এনার্জি গ্যাস টারবাইন ইনস্টলেশন। গ্যাস টারবাইন প্ল্যান্টের চক্র

2024 লেখক: Howard Calhoun | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-17 10:20

গ্যাস টারবাইন ইউনিট (GTP) হল একটি একক, অপেক্ষাকৃত কমপ্যাক্ট পাওয়ার কমপ্লেক্স, যেখানে একটি পাওয়ার টারবাইন এবং একটি জেনারেটর জোড়ায় কাজ করে। তথাকথিত ক্ষুদ্র-স্কেল বিদ্যুৎ শিল্পে সিস্টেমটি ব্যাপক হয়ে উঠেছে। বড় উদ্যোগ, দূরবর্তী বসতি এবং অন্যান্য ভোক্তাদের শক্তি এবং তাপ সরবরাহের জন্য দুর্দান্ত। একটি নিয়ম হিসাবে, গ্যাস টারবাইনগুলি তরল জ্বালানী বা গ্যাসে কাজ করে৷

প্রগতির ধারে

বিদ্যুৎ কেন্দ্রের শক্তি ক্ষমতা বৃদ্ধিতে, প্রধান ভূমিকা গ্যাস টারবাইন ইউনিটে স্থানান্তরিত হয় এবং তাদের আরও বিবর্তন - কম্বাইন্ড সাইকেল প্ল্যান্ট (CCGT)। এইভাবে, 1990-এর দশকের গোড়ার দিক থেকে ইউএস পাওয়ার প্ল্যান্টে, 60% এরও বেশি চালু এবং আধুনিক ক্ষমতা ইতিমধ্যেই গ্যাস টারবাইন এবং কম্বাইন্ড সাইকেল প্ল্যান্ট হয়েছে, এবং কিছু দেশে কয়েক বছরে তাদের অংশ 90%-এ পৌঁছেছে৷

সরল গ্যাস টারবাইনগুলিও প্রচুর পরিমাণে নির্মিত হয়। গ্যাস টারবাইন প্ল্যান্ট - মোবাইল, পরিচালনার পক্ষে সাশ্রয়ী এবং মেরামত করা সহজ - সর্বোচ্চ লোড কভার করার সর্বোত্তম সমাধান হিসাবে প্রমাণিত হয়েছে। শতাব্দীর শুরুতে (1999-2000), মোট ক্ষমতাগ্যাস টারবাইন ইউনিট 120,000 মেগাওয়াটে পৌঁছেছে। তুলনার জন্য: 1980 এর দশকে, এই ধরণের সিস্টেমের মোট ক্ষমতা ছিল 8,000-10,000 মেগাওয়াট। গ্যাস টারবাইনগুলির একটি উল্লেখযোগ্য অংশ (60% এর বেশি) প্রায় 350 মেগাওয়াট গড় শক্তি সহ বড় বাইনারি কম্বাইন্ড সাইকেল প্ল্যান্টের অংশ হিসাবে কাজ করার উদ্দেশ্যে ছিল৷

ঐতিহাসিক পটভূমি

আমাদের দেশে 60 এর দশকের গোড়ার দিকে সম্মিলিত চক্র প্রযুক্তি ব্যবহারের জন্য তাত্ত্বিক ভিত্তিগুলি যথেষ্ট বিশদভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছিল। ইতিমধ্যে সেই সময়ে, এটি স্পষ্ট হয়ে উঠেছে যে তাপবিদ্যুৎ প্রকৌশলের বিকাশের সাধারণ পথটি সম্মিলিত চক্র প্রযুক্তির সাথে অবিকল সংযুক্ত। যাইহোক, তাদের সফল বাস্তবায়নের জন্য নির্ভরযোগ্য এবং অত্যন্ত দক্ষ গ্যাস টারবাইন ইউনিট প্রয়োজন।

এটি গ্যাস টারবাইন নির্মাণের উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি যা তাপবিদ্যুৎ প্রকৌশলে আধুনিক গুণগত উল্লম্ফন নির্ধারণ করে। বেশ কয়েকটি বিদেশী সংস্থা সফলভাবে এমন একটি সময়ে দক্ষ স্থির গ্যাস টারবাইন তৈরির সমস্যার সমাধান করেছে যখন একটি কমান্ড অর্থনীতিতে দেশীয় নেতৃস্থানীয় নেতৃস্থানীয় সংস্থাগুলি সর্বনিম্ন প্রতিশ্রুতিবদ্ধ বাষ্প টারবাইন প্রযুক্তি (STP) প্রচার করছিল।

যদি 60-এর দশকে গ্যাস টারবাইন ইনস্টলেশনের দক্ষতা 24-32% স্তরে ছিল, তবে 80-এর দশকের শেষের দিকে সর্বোত্তম স্থির শক্তি গ্যাস টারবাইন ইনস্টলেশনগুলির ইতিমধ্যেই 36-37-এর দক্ষতা (স্বায়ত্তশাসিত ব্যবহার সহ) ছিল। % এটি তাদের ভিত্তিতে CCGT তৈরি করা সম্ভব করেছে, যার কার্যকারিতা 50% পৌঁছেছে। নতুন শতাব্দীর শুরুতে, এই সংখ্যা 40% এর সমান ছিল, এবং সম্মিলিত চক্র গ্যাস-চক্র উদ্ভিদের সাথে একত্রে, এটি এমনকি 60% ছিল।

বাষ্প টারবাইনের তুলনাএবং সম্মিলিত চক্র উদ্ভিদ

গ্যাস টারবাইনের উপর ভিত্তি করে কম্বাইন্ড-সাইকেল প্ল্যান্টে, তাৎক্ষণিক এবং বাস্তব সম্ভাবনা ছিল 65% বা তার বেশি দক্ষতা অর্জন করা। একই সময়ে, স্টিম টারবাইন প্ল্যান্টের জন্য (ইউএসএসআর-এ বিকশিত), শুধুমাত্র যদি সুপারক্রিটিকাল বাষ্পের প্রজন্ম এবং ব্যবহার সম্পর্কিত বেশ কয়েকটি জটিল বৈজ্ঞানিক সমস্যা সফলভাবে সমাধান করা যায়, তবে কেউ 46-এর বেশি দক্ষতার আশা করতে পারে। 49%। এইভাবে, দক্ষতার দিক থেকে, স্টিম টারবাইন সিস্টেমগুলি সম্মিলিত চক্র সিস্টেমের চেয়ে নিকৃষ্টভাবে নিকৃষ্ট।

বাষ্প টারবাইন পাওয়ার প্ল্যান্টের থেকেও উল্লেখযোগ্যভাবে নিকৃষ্ট খরচ এবং নির্মাণের সময়ের দিক থেকে। 2005 সালে, বিশ্ব জ্বালানি বাজারে, 200 মেগাওয়াট বা তার বেশি ক্ষমতা সম্পন্ন একটি CCGT ইউনিটের জন্য 1 kW-এর দাম ছিল $500-600/kW। ছোট ধারণক্ষমতার CCGT-এর জন্য, খরচ ছিল $600-900/kW এর মধ্যে। শক্তিশালী গ্যাস টারবাইন প্ল্যান্ট 200-250 $/kW এর মানগুলির সাথে মিলে যায়। ইউনিট পাওয়ার হ্রাসের সাথে, তাদের দাম বৃদ্ধি পায় তবে সাধারণত $ 500 / কিলোওয়াটের বেশি হয় না। এই মানগুলি স্টিম টারবাইন সিস্টেমে এক কিলোওয়াট বিদ্যুতের খরচের চেয়ে কয়েকগুণ কম। উদাহরণস্বরূপ, কনডেনসিং স্টিম টারবাইন পাওয়ার প্ল্যান্টে একটি ইনস্টল করা কিলোওয়াটের দাম 2000-3000 $/kW।

একটি গ্যাস টারবাইন প্ল্যান্টের পরিকল্পনা

ইনস্টলেশনটিতে তিনটি মৌলিক ইউনিট রয়েছে: একটি গ্যাস টারবাইন, একটি দহন চেম্বার এবং একটি এয়ার কম্প্রেসার। অধিকন্তু, সমস্ত ইউনিট একটি প্রিফেব্রিকেটেড একক বিল্ডিংয়ে রাখা হয়েছে। কম্প্রেসার এবং টারবাইন রোটারগুলি একে অপরের সাথে শক্তভাবে সংযুক্ত, বিয়ারিং দ্বারা সমর্থিত।

দহন চেম্বার (উদাহরণস্বরূপ, 14 টুকরা) কম্প্রেসারের চারপাশে স্থাপন করা হয়, প্রতিটির নিজস্ব আলাদা আবাসনে। ভর্তির জন্যএয়ার কম্প্রেসার একটি ইনলেট পাইপ হিসাবে কাজ করে, বায়ু নিষ্কাশন পাইপের মাধ্যমে গ্যাস টারবাইন ছেড়ে যায়। গ্যাস টারবাইন বডি একটি একক ফ্রেমে প্রতিসমভাবে স্থাপন করা শক্তিশালী সমর্থনের উপর ভিত্তি করে।

কাজের নীতি

অধিকাংশ গ্যাস টারবাইন ইউনিট ক্রমাগত জ্বলন, বা খোলা চক্রের নীতি ব্যবহার করে:

• প্রথম, কার্যকরী তরল (বায়ু) উপযুক্ত কম্প্রেসার দ্বারা বায়ুমণ্ডলীয় চাপে পাম্প করা হয়।
• এছাড়াও, বায়ু একটি উচ্চ চাপে সংকুচিত হয় এবং দহন চেম্বারে পাঠানো হয়।
• এটি জ্বালানীর সাথে সরবরাহ করা হয়, যা একটি ধ্রুবক চাপে জ্বলে, একটি অবিচ্ছিন্ন তাপ সরবরাহ করে। জ্বালানীর দহনের কারণে কর্মক্ষম তরলের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়।
• পরবর্তী, কার্যকারী তরল (এখন এটি ইতিমধ্যে একটি গ্যাস, যা বায়ু এবং দহন পণ্যের মিশ্রণ) গ্যাস টারবাইনে প্রবেশ করে, যেখানে বায়ুমণ্ডলীয় চাপে প্রসারিত হয়ে এটি দরকারী কাজ করে (উত্পন্ন টারবাইনকে ঘুরিয়ে দেয় বিদ্যুৎ)।
• টারবাইনের পরে, গ্যাসগুলি বায়ুমণ্ডলে নিঃসৃত হয়, যার মাধ্যমে কার্যচক্র বন্ধ হয়ে যায়।
• টারবাইন এবং কম্প্রেসারের অপারেশনের মধ্যে পার্থক্যটি টারবাইন এবং কম্প্রেসারের সাথে একটি সাধারণ শ্যাফ্টে অবস্থিত একটি বৈদ্যুতিক জেনারেটর দ্বারা অনুভূত হয়৷

বিরতিহীন দহন উদ্ভিদ

আগের ডিজাইনের বিপরীতে, বিরতিহীন দহন একটির পরিবর্তে দুটি ভালভ ব্যবহার করে।

• সংকোচকারী প্রথম ভালভের মাধ্যমে দহন চেম্বারে বায়ু প্রবাহিত করে যখন দ্বিতীয় ভালভটি বন্ধ থাকে।
• যখন দহন চেম্বারে চাপ বেড়ে যায়, প্রথম ভালভটি বন্ধ হয়ে যায়।ফলস্বরূপ, চেম্বারের ভলিউম বন্ধ।
• যখন ভালভগুলি বন্ধ থাকে, চেম্বারে জ্বালানী পোড়ানো হয়, স্বাভাবিকভাবেই, এর জ্বলন একটি ধ্রুবক আয়তনে ঘটে। ফলস্বরূপ, কার্যকারী তরলের চাপ আরও বৃদ্ধি পায়।
• পরে, দ্বিতীয় ভালভটি খোলা হয় এবং কার্যকারী তরল গ্যাস টারবাইনে প্রবেশ করে। এই ক্ষেত্রে, টারবাইনের সামনের চাপ ধীরে ধীরে হ্রাস পাবে। যখন এটি বায়ুমণ্ডলের কাছে পৌঁছায়, দ্বিতীয় ভালভটি বন্ধ করে দেওয়া উচিত এবং প্রথমটি খোলা উচিত এবং ক্রিয়াগুলির ক্রম পুনরাবৃত্তি করা উচিত।

গ্যাস টারবাইন চক্র

এক বা অন্য থার্মোডাইনামিক চক্রের ব্যবহারিক বাস্তবায়নের দিকে ফিরে, ডিজাইনারদের অনেক অদম্য প্রযুক্তিগত বাধার সম্মুখীন হতে হয়। সবচেয়ে চরিত্রগত উদাহরণ: যখন বাষ্পের আর্দ্রতা 8-12% এর বেশি হয়, তখন বাষ্প টারবাইনের প্রবাহ পথে ক্ষতি দ্রুত বৃদ্ধি পায়, গতিশীল লোড বৃদ্ধি পায় এবং ক্ষয় ঘটে। এটি শেষ পর্যন্ত টারবাইনের প্রবাহ পথকে ধ্বংসের দিকে নিয়ে যায়।

শক্তি খাতে (চাকরি পাওয়ার জন্য) এই বিধিনিষেধের ফলস্বরূপ, এখন পর্যন্ত শুধুমাত্র দুটি মৌলিক থার্মোডাইনামিক চক্র ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে: র‍্যাঙ্কাইন চক্র এবং ব্রায়টন চক্র। বেশিরভাগ পাওয়ার প্ল্যান্ট এই চক্রের উপাদানগুলির সংমিশ্রণের উপর ভিত্তি করে৷

Rankine চক্রটি কার্যকারী তরলগুলির জন্য ব্যবহৃত হয় যা চক্রটি বাস্তবায়নের সময় একটি ফেজ ট্রানজিশন করে; বাষ্প বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি এই চক্র অনুসারে কাজ করে। কার্যকারী তরলগুলির জন্য যা বাস্তব পরিস্থিতিতে ঘনীভূত করা যায় না এবং যাকে আমরা গ্যাস বলি, ব্রেটন চক্র ব্যবহার করা হয়। এই চক্রের মাধ্যমেগ্যাস টারবাইন প্ল্যান্ট এবং অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনগুলি কাজ করছে৷

জ্বালানী ব্যবহৃত

অধিকাংশ গ্যাস টারবাইন প্রাকৃতিক গ্যাসে চালানোর জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। কখনও কখনও তরল জ্বালানী কম-পাওয়ার সিস্টেমে ব্যবহার করা হয় (কম প্রায়ই - মাঝারি, খুব কমই - উচ্চ শক্তি)। একটি নতুন প্রবণতা হল কঠিন দাহ্য পদার্থ (কয়লা, কম প্রায়ই পিট এবং কাঠ) ব্যবহারে কমপ্যাক্ট গ্যাস টারবাইন সিস্টেমের রূপান্তর। এই প্রবণতাগুলি এই কারণে যে গ্যাস রাসায়নিক শিল্পের জন্য একটি মূল্যবান প্রযুক্তিগত কাঁচামাল, যেখানে এর ব্যবহার প্রায়শই শক্তি খাতের তুলনায় বেশি লাভজনক। কঠিন জ্বালানীতে দক্ষতার সাথে কাজ করতে সক্ষম গ্যাস টারবাইন প্ল্যান্টের উৎপাদন সক্রিয়ভাবে গতি পাচ্ছে৷

ICE এবং GTU এর মধ্যে পার্থক্য

অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন এবং গ্যাস টারবাইন কমপ্লেক্সের মধ্যে মৌলিক পার্থক্য নিম্নরূপ। একটি অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনে, বায়ু সংকোচন, জ্বালানী দহন এবং দহন পণ্যের প্রসারণের প্রক্রিয়াগুলি একটি কাঠামোগত উপাদানের মধ্যে ঘটে, যাকে ইঞ্জিন সিলিন্ডার বলা হয়। গ্যাস টারবাইনে, এই প্রক্রিয়াগুলিকে পৃথক কাঠামোগত ইউনিটে বিভক্ত করা হয়:

• কম্প্রেসারে কম্প্রেশন করা হয়;
• একটি বিশেষ চেম্বারে যথাক্রমে জ্বালানীর দহন;
• দহন পণ্যের সম্প্রসারণ একটি গ্যাস টারবাইনে করা হয়।

ফলস্বরূপ, কাঠামোগতভাবে, গ্যাস টারবাইন এবং অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনগুলির মধ্যে সামান্য মিল রয়েছে, যদিও তারা একই থার্মোডাইনামিক চক্র অনুযায়ী কাজ করে৷

উপসংহার

ক্ষুদ্র বিদ্যুত উৎপাদনের বিকাশের সাথে, এর কার্যকারিতা বৃদ্ধির সাথে, GTP এবং STP সিস্টেমগুলি মোটের মধ্যে একটি ক্রমবর্ধমান অংশ দখল করেবিশ্বের শক্তি ব্যবস্থা। তদনুসারে, একটি গ্যাস টারবাইন প্ল্যান্ট অপারেটরের প্রতিশ্রুতিশীল পেশার চাহিদা বাড়ছে। পশ্চিমা অংশীদারদের অনুসরণ করে, রাশিয়ান নির্মাতাদের একটি সংখ্যা সাশ্রয়ী গ্যাস টারবাইন ইউনিট উত্পাদন আয়ত্ত করেছে. সেন্ট পিটার্সবার্গের সেভেরো-জাপাদনায়া সিএইচপিপি রাশিয়ার একটি নতুন প্রজন্মের প্রথম সম্মিলিত-চক্র পাওয়ার প্ল্যান্টে পরিণত হয়েছে৷