Steam Power Plants MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Steam Power Plants - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

पुनर्योजी फीडवाटर हीटिंग सिस्टम का उपयोग

आधुनिक भाप शक्ति संयंत्र मुख्य रूप से तापीय दक्षता में सुधार के लिए पुनर्योजी फीडवाटर हीटिंग सिस्टम का उपयोग करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि:

• टरबाइन के मध्यवर्ती चरणों से निकाले गए भाप का उपयोग करके फीडवाटर को पहले से गरम करके, बॉयलर में पानी को भाप में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा कम हो जाती है।
• यह समान शक्ति उत्पादन के लिए ईंधन की खपत को कम करता है, जिससे पुनर्जनन के साथ रैंकिन चक्र के आधार पर बेहतर दक्षता प्राप्त होती है।
• पुनर्जनन उस औसत तापमान को बढ़ाता है जिस पर चक्र में ऊष्मा जोड़ी जाती है, जो सीधे चक्र की दक्षता (कार्नोट के सिद्धांत के अनुसार) को बढ़ावा देता है।
• बेहतर दक्षता के साथ, प्रति इकाई बिजली उत्पादन में कम उत्सर्जन प्राप्त होता है, जिससे संयंत्र अधिक पर्यावरण के अनुकूल बन जाता है।

सही उत्तर विकल्प 4 है।

एक मंदक तापीय विद्युत केंद्र का हिस्सा नहीं है; यह परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में कुशल विखंडन के लिए न्यूट्रॉन को धीमा करने के लिए उपयोग किया जाता है।

भाप शक्ति संयंत्र के घटक

1.) कोयला और राख हैंडलिंग संयंत्र

• भंडारण संयंत्र से कोयला कोयला हैंडलिंग संयंत्र में पहुँचाया जाता है जहाँ इसे चूर्णित (यानी, छोटे टुकड़ों में कुचला जाता है) किया जाता है ताकि इसके सतह के संपर्क में वृद्धि हो सके, इस प्रकार तेजी से दहन को बढ़ावा मिलता है।
• चूर्णित कोयला बेल्ट कन्वेयर द्वारा बॉयलर में पहुँचाया जाता है। कोयला बॉयलर में जलाया जाता है, और कोयले के पूर्ण दहन के बाद उत्पन्न राख को राख हैंडलिंग संयंत्र में हटा दिया जाता है और फिर निपटान के लिए राख भंडारण संयंत्र में पहुँचाया जाता है।
  

2.) बॉयलर

• बॉयलर में कोयले के दहन की गर्मी का उपयोग उच्च तापमान और दबाव पर पानी को भाप में बदलने के लिए किया जाता है।
• बॉयलर से निकलने वाली ग्रिप गैसें सुपरहीटर, इकोनोमाइज़र और एयर प्री-हीटर से होकर गुजरती हैं और अंत में चिमनी के माध्यम से वातावरण में समाप्त हो जाती हैं।
  

3.) सुपरहीटर

• बॉयलर में उत्पादित भाप गीली होती है और इसे सुपरहीटर से गुजारा जाता है जहाँ इसे चिमनी के रास्ते पर ग्रिप गैसों द्वारा सुखाया और सुपरहीट किया जाता है।
  

4.) इकोनोमाइज़र

• बॉयलर को आपूर्ति करने से पहले फीड पानी को इकोनोमाइज़र में खिलाया जाता है।
• इकोनोमाइज़र फीड पानी के तापमान को बढ़ाने के लिए ग्रिप गैसों की गर्मी का एक हिस्सा निकालता है।
  

​5.) एयर प्रीहीटर

• एक एयर प्रीहीटर कोयले के जलने के लिए आपूर्ति की जाने वाली हवा के तापमान को ग्रिप गैसों से गर्मी प्राप्त करके बढ़ाता है।
  

6.) भाप टरबाइन

• भाप टरबाइन के ब्लेड पर गुजरते समय भाप की ऊष्मा ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित कर दिया जाता है।
  

7.) अल्टरनेटर

• भाप टरबाइन एक अल्टरनेटर से जुड़ा होता है। अल्टरनेटर टरबाइन की यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

स्थिरवैद्युत अवक्षेपित्र​

• एक स्थिरवैद्युत अवक्षेपित्र (ESP) तापीय विद्युत संयंत्रों, विशेष रूप से कोयला-संचालित विद्युत संयंत्रों में प्रयुक्त एक महत्वपूर्ण उपकरण है।
• तापीय विद्युत संयंत्र, विशेष रूप से वे जो कोयला या तेल जलाते हैं, बड़ी मात्रा में कणिकीय पदार्थ (PM) उत्पन्न करते हैं, जिसमें फ्लाई ऐश, धूल और अन्य प्रदूषक शामिल हैं। एक ESP वायुमंडल में छोड़े जाने से पहले फ्लू गैस से इन कणों को हटा देता है, जिससे वायु प्रदूषण कम होता है।

कार्य सिद्धांत:

ESP स्थिरवैद्युत आकर्षण के सिद्धांत पर काम करता है:

1. आयनीकरण: उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रोड एक विद्युत क्षेत्र बनाते हैं जो फ्लू गैस में कणों को आयनित करता है।
2. कणों का आवेशन: किरीट विसर्जन के कारण धूल और धुएँ के कण ऋणात्मक रूप से आवेशित हो जाते हैं।
3. कणों का संग्रहण: आवेशित कण धनात्मक रूप से आवेशित संग्रह प्लेटों की ओर आकर्षित होते हैं, जहाँ वे चिपक जाते हैं और जमा हो जाते हैं।
4. सफाई प्रक्रिया: एकत्रित धूल को समय-समय पर प्लेटों को रैपिंग या धोकर हटा दिया जाता है।

सही उत्तर विकल्प 1 है।

भाप ऊर्जा संयंत्र के घटक

1.) कोयला और राख प्रहस्तन संयंत्र

• भंडारण संयंत्र से कोयला कोयला संचालन संयंत्र में पहुँचाया जाता है जहाँ इसे चूर्णित (यानी, छोटे टुकड़ों में कुचला जाता है) किया जाता है ताकि इसके सतह के संपर्क को बढ़ाया जा सके, इस प्रकार तेजी से दहन को बढ़ावा मिलता है।
• चूर्णित कोयला बेल्ट वाहक द्वारा बॉयलर में पहुँचाया जाता है। कोयला बॉयलर में जलाया जाता है, और कोयले के पूर्ण दहन के बाद उत्पन्न राख को राख संचालन संयंत्र में हटा दिया जाता है और फिर निपटान के लिए राख भंडारण संयंत्र में पहुँचाया जाता है।

2.) बॉयलर

• बॉयलर में कोयले के दहन की ऊष्मा का उपयोग उच्च तापमान और दाब पर जल को भाप में बदलने के लिए किया जाता है।
• बॉयलर से निकलने वाली ग्रैग गैसें अतितापक, मितोपयोजित्र और वायु पूर्वतापक से होकर गुजरती हैं और अंत में चिमनी के माध्यम से वातावरण में निकल जाती हैं।

3.) अतितापक

• बॉयलर में उत्पादित भाप आर्द्र होती है और इसे अतितापक से गुजारा जाता है जहाँ इसे चिमनी के रास्ते में ग्रैग गैसों द्वारा सुखाया और अतितापन किया जाता है।

4.) मितोपयोजित्र

• बॉयलर में आपूर्ति करने से पहले प्रभरण जल को मितोपयोजित्र में खिलाया जाता है।
• ​मितोपयोजित्र ग्रैग गैसों की ऊष्मा के एक भाग को प्रभरण जल के तापमान को बढ़ाने के लिए निकालता है।

​5.) वायु पूर्वतापक

• एक वायु पूर्वतापक ग्रैग गैसों से ऊष्मा प्राप्त करके कोयला जलने के लिए आपूर्ति की जाने वाली वायु के तापमान को बढ़ाता है।

6.) भाप टरबाइन

• भाप टरबाइन के ब्लेड पर गुजरते समय भाप की ऊष्मा ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित कर दिया जाता है।

7.) प्रत्‍यावर्तक

• भाप टरबाइन एक प्रत्‍यावर्तक से जुड़ा होता है। प्रत्‍यावर्तक टरबाइन की यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

संकल्पना

डीजल शक्ति स्टेशन की समग्र दक्षता इस प्रकार दी जाती है:

\(η={विद्युत\space उत्पादन\space ऊष्मा\space इकाइयों\space में \over ऊष्मा\space दहन }\)

गणना

0·28 किग्रा डीजल द्वारा उत्पन्न ऊष्मा = 10,000 x 0·28 = 2800 किलो कैलोरी

1 kWh का ऊष्मा तुल्य = 860 किलो कैलोरी

\(η={860\over 2800}=0.307\)

η = 30.7 %

इकॉनोमाइज़र:

इसे संभरण जल तापक के नाम से भी जाना जाता है। इस उपकरण की सहायता से गर्म गैसों की अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग संभरण जल के तापन में किया जाता है।

इकॉनोमाइज़र में संभरण जल को समग्र दक्षता में सुधार करने के लिए पूर्वतापित किया जाता है और केवल प्रत्यक्ष ऊष्मा स्थानांतरण होता है इसलिए संभरण जल को भाप में परिवर्तित किए बिना गर्म किया जाता है। इसलिए इकॉनोमाइज़र को अतितापक के बाद रखा जाता है और संभरण जल परिपथ में स्थित होता है।

इकॉनोमाइज़र का कार्य :

• ईंधन के खपत को कम करना
• तरल पदार्थ का पूर्वतापन (भाप बॉयलर की स्थिति में सिंचित-पानी)
• शक्ति संयंत्र की दक्षता को बढ़ाना।

इसके लाभ निम्नलिखित हैं:

1. कोयले की लगभग 15 से 20% बचत होती है।
2. यह एक बॉयलर की भाप बढ़ाने की क्षमता को बढ़ाता है क्योंकि यह पानी को भाप में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक समय को कम करता है।
3. यह बॉयलर जल ट्यूब में स्केल के निर्माण को रोकता है।

संकल्पना:

ईंधन का उष्मीय मान: ईंधन का उष्मीय मान स्थिरांक दबाव और सामान्य स्थितियों के तहत इसके दहन द्वारा उत्पादित ऊष्मा की मात्रा होती है। उष्मीय मान को kcal / kg में उल्लेखित किया जाता है। 

भाप शक्ति केंद्र की कुल दक्षता: भाप शक्ति केंद्र की कुल दक्षता को जनरेटर टर्मिनल पर उपलब्ध शक्ति और ईंधन की खपत द्वारा मुक्त ऊर्जा की दर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। इसे निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है, 

\({\eta _{overall}} = \frac{{EO}}{{HC}}\)

जहाँ EO ऊष्मा इकाई में विद्युतीय आउटपुट है।

HC ऊष्मा दहन है।

गणना:

दिया गया है: कुल दक्षता = 25 % , 0.5 kg प्रज्वलित कोयला।

माना कि x cal /kg ईंधन का उष्मीय मान है।

1 kWh का ऊष्मा समकक्ष = 860 kcal

\({\eta _{overall}} = \frac{{EO}}{{HC}}\)

\(0.25 = \frac{{860}}{{0.5x}}\)

\(x = \frac{{860000}}{{25 \times 5}}\)

\(x = 6880\;kcal/kg\)

व्याख्या:

पुनः तापन गुणांक:

• इसे टर्बाइन के सभी चरणों में संचयी ऊष्मा पात और रूद्धोष्म ऊष्मा पात के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।
• पुनः तापन गुणांक का मान टर्बाइन के प्रकार और दक्षता पर निर्भर करता है।
• पुनः तापन गुणांक का मान 1.1 to 1.5 की कोटि का होता है:

पुनः तापन गुणांक (R.F.) = \(\frac{{Cumulative\,\,heat\,\,drop\,\,(isentropic)}}{{Isentropic\,\,heat\,\,drop\,\,(overall)}}\)

स्थिरवैद्युत अवक्षेपित्र​ (ESP):

• स्थिरवैद्युत अवक्षेपित्र में, धूम्र वाहिका गैस को अत्यधिक आयनित क्षेत्र से पारित करने के लिए बनाया जाता है, जहाँ कणों को विद्युत आवेशित किया जाता है और विद्युत पूर्ण विद्युत क्षेत्र में स्थिरवैद्युत बलों की सहायता से गैस से अलग किया जाता है।
• कोयला आधारित तापीय विद्युत संयंत्र में स्थिरवैद्युत अवक्षेपित्र, धूम्र वाहिका गैस से धूल एकत्रित करता है।
• इनका उपयोग व्यापक रूप से तापीय विद्युत संयंत्र, पल्प एंड पेपर उद्योग, माइनिंग एंड धातुविज्ञानी उद्योग, आयरन और स्टील संयंत्र, रासायनिक उद्योग आदि में किया जाता है।
• ESP के मुख्य दो फायदे हैं ,एक कणों को गीला या सूखा एकत्रित किया जा सकता है और 99% से अधिक दक्षता प्राप्त की जा सकती है।
• ESP उच्च आयतन प्रवाह के लिए गैसों और तुषार दोनों को संभाल सकता है और यहां तक कि बहुत छोटे कणों को  हटाया भी जा सकता है।
• यह एक शक्तिशाली विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए बहुत अधिक वोल्टेज का उपयोग करता है। इसलिए, विद्युत की खपत बहुत अधिक होती है और बाद में, ESP अन्य वायु प्रदूषण नियंत्रण उपकरणों की तुलना में बहुत महंगा होता है।

संकल्पना:

तापीय दक्षता:

• तापीय दक्षता (\(\eta_T\)) ऊष्मा इंजन द्वारा उपयोग की गयी ऊष्मा और उपभुक्त ईंधन में कुल ऊष्मा इकाइयों का अनुपात होता है।
• यह बॉयलर की दक्षता और टरबाइन की दक्षता का गुणनफल भी होता है। ​​
• ​\(\eta_T\) = बॉयलर की दक्षता × टरबाइन की दक्षता

भार कारक:

• यह औसत भार और अधिकतम मांग का अनुपात है।
• भार कारक सदैव 1 से कम या 1 के बराबर होता है।

गणना:

दिया गया है

अधिकतम मांग = 25 MW

भार कारक = 0.4

कोयला खपत = 0.88 kg/kWh

बॉयलर की दक्षता = 85%

टरबाइन की दक्षता = 90%

कोयले की कीमत = प्रति टन 55 रुपए

संकल्पना से, 

\(\eta_T = 0.85 × 0.9 = 0. 765\)

= 76.5 % (प्रतिशत में)

• कोयला तापीय शक्ति संयंत्र में भाप बॉयलर भट्टी में ईंधन के ज्वलन (चूर्णित कोयला) के कारण भाप बॉयलर में उच्च दबाव पर उत्पादित होता है।
• चूर्णित कोयला बॉयलर लगभग 80% फ्लाई ऐश और 20% निचला ऐश उत्पादित करता है।

Additional Informationकोयला ऐश: कोयले के दहन के दौरान उत्पादित अवशिष्ट का एक संग्रह।

फ्लाई ऐश: कोयले के राख का एक हल्का रूप जो निकासी स्टैक में प्रवाहित होता है।

निचला ऐश: बॉयलर के निचले भाग पर बैठने वाले कोयले के राख का सबसे भारी भाग।

Important Points

• एक विशिष्ट चूर्णित कोयला बॉयलर में एक ऐसी भट्ठी शामिल होती है जो बॉयलर का निचला भाग होता है, जहाँ ज्वालक और जलावन प्रणाली को नियोजित किया जाता है और जहाँ दहन होता है।
• संवहनी भाग में जहाँ संवहनी ऊष्मा विनियमक सतहों को नियोजित किया जाता है।
• बॉयलर झिल्ली दीवारों में विशेष रूप से बॉयलर उद्वाष्पक का कार्य होता है।
• ऊष्मा विनियमक भागों को संवहनी भाग में स्थापित किया जाता है।

संकल्पना

डीजल शक्ति संयंत्र की समग्र दक्षता निम्न द्वारा दी गई है:

\(η={Electrical\space output\space in\space heat \space units \over Heat\space combustion }\)

गणना

0·28 kg डीज़ल से = 10,000 × 0·28 = 2800 kcal उष्मा उत्पन्न होती है।

1 kWh के समतुल्य ऊष्मा = 860 kcal

\(η={860\over 2800}=0.307\)

η = 30.7 %

स्पष्टीकरण:

विवातक:

• भाप विद्युत संयंत्र में विवातक पानी से संघननशील गैसों और परिचालित पानी से गैर-संघनन गैसों को निकालता है।
• यदि बड़ी संख्या में बंद पुनःउत्पादक चक्र में उपयोग किया जाता है, तो कम से कम इस विवातक प्रक्रिया के लिए खुला प्रकार होना चाहिए।
• यह विवातक प्रक्रिया गैसों के साथ कुछ भाप निकालती है जो कि संभरण जल है

धारणा:

शक्ति संयंत्र की कुल दक्षता निम्न रूप में दी गई है

कुल दक्षता = विद्युतीय ऊर्जा आउटपुट / रासायनिक ऊर्जा इनपुट

कुल दक्षता को इस प्रकार भी दर्शाया जा सकता है:

\({\eta _0}\) = (तापीय ऊर्जा/रासायनिक ऊर्जा) \(\times\)(यांत्रिक ऊर्जा/तापीय ऊर्जा) \(\times\)(विद्युतीय ऊर्जा/यांत्रिक ऊर्जा)

अतः शक्ति संयंत्र की कुल दक्षता बॉयलर, टरबाइन और जनरेटर की दक्षताओं के गुणन के बराबर होती है।

कुल दक्षता = बॉयलर दक्षता \(\times\) टरबाइन दक्षता \(\times\) जनरेटर दक्षता

ηpower plant = ηboiler × ηturbine × ηgenerator

जहाँ 

बॉयलर दक्षता = तापीय दक्षता

टरबाइन दक्षता × जनरेटर दक्षता = विद्युत दक्षता

गणना:

दिया हुआ-

तापीय दक्षता = 30%

विद्युत दक्षता = 92%

संयंत्र की कुल दक्षता = (0.30) (0.92) = 0.276

संयंत्र की कुल दक्षता = 27.6%.

भाप शक्ति केंद्र:

उस उत्पादन केंद्र को भाप शक्ति केंद्र के रूप में जाना जाता है जो कोयला दहन की ऊष्मीय ऊर्जा को विद्युतीय ऊर्जा में परिवर्तित करता है। 

भाप शक्ति केंद्र मूल रूप से रैंकिन चक्र पर कार्य करते हैं। भाप कोयला दहन की ऊष्मा का प्रयोग करके बॉयलर में उत्पादित होता है। 

लाभ:

• प्रयोग किया गया ईंधन (अर्थात् कोयला) काफी सस्ता होता है। 
• अन्य उत्पादन केंद्रों की तुलना में निम्न प्रारंभिक लागत। 
• इसे कोयले की मौजूदगी के बावजूद किसी भी स्थान पर प्रतिष्ठापित किया जा सकता है। कोयले को रेल या सड़क द्वारा संयंत्र के किसी भी भाग में भेजा जा सकता है। 
• इसे जलविद्युत शक्ति केंद्र की तुलना में कम स्थान की आवश्यकता होती है। 
• उत्पादन की लागत डीजल शक्ति केंद्र की तुलना में कम होती है। 

नुकसान:

• यह धुएं और भाप की बड़ी मात्रा के उत्पादन के कारण वातावरण को प्रदूषित करते हैं। 
• यह जलविद्युत संयंत्र की तुलना में संचालन लागत में महंगे होते हैं। 
• इसे चालू होने के लिए बहुत समय की आवश्यकता होती है।