एक थर्मल पावर प्लांट में, फ्लू गैसों (flue gases) से ऊष्मा को कहाँ पुनः प्राप्त (recover) किया जाता है?

Question

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C: इकोनोमाइज़र

Explanation & Concepts:
इकोनोमाइज़र एक हीट एक्सचेंज डिवाइस है जिसे थर्मल पावर प्लांट के फ्लू गैस मार्ग में स्थापित किया जाता है, जो फीडवॉटर को प्रीहीट (पूर्व-गर्म) करने के लिए अपशिष्ट ऊष्मा को पुनः प्राप्त करता है। बाहर निकलने वाली फ्लू गैसों से आने वाले फीडवॉटर में ऊष्मा स्थानांतरित करके, यह स्टीम पावर प्लांट की समग्र तापीय दक्षता (thermal efficiency) में काफी सुधार करता है।

Working Principle: इकोनोमाइज़र ट्यूबों का एक नेटवर्क है जिससे बॉयलर ड्रम में प्रवेश करने से पहले फीडवॉटर प्रवाहित होता है। जैसे ही गर्म फ्लू गैसें बॉयलर फर्नेस से बाहर निकलती हैं, वे इन ट्यूबों के ऊपर से गुजरती हैं, जिससे संवहनीय ऊष्मा स्थानांतरण (convective heat transfer) के माध्यम से पानी गर्म हो जाता है। यह बॉयलर फर्नेस में आवश्यक ऊष्मा इनपुट को कम करता है, जिससे ईंधन की बचत होती है और बॉयलर शेल को थर्मल शॉक से बचाया जा सकता है।

Key Formulas: $Q = \dot{m}_w c_{pw} (T_{out} - T_{in})$ — इकोनोमाइज़र में फीडवॉटर द्वारा प्राप्त ऊष्मीय ऊर्जा; $\eta = 1 - \frac{Q_{lost}}{Q_{in}}$ — ऊष्मा रिकवरी से प्रभावित मौलिक तापीय दक्षता संबंध

Key Points: इकोनोमाइज़र समान ईंधन खपत के लिए भाप उत्पादन क्षमता को बढ़ाते हैं।; इकोनोमाइज़र को एयर प्रीहीटर और बॉयलर के बीच रखा जाता है।; यह चिमनी में प्रवेश करने से पहले फ्लू गैसों के तापमान को कम करने में मदद करता है, जो चिमनी की लाइनिंग की सुरक्षा करता है।; कंडेनसेशन और ट्यूबों के क्षरण को रोकने के लिए फीडवॉटर का तापमान ओस बिंदु (dew point) से ऊपर बनाए रखा जाना चाहिए।

Advantages: ईंधन की बचत (आमतौर पर 5-10%); बॉयलर ड्रम पर कम तापीय तनाव; भाप उत्पादन क्षमता में वृद्धि

Disadvantages: फ्लू गैस पथ में दबाव की गिरावट (pressure drop) को बढ़ाता है; फीडवॉटर परिसंचरण के लिए अतिरिक्त पंपिंग शक्ति की आवश्यकता होती है; राख के कटाव और कालिख जमा होने (soot deposition) की संभावना

Applications: कोयला आधारित बिजली संयंत्र; समुद्री स्टीम बॉयलर; औद्योगिक प्रक्रिया स्टीम सिस्टम

Additional Info: चिमनी का उपयोग प्राकृतिक ड्राफ्ट और फ्लू गैस फैलाव के लिए किया जाता है, ऊष्मा रिकवरी के लिए नहीं।. डी-सुपर हीटर का उपयोग टर्बाइनों को होने वाले नुकसान को रोकने के लिए भाप के तापमान को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।. कंडेंसर का उपयोग निम्न-दबाव वाले सिरे पर निकास भाप को तरल पानी में बदलने के लिए किया जाता है।. इकोनोमाइज़र का उपयोग एक निश्चित आउटपुट के लिए छोटे बॉयलर आकार की अनुमति देता है।

Answer: C सही है — इकोनोमाइज़र बॉयलर में प्रवेश करने से पहले फीडवॉटर को प्रीहीट करने के लिए फ्लू गैसों से अपशिष्ट ऊष्मा निकालता है, जिससे समग्र चक्र दक्षता बढ़ती है।

Exam Tip: हमेशा थर्मल प्लांट में सहायक उपकरणों का क्रम याद रखें: बॉयलर -> इकोनोमाइज़र -> एयर प्रीहीटर -> डस्ट कलेक्टर -> चिमनी। इस अनुक्रम को समझने से ऊष्मा प्रवाह का मार्ग स्पष्ट हो जाता है।

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Option A: चिमनी

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Option B: डी-सुपर हीटर

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Option D: कंडेंसर

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