ஆற்றல் உற்பத்தி அமைப்புகளில் உள்ள வாயு விசையாழிகள்

ஆற்றல் உற்பத்தி அமைப்புகளில் எரிவாயு விசையாழிகள்

நவீன ஆற்றல் உற்பத்தி அமைப்புகளில் வாயு விசையாழிகள் ஒரு முக்கிய தொழில்நுட்பமாகும். விரைவாகச் செயல்பட்டு அதிக அளவு மின்சாரத்தை உருவாக்கும் திறன், மாறிவரும் சுமைகளுக்கு ஏற்ப தகவமைத்துக் கொள்ளும் நெகிழ்வுத்தன்மை, மற்றும் செயல்திறனை அதிகரிக்க மற்ற தொழில்நுட்பங்களுடன் ஒருங்கிணைக்கும் திறன் ஆகியவற்றில் அவற்றின் நன்மைகள் அடங்கியுள்ளன. தொடர்ந்து அதிகரித்து வரும் மின்சாரத் தேவையின் பின்னணியில் , பல்வேறு நாடுகளின் மின்சார அமைப்புகளில், உச்ச நேர மின் உற்பத்தி நிலையங்களாகவும், இயற்கை எரிவாயு அடிப்படையிலான மின் உற்பத்தி நிலையங்களின் முதுகெலும்பாகவும் வாயு விசையாழிகள் ஒரு முக்கியப் பங்கை வகிக்கின்றன.

வாயு விசையாழிகளின் வரையறை மற்றும் செயல்படும் கொள்கைகள்

வாயுச் சுழலி என்பது ஒரு சுழலும் உள் எரிப்பு இயந்திரமாகும். இது எரிபொருளின் வேதியியல் ஆற்றலை, தண்டு சுழற்சி வடிவில் இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றுகிறது. பின்னர் அந்த ஆற்றல், ஒரு மின்னாக்கி மூலம் மின் ஆற்றலாக மாற்றப்படுகிறது . மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் வெப்ப இயக்கவியல் சுழற்சி பிரேட்டன் சுழற்சி ஆகும். எளிமையாகச் சொன்னால், இந்தச் செயல்முறையானது மூன்று முக்கிய நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது: காற்று அமுக்கம், எரிதல் மற்றும் சுழலி வழியாக சூடான வாயு விரிவடைதல்.

முதலில், சுற்றுப்புறக் காற்று உள்ளிழுக்கப்பட்டு, ஒரு அமுக்கி மூலம் அழுத்தப்படுகிறது, இதனால் அதன் அழுத்தம் அதிகரிக்கிறது. இரண்டாவதாக, இந்த அழுத்தப்பட்ட காற்று ஒரு எரிப்பு அறைக்குள் செலுத்தப்பட்டு எரிபொருளுடன் கலக்கப்படுகிறது—பெரும்பாலும் இயற்கை எரிவாயு, இருப்பினும் டீசல் அல்லது பிற திரவ எரிபொருள்களையும் பயன்படுத்தலாம். பின்னர் இந்தக் கலவை எரிக்கப்பட்டு, சூடான, உயர் அழுத்த வாயுக்களை உருவாக்குகிறது. மூன்றாவதாக, சூடான வாயுக்கள் டர்பைன் பிளேடுகள் வழியாகப் பாய்ந்து, விரிவடைந்து, டர்பைனைச் சுழற்றுகின்றன. டர்பைனின் இந்தச் சுழற்சி, அமுக்கியை (பொதுவாக அதே தண்டில் இருக்கும்) இயக்குகிறது மற்றும் ஒரு மின்னாக்கியை இயக்கப் பயன்படும் நிகர சக்தியை உருவாக்குகிறது.

டர்பைனின் ஆற்றலில் ஒரு பகுதி கம்ப்ரசரை இயக்குவதற்குப் பயன்படுத்தப்படுவதால், எரிவாயு டர்பைனின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனைத் தீர்மானிப்பதில் கூறு வடிவமைப்பு மற்றும் கம்ப்ரசர் செயல்திறன் ஆகியவை முக்கியமான காரணிகளாகும்.

ஒரு வாயு விசையாழி மின்னாக்கியின் முக்கிய கூறுகள்

ஒரு எரிவாயு விசையாழி மின் உற்பத்தி நிலையத்தில் (PLTG), பல முக்கிய கூறுகள் ஒருங்கிணைந்த முறையில் செயல்படுகின்றன:

1. காற்று உள்ளீட்டு அமைப்பு: அமுக்கி மற்றும் விசையாழி இறக்கைகளை அரிக்கக்கூடிய தூசி மற்றும் துகள்கள் உள்ளே வராமல் இருக்க, உள்வரும் காற்றை வடிகட்டுகிறது.
2. அமுக்கி: காற்றின் அழுத்தத்தை அதிகரிக்கிறது. பொதுவாக பல-நிலை அச்சு அமுக்கியைப் பயன்படுத்துகிறது.
3. எரிதல் அறை: வாயுவின் வெப்பநிலையை அதிகரிப்பதற்காக எரிதல் நிகழும் இடம். எரிதலின் நிலைத்தன்மை மற்றும் வெளியேற்றப்படும் புகை ஆகியவை முதன்மையான கவலைகளாகும்.
4. டர்பைன்: சூடான வாயு ஆற்றலை சுழற்சி இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றுகிறது. டர்பைன் பிளேடு பொருள் அதிக வெப்பநிலையைத் தாங்கக்கூடியதாக இருக்க வேண்டும்.
5. மின்னாக்கி: இயந்திர ஆற்றலை மின்சாரமாக மாற்றுகிறது; இது நேரடியாகவோ அல்லது ஒரு பற்சக்கரப் பெட்டி வழியாகவோ இணைக்கப்படுகிறது.
6. கட்டுப்பாடு மற்றும் பாதுகாப்பு அமைப்பு: செயல்பாட்டு நம்பகத்தன்மையை நிலைநிறுத்துகிறது, சுமைகளைக் கட்டுப்படுத்துகிறது, மற்றும் அசாதாரண சூழ்நிலைகளிலிருந்து அலகைப் பாதுகாக்கிறது.
7. எரிபொருள் அமைப்பு: பாதுகாப்பு அமைப்புகள் உட்பட, எரிபொருள் அழுத்தம், ஓட்டம் மற்றும் தரத்தை ஒழுங்குபடுத்துதல்.
8. வெளியேற்றம் மற்றும் வெப்ப மீட்பு (விருப்பத்திற்குரியது): வெளியேற்ற வாயுவை நேரடியாக வெளியிடலாம் அல்லது ஒருங்கிணைந்த சுழற்சி கட்டமைப்பில் HRSG-இல் (வெப்ப மீட்பு நீராவி ஜெனரேட்டர்) நீராவியை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுத்தலாம்.

ஜெனரேட்டரின் செயல்திறன் மற்றும் கட்டமைப்பு

பொதுவாக, எளிய சுழற்சி கட்டமைப்பில் உள்ள வாயு விசையாழிகள், ஒருங்கிணைந்த சுழற்சி ஆலைகளை விட குறைந்த செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன. இருப்பினும், எளிமையான கட்டுமானம், ஒப்பீட்டளவில் வேகமான முதலீட்டுச் செலவுகள் மற்றும் விரைவான தொடக்கத் திறன்கள் ஆகியவை அவற்றின் நன்மைகளாகும்.

ஒரு எளிய சுழற்சியில், வெளியேறும் வாயுவிலிருந்து வரும் வெப்பத்தின் பெரும்பகுதி வளிமண்டலத்திற்கு இழக்கப்படுகிறது. இயந்திர வகை, விசையாழியின் உள்ளீட்டு வெப்பநிலை மற்றும் இயக்க நிலைமைகளைப் பொறுத்து, வழக்கமான செயல்திறன்கள் பத்து சதவீத அளவில் இருக்கும்.

இதற்கிடையில், ஒரு ஒருங்கிணைந்த சுழற்சி மின் உற்பத்தி நிலையத்தில் (PLTGU), வெளியேறும் வாயுவிலிருந்து வரும் வெப்பம், ஒரு HRSG-இல் உள்ள நீரைச் சூடாக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் மூலம் நீராவி உற்பத்தி செய்யப்பட்டு, அது ஒரு நீராவி விசையாழியைச் சுழற்றுகிறது. முன்னர் வீணடிக்கப்பட்ட ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், அமைப்பின் செயல்திறனை கணிசமாக அதிகரிக்க முடியும். இந்த ஒருங்கிணைந்த சுழற்சி கட்டமைப்பு, இயற்கை எரிவாயுவில் இயங்கும் ஆலைகளுக்கு மிகவும் பிரபலமானது. ஏனெனில், பல புதைபடிவ எரிபொருளில் இயங்கும் ஆலைகளை விட இது அதிக செயல்திறனையும், ஒரு kWh-க்கு குறைந்த உமிழ்வுகளையும் வழங்குகிறது.

மேலும், இணை உற்பத்தி அல்லது CHP (ஒருங்கிணைந்த வெப்பம் மற்றும் மின்சாரம்) கட்டமைப்பு உள்ளது, இதில் கழிவு வெப்பம் தொழில்துறை செயல்முறைகளுக்கோ அல்லது மாவட்ட வெப்பமூட்டலுக்கோ பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்தத் திட்டத்தில், வெப்பம் மற்றும் மின்சாரத் தேவைகள் ஒரே நேரத்தில் பூர்த்தி செய்யப்படும்போது ஆற்றல் பயன்பாடு மிகவும் உகந்ததாக இருக்கும்.

மின் அமைப்புகளில் வாயு விசையாழிகளின் பங்கு

வாயு விசையாழிகள் அவற்றின் நெகிழ்வுத்தன்மை காரணமாக மின் சக்தி அமைப்பு செயல்பாடுகளில் ஒரு முக்கியப் பங்கை வகிக்கின்றன. இந்தப் பங்குகளில் சில:

– உச்ச நேர மின் உற்பத்தி நிலையம்: எரிவாயு விசையாழிகள் ஒப்பீட்டளவில் குறுகிய நேரத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட மின்சுமையை அடையக்கூடியவை. இதனால், உச்ச நேரங்களில் ஏற்படும் மின்சாரத் தேவையின் திடீர் அதிகரிப்புகளைச் சமாளிக்க அவை பொருத்தமானவையாக இருக்கின்றன.
– சுமை பின்தொடரும் மின்னாக்கி: திறனை விரைவாக அதிகரிக்கவும் குறைக்கவும் உள்ள திறன், அதிர்வெண் மற்றும் மின்னழுத்த நிலைத்தன்மையைப் பராமரிக்க உதவுகிறது.
– புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலின் துணை: இடைப்பட்ட சூரிய மற்றும் காற்றாலை மின் நிலையங்களின் பயன்பாடு அதிகரித்து வருவதால், சூரியன் மங்கலாக இருக்கும்போதோ அல்லது காற்று பலவீனமாக இருக்கும்போதோ ஏற்படும் மின் பற்றாக்குறையை ஈடுசெய்ய, எரிவாயு விசையாழிகள் பெரும்பாலும் மாற்று மின்னாக்கிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
– தொலைதூர அமைப்புகளுக்கான மின்னாக்கிகள்: ஒரு பெரிய மின் வலையமைப்புடன் இன்னும் இணைக்கப்படாத பகுதிகளில், எரிபொருள் விநியோகம் கிடைத்து, மின்சாரத் தேவையும் போதுமான அளவு அதிகமாக இருந்தால், வாயுச் சுழலிகள் ஒரு தேர்வாக அமையலாம்.

இந்த நெகிழ்வுத்தன்மை, ஆற்றல் மாற்றத்தில் எரிவாயு விசையாழிகளை ஒரு முக்கிய அங்கமாக ஆக்குகிறது; குறிப்பாக, பெரிய அளவிலான சேமிப்பின் ஆதரவு இல்லாமல் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலால் இன்னும் தொடர்ச்சியான மின்சாரத்தை வழங்க முடியாத ஒரு காலகட்டத்தில் இது முக்கியத்துவம் பெறுகிறது .

எரிபொருள் மற்றும் வெளியேற்ற அம்சங்கள்

எரிவாயு விசையாழிகளின் மிகவும் பொதுவான எரிபொருள் இயற்கை எரிவாயு ஆகும், ஏனெனில் அது நிலக்கரி அல்லது கன எண்ணெயை விட ஒப்பீட்டளவில் தூய்மையாக எரிகிறது. கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டிய முக்கிய உமிழ்வுகளில் NOx (நைட்ரஜன் ஆக்சைடுகள்), CO (கார்பன் மோனாக்சைடு) மற்றும் CO₂ ஆகியவை அடங்கும். உலர் குறைந்த NOx (DLN) அல்லது நீராவி/நீர் உட்செலுத்துதல் போன்ற தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி, குறிப்பிட்ட நிபந்தனைகளின் கீழ் NOx உமிழ்வுகளைக் குறைக்க முடியும், இருப்பினும் ஒவ்வொரு முறையும் செயல்திறன் மற்றும் செயல்பாட்டுச் சிக்கலான தன்மையில் அதன் விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது.

சமீபத்திய முன்னேற்றங்களில், பல டர்பைன் உற்பத்தியாளர்கள் கார்பன் வெளியேற்றத்தைக் குறைப்பதற்காக, இயற்கை எரிவாயுவில் ஹைட்ரஜன் கலவைகளை எரிக்கும் திறனைப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளனர். இது நம்பிக்கையளிப்பதாக இருந்தாலும், ஹைட்ரஜனின் மாறுபட்ட சுடர் பண்புகள், பின்னோக்கித் தீப்பற்றும் அபாயம் மற்றும் குறிப்பிட்ட பொருட்களின் தேவை உள்ளிட்டவற்றின் காரணமாக, ஹைட்ரஜனுடன் இணைத்து எரிக்கும் முறைக்கு எரிப்பு அமைப்பில் சில மாற்றங்கள் தேவைப்படுகின்றன.

வாயு விசையாழிகளின் நன்மைகள் மற்றும் வரம்புகள்

வாயு விசையாழிகளின் நன்மைகள் பின்வருமாறு:
– விரைவான தொடக்கம் மற்றும் அதிக சுமை தாங்கும் திறன்.
– அதிக சக்திக்கு ஏற்ற ஒப்பீட்டளவில் சிறிய அளவு.
பெரிய நிலக்கரி அல்லது அணுசக்தி அடிப்படையிலான மின் உற்பத்தி நிலையங்களுடன் ஒப்பிடுகையில், முதலீட்டுச் செலவுகளும் கட்டுமான நேரமும் பொதுவாகக் குறைவாகவே இருக்கும்.
இயற்கை எரிவாயுவைப் பயன்படுத்தும்போது துகள் மற்றும் கந்தக வெளியேற்றம் குறைவாக இருக்கும்.

இருப்பினும், சில வரம்புகள் உள்ளன:
– சுற்றுப்புற வெப்பநிலைக்கு உணர்திறன் கொண்டது: அதிக காற்று வெப்பநிலையில், காற்றின் அடர்த்தி குறைவதால் வெளியீட்டுத் திறன் குறைகிறது.
எளிய சுழற்சியின் செயல்திறனைக் காட்டிலும் ஒருங்கிணைந்த சுழற்சியின் செயல்திறன் குறைவாக உள்ளது.
– எரிவாயு எரிபொருள் வழங்கல் மற்றும் உள்கட்டமைப்பை (குழாய்வழிகள், திரவ இயற்கை எரிவாயு (LNG) அல்லது அமுக்க முறை) சார்ந்திருத்தல்.
– உயர் வெப்பநிலையில் பாகங்கள் சிதைவடைவதால், வழக்கமான பராமரிப்பும் மேம்பட்ட பொருட்களும் தேவைப்படுகின்றன.

செயல்பாடு, பராமரிப்பு மற்றும் நம்பகத்தன்மை

வாயு விசையாழியின் நம்பகத்தன்மை, உள்ளீட்டுக் காற்றின் தரம், எரிபொருளின் தரம் மற்றும் பராமரிப்பு நடைமுறைகளால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது. தூசி அல்லது காற்றில் பரவும் துகள்களால் ஏற்படும் அமுக்கி அசுத்தம், செயல்திறனையும் மின் உற்பத்தியையும் குறைக்கக்கூடும். எனவே, காற்று வடிகட்டுதல் அமைப்புகள், அமுக்கியைச் சுத்தம் செய்தல் (ஆன்லைன்/ஆஃப்லைன்) மற்றும் குறிப்பிட்ட கால இடைவெளியில் செய்யப்படும் ஆய்வுகள் ஆகியவை அத்தியாவசியமான நடைமுறைகளாகும்.

பராமரிப்பு என்பது பொதுவாக சிறு ஆய்வுகள், வெப்பப் பகுதி ஆய்வுகள் மற்றும் பெரிய சீரமைப்புகள் எனப் பிரிக்கப்படுகிறது. எரிப்பு அறை மற்றும் ஆரம்ப நிலை டர்பைன் பிளேடுகள் போன்ற வெப்பப் பகுதிகள் மிக அதிக வெப்பச் சுமைகளுக்கு உள்ளாகின்றன, எனவே அவை பொதுவாகக் கடுமையான ஆய்வு இடைவெளிகளைக் கொண்டுள்ளன. சென்சார் அடிப்படையிலான நிலை கண்காணிப்பு மூலம், இயக்குபவர்கள் ஏற்படக்கூடிய கோளாறுகளை முன்கூட்டியே கணித்து, இயந்திரம் இயங்காத நேரத்தைக் குறைக்க முடியும்.

முடிவுரை

வாயு விசையாழிகள் அவற்றின் செயல்பாட்டு நெகிழ்வுத்தன்மை, விரைவான தொடக்கத் திறன்கள் மற்றும் எளிய சுழற்சி, ஒருங்கிணைந்த சுழற்சி, மற்றும் இணை உற்பத்தி போன்ற பல்வேறு உற்பத்தித் திட்டங்களுடன் இணக்கமாக இருப்பதால், ஆற்றல் உற்பத்தி அமைப்புகளில் ஒரு முக்கியப் பங்கை வகிக்கின்றன. ஆற்றல் மாற்றக் காலகட்டத்தில், புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் ஒருங்கிணைப்பு அதிகரிக்கும்போது, ​​நம்பகமான மின்சார விநியோகத்தைப் பராமரிக்க வாயு விசையாழிகள் பெரும்பாலும் ஒரு "பாலமாக" செயல்படுகின்றன. செயல்திறன், உமிழ்வுகள் மற்றும் எரிபொருள் சார்புநிலை தொடர்பான சவால்கள், உகந்த கழிவு வெப்பப் பயன்பாடு மற்றும் ஹைட்ரஜன் போன்ற குறைந்த கார்பன் எரிபொருட்களின் பயன்பாடு உள்ளிட்ட புதுமைகளைத் தொடர்ந்து ஊக்குவிக்கின்றன. பொருத்தமான வடிவமைப்பு மற்றும் சிறந்த செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்பு உத்திகளுடன், வாயு விசையாழிகள் இன்றைய மற்றும் எதிர்கால ஆற்றல் சூழல்களில் ஒரு பொருத்தமான மற்றும் மூலோபாய தொழில்நுட்பமாகத் திகழ்கின்றன.