पर संचालित होता है, तो उसमें एक स्टीम ड्रम, एक इकोनोमाइज़र सेक्शन, एक इवैपोरेटर सेक्शन, और एक सुपरहीटर सेक्शन होगा। यदि एक HRSG मल्टीपल प्रेशर स्तरों पर संचालित होता है अर्थात LP, IP, और HP प्रेशर स्तर, तो उसमें भी कई स्टीम ड्रम, इकोनोमाइज़र, इवैपोरेटर, और सुपरहीटर होंगे। एक HRSG प्रणाली जो सिंगल प्रेशर स्तर पर संचालित होती है, उसे सिंगल प्रेशर HRSG कहा जाता है। एक HRSG प्रणाली जो मल्टीपल प्रेशर स्तरों पर संचालित होती है, उसे मल्टी प्रेशर HRSG कहा जाता है। पावर प्लांट मल्टी प्रेशर HRSGs का उपयोग करते हैं जबकि सिंगल प्रेशर HRSGs का उपयोग अन्य औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अधिक संभावना होती है।

वर्टिकल HRSGs और हॉरिजॉन्टल HRSGs

हीट रिकवरी स्टीम जनरेटर को उनके अभिविन्यास के आधार पर वर्गीकृत करना संभव है:

• वर्टिकल टाइप HRSG - निकास गैसें हॉरिजॉन्टल ट्यूबों पर वर्टिकल रूप से प्रवाहित होती हैं।

• हॉरिजॉन्टल टाइप HRSG - निकास गैसें वर्टिकल ट्यूबों पर हॉरिजॉन्टल रूप से प्रवाहित होती हैं।

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