स्टीम टर्बाइन कंडेंसर की व्याख्या
स्टीम टर्बाइन कंडेंसर का उपयोग थर्मल पावर स्टेशनों में भाप को कंडेंसेंट (पानी) में संघनित करने के लिए किया जाता है। यह लेख स्टीम टर्बाइन कंडेंसर, उनके विभिन्न डिज़ाइन, भागों और कार्यप्रणाली का अवलोकन प्रदान करता है।
सतह स्टीम कंडेंसर
जानकारी के लिए अच्छा है – 'स्टीम टर्बाइन कंडेंसर' को कभी-कभी 'सतह कंडेंसर' भी कहा जाता है, लेकिन सतह कंडेंसर वास्तव में स्टीम टर्बाइन कंडेंसर का केवल एक विशेष प्रकार है।
स्टीम टर्बाइन कंडेंसर क्या है?
स्टीम टर्बाइन कंडेंसर का उपयोग थर्मल पावर स्टेशनों में भाप को कंडेंसेंट (पानी) में बदलने के लिए किया जाता है। एक कम दबाव स्टीम टर्बाइन सीधे अपने संबंधित कंडेंसर के ऊपर स्थित होता है, जिसमें स्टीम टर्बाइन को कंडेंसर से जोड़ने के लिए एक लचीला जोड़ होता है। कम दबाव निकास भाप को सीधे उसके संबंधित कंडेंसर में निकाला जाता है।
स्टीम कंडेंसर नारंगी बॉक्स में हाइलाइट किया गया
जानकारी के लिए अच्छा है – लचीला जोड़ भागों के तापमान में वृद्धि और कमी के कारण होने वाले थर्मल विस्तार को संभालने के लिए आवश्यक है; यदि जोड़ मौजूद नहीं होता तो दरारें और परिणामस्वरूप रिसाव हो सकते थे।
स्टीम टर्बाइन कंडेंसर की आवश्यकता क्यों है?
- दक्षता – कम दबाव भाप के ठंडा होने से परिणामस्वरूप प्रणाली के दबाव में कमी होती है। प्रणाली के पार अंतर दबाव (DP) प्रणाली की दक्षता का प्रत्यक्ष संकेतक है, इसलिए एक बड़ा DP एक अधिक कुशल प्रणाली का संकेतक है अर्थात् बॉयलर के डिस्चार्ज भाप दबाव और कंडेंसर दबाव के बीच दबाव अंतर जितना बड़ा होगा, प्रणाली की दक्षता उतनी ही अधिक होगी।
- पानी का पुन: उपयोग – कम दबाव भाप को पानी में बदलने से पानी का पुन: उपयोग संभव होता है; पानी के पुन: उपयोग से परिचालन लागत कम होती है क्योंकि इसे कम प्रीट्रीटमेंट की आवश्यकता होती है। पानी को बड़ी मात्रा में डीएरेटर (प्री-ट्रीटमेंट उपकरण) में आसानी से लौटाया जा सकता है, लेकिन यह कम दबाव भाप के लिए सही नहीं है, जिसे प्रवाह के लिए बड़े पाइपिंग और एक बड़ा दबाव अंतर की आवश्यकता होगी।
- डीएरेशन – कंडेंसर प्रणाली से ऑक्सीजन और CO2 जैसी गैसों को मुक्त करते हैं, इस प्रकार फीडवाटर और भाप प्रणालियों के भीतर जंग की संभावना को कम करते हैं।
- संग्रह बिंदु – कंडेंसर अन्य भाप निष्कर्षण प्रणालियों और कंडेंसेंट ड्रेनों के लिए प्राथमिक संग्रह बिंदु के रूप में कार्य करते हैं।
जानकारी के लिए अच्छा है – पानी जो उपचारित किया गया है लेकिन अभी तक बॉयलर में प्रवेश नहीं किया है, उसे 'फीड वाटर' के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। पानी जो बॉयलर के भीतर है, उसे 'बॉयलर वाटर' के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। भाप जो पानी में संघनित हो गई है, उसे 'कंडेंसेंट' के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। कंडेंसेंट उपचारित होने के बाद फीड वाटर बन जाता है।
जानकारी के लिए अच्छा है - पावर प्लांट सिस्टम और मशीनरी के बारे में अधिक जानकारी हमारे पावर इंजीनियरिंग फंडामेंटल्स वीडियो कोर्स में पाई जा सकती है।
स्टीम टर्बाइन कंडेंसर के भाग
स्टीम टर्बाइन कंडेंसर के मुख्य भाग नीचे दिए गए हैं।
सतह स्टीम कंडेंसर के भाग
कम दबाव भाप इनलेट
कम दबाव भाप को कम दबाव स्टीम टर्बाइन से कंडेंसर में निकाला जाता है। कंडेंसर को वैक्यूम पर रखा जाता है ताकि टर्बाइन निकास के लिए कम बैकप्रेशर प्रदान किया जा सके, जिससे पूरे प्लांट की दक्षता बढ़ती है।
शेल
शेल कंडेंसर के आंतरिक भागों को समाहित करता है, जिसमें ट्यूब सपोर्ट प्लेटें, ट्यूब शीट्स, ट्यूब्स, हॉटवेल (कंडेंसर का निचला भाग) और निष्कर्षण पाइपिंग शामिल हैं; इसे आमतौर पर भारी स्टील प्लेटों से निर्मित किया जाता है जो एक टुकड़े में वेल्डेड होती हैं। ट्यूब्स को शेल से दूर रखा जाता है ताकि भाप ट्यूब्स के सभी भागों तक पहुंच सके, जिससे कंडेंसर की दक्षता बढ़ती है और अधिक गर्मी की संभावना कम होती है।
ट्यूब बंडल
ट्यूब्स जो कंडेंसर से गुजरती हैं, उन्हें एक 'बंडल' बनाने के लिए इकट्ठा किया जाता है; इन्हें ट्यूब शीट्स पर माउंट किया जाता है। टर्बुलेटर्स को अक्सर ट्यूब्स के भीतर स्थापित किया जाता है ताकि अशांत प्रवाह को बढ़ावा दिया जा सके, जो ट्यूब्स की ऊष्मा हस्तांतरण क्षमता को बढ़ाता है और इस प्रकार कंडेंसर की कुल दक्षता को बढ़ाता है।
टर्बुलेटर के साथ ट्यूब स्थापित
ट्यूब शीट्स
ट्यूब शीट्स ट्यूब बंडल्स के विपरीत सिरों पर माउंट की जाती हैं; वे ट्यूब्स को स्थिति में रखते हैं और ट्यूब्स को यांत्रिक शक्ति प्रदान करते हैं। प्रत्येक ट्यूब को उसके संबंधित ट्यूब शीट में रोल और विस्तारित किया जाता है।
निष्कर्षण पाइपिंग
निष्कर्षण भाप इस पाइपिंग के माध्यम से कंडेंसर में प्रवेश करती है। बॉयलर फीडवाटर पंपों से निकास भाप को भी कंडेंसर में निकाला जाता है।
वाटर बॉक्स
कूलिंग वाटर कंडेंसर में वाटर बॉक्स के माध्यम से प्रवेश करती है और छोड़ती है; इन्हें कंडेंसर के विपरीत सिरों पर स्थापित किया जाता है। कंडेंसर का एक सिरा इनलेट बनता है, जबकि दूसरा आउटलेट (डिस्चार्ज) बनता है। यूनिट के आकार के आधार पर, एक कंडेंसर में एक या अधिक इनलेट्स और डिस्चार्ज हो सकते हैं, हालांकि दो से अधिक असामान्य है। वाटर बॉक्स में सभी पानी-पक्षीय सतहों को कवर करने वाला एक सुरक्षात्मक जंग प्रतिरोधी लाइनिंग होना चाहिए।
जानकारी के लिए अच्छा है – सेवा में रहते हुए वाटर बॉक्स को पूरी तरह से कूलिंग वाटर से भरा रहना आवश्यक है, क्योंकि ऐसा न करने पर ट्यूब्स के स्थानीयकृत अधिक गर्मी का खतरा हो सकता है।
नोजल
वाटरबॉक्स नोजल का बड़ा आकार पानी की गति को कम रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
हॉटवेल
हॉटवेल (हॉट वेल) कंडेंसर का निचला भाग बनता है। संघनित भाप कंडेंसेंट बनाती है, जो हॉटवेल में इकट्ठा होती है और हॉट वेल के आधार पर पाइपिंग के माध्यम से निकाली जाती है।
कंडेंसेंट निष्कर्षण पंप
कंडेंसेंट को कंडेंसेंट निष्कर्षण पंप के माध्यम से निकाला जाता है। चूंकि कंडेंसेंट का आयतन भाप की तुलना में बहुत छोटा होता है (1600:1 का अनुपात), डिस्चार्ज पाइप कंडेंसर के मुख्य भाप इनलेट की तुलना में बहुत छोटा होता है।
इंस्ट्रूमेंटेशन
सेंसर कंडेंसर के कई क्षेत्रों में निगरानी के लिए लगाए जाते हैं। प्रत्येक सेंसर प्रवाह, दबाव, स्तर, और तापमान से संबंधित परिचालन डेटा रिकॉर्ड करता है। सभी डेटा को वास्तविक समय में एक निगरानी प्रणाली को भेजा जाता है। स्थापित सेंसर से प्राप्त डेटा के आधार पर अलार्म और शटडाउन ट्रिगर होते हैं।
कम दबाव फीडवाटर हीटर
बड़े पावर स्टेशनों में अक्सर कंडेंसर की गर्दन में कम दबाव फीडवाटर हीटर स्थापित होते हैं; इसके दो मुख्य कारण स्थान और लागत हैं।
- स्थान – एक फीडवाटर हीटर को बहुत अधिक स्थान की आवश्यकता होती है, यह स्थान भवन निर्माण की लागत को बढ़ाता है, जो वांछित नहीं है।
- लागत – कंडेंसर की गर्दन के भीतर फीडवाटर हीटर स्थापित करने से निष्कर्षण भाप पाइपिंग की लंबाई कम हो जाती है, जिससे आवश्यक हैंगर, जोड़, वाल्व आदि की संख्या कम हो जाती है; इस प्रकार, कंडेंसर के भीतर LP फीडवाटर हीटर को स्थान देकर लागत और स्थान की बचत होती है।
स्टीम टर्बाइन कंडेंसर कैसे काम करते हैं?
कम दबाव निकास भाप अपनी ऊष्मा (थर्मल ऊर्जा) को एक कूलिंग माध्यम में स्थानांतरित करती है, जिससे यह ठंडी (तापमान में कमी) होती है और संघनित होती है, जबकि कूलिंग माध्यम का तापमान बढ़ता है। एक स्टीम कंडेंसर का प्राथमिक उद्देश्य निकास भाप को ठंडा करना और इसे तरल अवस्था में बदलना है।
ऊष्मा सिंक की आवश्यकता होती है ताकि निकास भाप से थर्मल ऊर्जा को वातावरण में स्थानांतरित किया जा सके। एक सामान्य ऊष्मा सिंक एक झील, नदी, या महासागर हो सकता है। यदि एक बड़ा जल निकाय ऊष्मा सिंक के रूप में उपलब्ध नहीं है, तो कूलिंग टावर का उपयोग किया जाता है, और कूलिंग पानी को पुनः संचालित किया जाता है; वायु-ठंडा कंडेंसर का भी उपयोग किया जा सकता है, हालांकि बड़े पावर स्टेशनों के लिए यह दुर्लभ है क्योंकि उनकी उच्च कूलिंग क्षमता आवश्यकताएँ होती हैं।
इस उदाहरण में, हम मानते हैं कि एक प्राकृतिक ड्राफ्ट कूलिंग टावर को ऊष्मा सिंक के रूप में उपयोग किया जाता है। कूलिंग टावर स्टीम टर्बाइन के निकास से ऊष्मा को फैलाने के लिए जिम्मेदार होता है। कूलिंग टावर के बेसिन से कूलिंग पानी को कंडेंसरों की ओर निर्देशित किया जाता है जहाँ यह ट्यूब्स के माध्यम से प्रवाहित होता है। जब निकास भाप कंडेंसर में प्रवेश करती है, तो यह पानी से भरी ट्यूब्स को घेर लेती है।
प्राकृतिक ड्राफ्ट कूलिंग टावर क्रॉस-सेक्शन
जैसे ही भाप ट्यूब्स के बाहर की ओर चलती है, यह उनके अंदर के पानी द्वारा ठंडी हो जाती है, जिससे इसका संघनन होता है। कूलिंग पानी (ट्यूब्स के भीतर) भाप से ऊष्मा को अवशोषित करता है, जिससे इसका तापमान भी बढ़ता है। गर्म कूलिंग पानी को फिर से कूलिंग टावर में भेजा जाता है, जहाँ इसे वाष्पीकरणीय कूलिंग के माध्यम से ठंडा किया जाता है, इससे पहले कि प्रक्रिया दोहराई जाए।
पानी और वायु-ठंडा कंडेंसर
स्टीम टर्बाइन कंडेंसर के कार्य सिद्धांत में कम दबाव स्टीम टर्बाइन निकास से एक अलग कूलिंग माध्यम, आमतौर पर पानी या वायु, के लिए ऊष्मा हस्तांतरण शामिल होता है।
जानकारी के लिए अच्छा है – हमारे गुप्त और संवेदनशील ऊष्मा लेख को देखें ताकि ऊष्मा और इसकी विभिन्न गुणों को समझा जा सके।
पानी-ठंडा कंडेंसर
एक पानी-ठंडा कंडेंसर के मामले में, कूलिंग पानी कंडेंसर के भीतर ट्यूब्स के माध्यम से प्रवाहित होता है। निकास भाप इन ट्यूब्स के चारों ओर प्रवाहित होती है और ठंडी होने पर पानी में संघनित हो जाती है। इस प्रकार का कंडेंसर ऊष्मा हस्तांतरण में अत्यधिक कुशल होता है क्योंकि ट्यूब्स और भाप के बीच बड़ी संपर्क सतह क्षेत्र होती है। संघनित भाप, अब कंडेंसेंट के रूप में, कंडेंसर के नीचे एकत्र की जाती है और फिर से डीएरेटर और बॉयलर (आमतौर पर एक वाटरट्यूब बॉयलर) में पंप की जाती है। गर्म कूलिंग पानी को ठंडा करने के लिए एक कूलिंग टावर का उपयोग किया जाता है, यदि कोई झील, नदी, या महासागर उपलब्ध नहीं है (वहाँ विभिन्न ऊष्मा सिंक प्रकार होते हैं)।
वायु-ठंडा कंडेंसर
वायु-ठंडा कंडेंसर में, कूलिंग को फिन्ड ट्यूब्स के ऊपर वायु प्रवाहित करके प्राप्त किया जाता है जिसके माध्यम से निकास भाप गुजरती है। वायु-ठंडा कंडेंसर उन क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं जहाँ जल संसाधन सीमित होते हैं। हालांकि, वायु-ठंडा कंडेंसर आमतौर पर पानी-ठंडा प्रकारों की तुलना में कम कुशल होते हैं क्योंकि उनकी निम्न ऊष्मा हस्तांतरण दर होती है (यह इसलिए है क्योंकि वायु की घनत्व पानी से कम होती है और इस प्रकार यह उतनी कुशलता से ठंडा नहीं कर सकती)।
सतह और वायु-ठंडा कंडेंसर
स्टीम टर्बाइन कंडेंसर के कई मुख्य प्रकार होते हैं और उनके डिज़ाइन को समझने के लिए प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष कूलिंग पर चर्चा करना महत्वपूर्ण है।
सतह कंडेंसर – ये सबसे सामान्य प्रकार के कंडेंसर होते हैं; वे मूल रूप से बड़े शेल और ट्यूब हीट एक्सचेंजर होते हैं। वे भाप को अप्रत्यक्ष रूप से ठंडा करते हैं अर्थात् भाप कूलिंग पानी के साथ सीधे संपर्क में नहीं आती।
वायु-ठंडा कंडेंसर – इनका उपयोग तब किया जाता है जब कोई आसानी से उपलब्ध जल स्रोत नहीं होता है। वायु-ठंडा कंडेंसर के दो मुख्य प्रकार होते हैं:
- प्रत्यक्ष क्रियाशील – निकास भाप पाइपिंग के माध्यम से प्रवाहित होती है जिन पर हीट एक्सचेंजर फिन्स वेल्डेड होते हैं। इलेक्ट्रिक फैन वायु को पाइप्स और फिन्स के पार उड़ाते हैं, जो भाप को ठंडा करता है और इसे संघनित करता है।
प्रत्यक्ष वायु-ठंडा कंडेंसर
- अप्रत्यक्ष क्रियाशील – टर्बाइन निकास भाप को एक पारंपरिक सतह कंडेंसर के भीतर एक कूलिंग पानी लूप द्वारा संघनित किया जाता है। कूलिंग पानी फिर वायु-ठंडा कंडेंसर के माध्यम से वातावरण में ऊष्मा को अस्वीकार करता है।
अप्रत्यक्ष वायु-ठंडा कंडेंसर
कंडेंसर प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले कारक
परिवेश पर्यावरण
कूलिंग पानी का तापमान परिवेश पर्यावरण से प्रभावित होता है। उदाहरण के लिए, ठंडे जलवायु में, कूलिंग पानी का तापमान कम होगा। ठंडा पानी कंडेंसर की कुल दक्षता को सुधारता है, लेकिन यह इतना ठंडा नहीं होना चाहिए कि कंडेंसर को थर्मल शॉक हो या यह जम जाए। यदि कूलिंग पानी बहुत गर्म है, तो इसकी ऊष्मा हस्तांतरण क्षमता और कूलिंग क्षमता घट जाती है।
पानी की गुणवत्ता
उपयोग किए गए पानी का प्रकार (ताजे पानी या खारे पानी) कंडेंसर के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है। खारा पानी, संक्षारक होने के कारण, कंडेंसर को जंग प्रतिरोधी सामग्री से निर्मित करने की आवश्यकता होती है। सभी प्रकार के जल स्रोतों को उपयोग से पहले किसी प्रकार के फिल्टरिंग की आवश्यकता होगी।
जानकारी के लिए अच्छा है – 'ताजे पानी' को कभी-कभी 'मीठा पानी' भी कहा जाता है। ताजे पानी को 'ताजे-पानी' या 'ताजे पानी' भी लिखा जाता है, लेकिन सभी वर्तनी का अर्थ समान होता है।
फाउलिंग
ट्यूब्स के भीतर या ट्यूब्स की बाहरी सतहों पर जमा (स्केल आदि) उनकी ऊष्मा हस्तांतरण दर को कम कर सकते हैं, जिससे कंडेंसर की कूलिंग क्षमता में एक संबंधित कमी होती है।
संबंधित ऑनलाइन इंजीनियरिंग कोर्स
स्टीम टर्बाइन कंडेंसर कैसे काम करते हैं
प्लेट हीट एक्सचेंजर के मूल सिद्धांत
बिजली कैसे बनाएं (पावर जनरेशन)
अतिरिक्त स्रोत
https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_condenser
https://engineering.fandom.com/wiki/Condenser_(steam_turbine)
https://www.powerplantandcalculations.com/2020/05/steam-condenservacuum-and-calculations.html
https://learnmech.com/steam-condenser-types-function-diagram-advantages
https://www.nuclear-power.net/nuclear-power-plant/turbine-generator-power-conversion-system/what-is-steam-turbine-description-and-characteristics/condensing-steam-turbine