तरलित संस्तर दहन

एफबीसी स्मोक ट्यूब बॉयलर

तरलित संस्तर दहन (एफबीसी) एक दहन तकनीक है जिसका उपयोग ठोस ईंधन को जलाने के लिए किया जाता है।

अपने सबसे मूलभूत रूप में, ईंधन के कणों को राख और अन्य कण पदार्थ (रेत, चूना पत्थर आदि) के गर्म, बब्लिंग तरलित संस्तर में निलंबित कर दिया जाता है, जिसके माध्यम से हवा के जेट को दहन या गैसीकरण के लिए आवश्यक ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए उड़ाया जाता है। गैस और ठोस पदार्थों के परिणामस्वरूप तेज़ और अंतरंग मिश्रण संस्तर के अंदर तेजी से उष्म रूपांतरण और रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देता है। एफबीसी संयंत्र उच्च दक्षता पर और मूल्यवान ईंधन तैयारी (उदाहरण के लिए, चूर्णित करना) की आवश्यकता के बिना, अधिकांश प्रकार के कोयले, कोयला अपशिष्ट और वुडी बायोमास सहित विभिन्न प्रकार के निम्न-श्रेणी के ठोस ईंधन को जलाने में सक्षम हैं। इसके अतिरिक्त, किसी भी थर्मल ड्यूटी के लिए, एफबीसी समतुल्य पारंपरिक भट्ठी से छोटे होते हैं, इसलिए निवेश और लचीलेपन के स्थिति में पश्चात् की तुलना में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान कर सकते हैं।

एफबीसी SO_x उत्सर्जन के रूप में उत्सर्जित सल्फर की मात्रा को कम करता है। चूना पत्थर का उपयोग दहन के समय सल्फेट को बाहर निकालने के लिए किया जाता है, जो बॉयलर से उष्म ऊर्जा (समान्यत: पानी ट्यूब) को पकड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण में अधिक कुशल उष्म रूपांतरण की अनुमति देता है। गर्म अवक्षेप ट्यूबों के सीधे संपर्क में आने (चालन द्वारा गर्म करने) से दक्षता बढ़ जाती है। चूँकि यह कोयला संयंत्रों को ठंडे तापमान पर जलने की अनुमति देता है, इसलिए कम ${\ce {NO_x}}$ भी उत्सर्जित होता है। चूँकि, कम तापमान पर जलाने से पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन उत्सर्जन भी बढ़ता है। एफबीसी बॉयलर कोयले के अतिरिक्त अन्य ईंधन भी जला सकते हैं, और दहन के कम तापमान (800 डिग्री सेल्सियस / 1500 डिग्री फारेनहाइट) के अन्य अतिरिक्त लाभ भी हैं।

लाभ

दहनकर्ताओं में एफबीसी की तीव्र वृद्धि के दो कारण हैं। सबसे पहले, सामान्य रूप से ईंधन के संबंध में पसंद की स्वतंत्रता, न केवल उन ईंधन का उपयोग करने की संभावना होती है जिन्हें अन्य प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके जलाना कठिन है, तरलित संस्तर दहन का एक महत्वपूर्ण लाभ है। दूसरा कारण, जो तेजी से महत्वपूर्ण हो गया है, दहन के समय, नाइट्रिक ऑक्साइड का कम उत्सर्जन प्राप्त करने की संभावना और चूना पत्थर को संस्तर पदार्थ के रूप में उपयोग करके सरल विधि से सल्फर को हटाने की संभावना है।

द्रवित-संस्तर दहन बाहरी उत्सर्जन नियंत्रण (जैसे स्क्रबर-फ्लू गैस डीसल्फराइजेशन) के बिना प्रदूषक उत्सर्जन को नियंत्रित करने में सक्षम दहन प्रक्रिया को खोजने के प्रयासों से विकसित हुआ। प्रौद्योगिकी 1,400 से 1,700 डिग्री फ़ारेनहाइट (750-900 डिग्री सेल्सियस) के तापमान पर ईंधन जलाती है, जो उस सीमा से अधिक नीचे है जहां नाइट्रोजन ऑक्साइड बनता है (लगभग 2,500 डिग्री फ़ारेनहाइट / 1400 डिग्री सेल्सियस पर, दहन हवा में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन परमाणु मिलकर काम करते हैं) नाइट्रोजन ऑक्साइड प्रदूषक बनाते हैं); यह उच्च दहन तापमान से संबंधित राख पिघलने की समस्याओं से भी बचाता है। द्रवित संस्तर की मिश्रण क्रिया ग्रिप गैसों को चूना पत्थर या डोलोमाइट (खनिज) जैसे सल्फर-अवशोषित रसायन के संपर्क में लाती है। कोयले में 95% से अधिक सल्फर प्रदूषकों को सल्फर द्वारा बॉयलर के अंदर कैद किया जा सकता है। चूँकि ,जिसकी कमियां जितनी प्रतीत होती है उससे कम महत्वपूर्ण हो सकती है, क्योंकि वे पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन और संभवतः अन्य कार्बन यौगिक उत्सर्जन में नाटकीय वृद्धि के साथ मेल खाती हैं।

वाणिज्यिक एफबीसी इकाइयां प्रतिस्पर्धी दक्षता पर काम करती हैं, उनकी निवेश आज की पारंपरिक बॉयलर इकाइयों से कम है, और SO₂ और NO₂ उत्सर्जन संघीय मानकों द्वारा अनिवार्य स्तरों से नीचे है। चूँकि, उनके कुछ हानि भी हैं जैसे बॉयलर के अंदर ट्यूबों पर कटाव, संस्तर के वायु प्रवेश द्वार पर रुकावट के कारण असमान तापमान वितरण, कुछ स्थितियों में लंबे समय तक प्रारंभ होने वाला समय 48 घंटे तक पहुंच जाता है।

1. एफबीसी का दहन तापमान 750 डिग्री सेल्सियस से कम होता है जबकि एक साधारण बॉयलर 850 डिग्री सेल्सियस पर काम करता है।
2. एफबीसी में सिंटरिंग प्रक्रिया (राख का पिघलना) कम है।
3. NO_x का कम उत्पादन कम तापमान के कारण है
4. SO_x का कम उत्पादन चूना पत्थर द्वारा अधिकृत किये जाने के कारण है ।
5. कण जलने के कारण अन्य दहन प्रक्रियाओं की तुलना में 10 गुना अधिक उष्म रूपांतरण के कारण उच्च दहन दक्षता।
6. संवहन ताप स्थानांतरण के उच्च गुणांक के कारण एफबीसी के लिए कम क्षेत्र की आवश्यकता होती है।
7. आइसो-थर्मल संस्तर दहन क्योंकि मुक्त बेल्ट और सक्रिय बेल्ट में तापमान स्थिर रहता है।

प्रकार

एफबीसी प्रणालियाँ अनिवार्य रूप से दो प्रमुख समूहों, वायुमंडलीय प्रणालियों (एफबीसी) और दबावयुक्त प्रणालियों (पीएफबीसी), और दो छोटे उपसमूहों, बबलिंग(बीएफबी) और परिसंचारी तरलित संस्तर (परिसंचारी द्रवयुक्त संस्तर ) में फिट होती हैं।

वायुमंडलीय तरलीकृत संस्तर दहन

कोयले के दहन से निकलने वाले सल्फर को पकड़ने के लिए वायुमंडलीय तरलित बिस्तरों में चूना पत्थर या डोलोमाइट का उपयोग किया जाता है। हवा के जेट दहन के समय सल्फर और जलते कोयले के मिश्रण को निलंबित कर देते हैं, मिश्रण को लाल-गर्म कणों के निलंबन में परिवर्तित कर देते हैं जो तरल पदार्थ की तरह बहते हैं। ये बॉयलर वायुमंडलीय दबाव पर कार्य करते हैं।

दबावयुक्त तरलित संस्तर दहन

पहली पीढ़ी की पीएफबीसी प्रणाली दहन के समय सल्फर और जलते कोयले के मिश्रण को निलंबित करने के लिए सल्फर और हवा के जेट का भी उपयोग करती है। चूँकि, ये प्रणाली ऊंचे दबाव पर काम करते हैं और ऐसे तापमान पर उच्च दबाव वाली गैस धारा उत्पन्न करते हैं जो गैस टर्बाइन को चला सकती है। द्रवित संस्तर में उष्म से उत्पन्न भाप को भाप टरबाइन में भेजा जाता है, जिससे एक अत्यधिक कुशल संयुक्त चक्र प्रणाली बनती है।

उन्नत पीएफबीसी

• 1½ पीढ़ी की पीएफबीसी प्रणाली पीएफबी कम्बस्टर से दूषित हवा के अतिरिक्त प्राकृतिक गैस का उपयोग करके गैस टरबाइन फायरिंग तापमान को बढ़ाती है। अधिक संयुक्त चक्र दक्षता के लिए उच्च इनलेट तापमान प्रदान करने के लिए इस मिश्रण को टॉपिंग कम्बस्टर में जलाया जाता है। चूँकि इसमें प्राकृतिक गैस का उपयोग किया जाता है, जो समान्यत: कोयले की तुलना में अधिक मूल्य वाला ईंधन है।
• एपीएफबीसी अधिक उन्नत दूसरी पीढ़ी के पीएफबीसी प्रणाली में, फ़ीड कोयले को ईंधन गैस और चार में संसाधित करने के लिए एक दबावयुक्त कार्बोनाइज़र सम्मिलित किया जाता है। पीएफबीसी भाप उत्पन्न करने और गैस टरबाइन के लिए दहन वायु को गर्म करने के लिए चारे को जलाता है। कार्बोनाइज़र से ईंधन गैस गैस टरबाइन से जुड़े एक टॉपिंग कम्बस्टर में जलती है, जिससे गैसों को दहन टरबाइन के रेटेड फायरिंग तापमान तक गर्म किया जाता है। भाप उत्पन्न करने के लिए गैस टरबाइन निकास से उष्म पुनर्प्राप्त की जाती है, जिसका उपयोग पारंपरिक भाप टरबाइन को चलाने के लिए किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप संयुक्त चक्र विद्युत् उत्पादन के लिए उच्च समग्र दक्षता होती है। इन प्रणालियों को एपीएफबीसी, या उन्नत परिसंचारी दबावयुक्त तरलित-संस्तर दहन संयुक्त चक्र प्रणाली भी कहा जाता है। एपीएफबीसी प्रणाली पूरी तरह से कोयले से चलने वाली है।
• जीएफबीसीसी गैसीकरण तरलित-संस्तर दहन संयुक्त चक्र प्रणाली, जीएफबीसीसी, में एक दबावयुक्त परिसंचारी तरलित-संस्तर (पीसीएफबी) आंशिक गैसीफायर होता है जो गैस टरबाइन टॉपिंग कम्बस्टर को ईंधन सिनगैस खिलाता है। गैस टरबाइन निकास वायुमंडलीय परिसंचारी तरलित-संस्तर दहनक के लिए दहन वायु की आपूर्ति करता है जो पीसीएफबी आंशिक गैसीफायर से चार को जलाता है।
• चिप्स. चिप्स प्रणाली समान है, किंतु वायुमंडलीय द्रवयुक्त-संस्तर दहनक के अतिरिक्त भट्टी का उपयोग करती है। गैस टरबाइन चक्र दक्षता बढ़ाने के लिए इसमें गैस टरबाइन एयर प्रीहीटर ट्यूब भी हैं। चिप्स का अर्थ दहन-आधारित उच्च प्रदर्शन विद्युत् प्रणाली है।

यह भी देखें

• रासायनिक लूपिंग दहन
• परिसंचारी द्रवयुक्त संस्तर
• तरलित संस्तर रिएक्टर
• फ़्यूचरजेन शून्य-उत्सर्जन कोयला आधारित विद्युत् संयंत्र
• ग्रेट फायरिंग
• जेईए नॉर्थसाइड जनरेटिंग स्टेशन (जैक्सनविले)
• चूर्णित ईंधन फायरिंग

संदर्भ (लिंक में अद्यतन की आवश्यकता है)

• राष्ट्रीय ऊर्जा प्रौद्योगिकी प्रयोगशाला
• EU विनियमन: बड़े दहन संयंत्रों से प्रदूषण
• एक वाणिज्यिक सीएफबी कोयला दहनकर्ता का सिमुलेशन

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