இணைப்பு சுழல் மின் உற்பத்தி நிலையம்

கூட்டு சுழல் மின் உற்பத்தி நிலையம் அல்லது இணைப்பு சுழல் மின் உற்பத்தி நிலையம் (Combined cycle power plant) என்பது இரண்டு வெப்ப இயக்க சுழற்சிகளை (Thermodynamic cycle) இணைத்து ஒரே நேரத்தில் மின் உற்பத்தி செய்யும் மின் உற்பத்தி நிலையம் ஆகும். பெரும்பாலும் இதில் எரிவளிச் சுழலி (Gas turbine) மற்றும் நீராவிச் சுழலி (Steam turbine) வகைகள் உபயோகிக்கப்படுகின்றன. எரிவளிச் சுழலி (Gas turbine) இயங்கும் அதே நேரத்தில் அதிலிருந்து வரும் தேவையற்ற வெப்ப ஆற்றலின் மூலம் நீராவியை உருவாக்கி அந்த நீராவியின் மூலம் நீராவிச் சுழலி இயங்க வைக்கப்பட்டு மின்சாரம் தயாரிக்கப்படுகிறது. இதனால் அதிக அளவு ஆற்றல் வீணாவது தடுக்கப்படுகிறது.^[1]^[2]^[3]

சுழற்சிகள்

பெரும்பாலும் கூட்டு அல்லது இணைப்பு சுழல் மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் பிரெய்ட்டன் (Brayton) மற்றும் ரேங்கின் (Rankine) சுழற்சி முறைகளில் இயங்கும்.

எரிவளிச் சுழலி – பிரெய்ட்டன் சுழற்சி
நீராவிச் சுழலி – ரேங்கின் சுழற்சி

பாகங்கள்

பாகம்	பயன்/அமைப்பு
எரிவளிச் சுழலி	என்பது ஓர் உள்ளெரிப்பு இயந்திரம். உயரழுத்தக் காற்றையும் எரிவளியையும் சேர்த்து எரிக்கும்போது உருவாகும் சூடான வளிமத்திலிருந்து மின்னாற்றலை உற்பத்தி செய்ய உதவும் ஒரு சுழல் எந்திரம். அது தன் பணியில் நீராவிச்சுழலியை ஒத்தது.
காற்று அழுத்தி	என்பது காற்றை அழுத்தப் பயன்படும் ஒரு இயந்திரம் ஆகும். இது மின் சக்தியை இயக்க சக்தியாக மாற்றி அதன் மூலம் காற்றை அழுத்தப் பயன்படுகிறது. இது பொதுவாக இரண்டு முறைகளில் காற்றை அழுத்துகிறது. அவை நேர்முறை இடப்பெயர்ச்சி அழுத்தல் மற்றும் குறை இடப்பெயர்ச்சி அழுத்தல்
மின்னியற்றி	என்பது இயக்க ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றும் ஒரு கருவி. இது மின்தூண்டலால் இயலுமாகிறது. ஒரு காந்தப் புலத்தில் மின்கடத்திச் சுருள் ஒன்று சுழலுமானால் அந்தக் கடத்தி முனைகளில்மின்னழுத்தம் உண்டாகி, மின்னோட்டம் ஏற்படும். இதுவே மின்னியற்றியின் அடிப்படை ஆகும்.
வெப்ப மீட்பு நீராவி உருவாக்கி	என்பது வேறு ஒரு வெப்ப கலனில் இறுந்து வரும் மீள் வெப்பத்தைப் பயன்படுத்தி நீராவி தயாரிக்கும் இயந்திரம்.
நீராவிச்சுழலி	என்பது உயரழுத்த நீராவியில் இருக்கும் வெப்ப ஆற்றலை எந்திர வேலையாக மாற்றும் ஒரு கருவி.நீராவி எந்திரமும் வெப்ப ஆற்றலை எந்திர வேலையாக மாற்றவல்லது என்றாலும், நீராவிச்சுழலியின் அதிகரித்த வெப்பத் திறன் காரணமாக உலகில் பெரும்பாலான நீராவி எந்திரங்களை சுழலிகள் நீக்கிவிட்டன. அதோடு நீராவி எந்திரங்களைப் போல முன்பின் நகர்ச்சியைத் தராமல், சுழலிகள் சுழலும் நகர்ச்சியைத் தருவதால், மின்னாக்கிகளை ஓட்டும் வேலைக்கு இவை பொருத்தமானதாக இருக்கின்றன.இன்றைய உலகின் பெரும்பாலான மின் உற்பத்திக்கு நீராவிச் சுழலிகள் பயன்படுகின்றன. ஒற்றை அடுக்கு என்றில்லாமல் பல அடுக்குகளில் நீராவியைப் பாவிப்பதால் சுழலிகளுக்கு வெப்ப இயக்கவியல் திறன்அதிகமாக இருக்கிறது.
நீராக்கும் கலம்	நீராவியை நீராக மாற்றும் இயந்திரம். நீராவி ஒரு குழாய் வழியாக செல்லும் போது அதன் அருகே மற்றொரு குழாயில் குளிர்ந்த நீரை செலுத்தும் போது , நீராவி குளிர்ந்த நீரின் குளிர்ச்சியை உறிஞ்சி நீராக மாறும்.

இணைப்பு_சுழல்_மின்_உற்பத்தி_நிலையம்-1.jpg

இயங்கும் முறை

முதலில் சுத்திகரிக்கப்பட்ட கச்சா எண்ணெயை (Treated crude oil) எரிவளிச் சுழலியின்(I) பாகமான எரிப்பு அறைக்குள்(combustion chamber) செலுத்தபடும்.
அதே நேரத்தில், காற்று, வளி மண்டலத்தில் இருந்து இழுக்கப்பட்டு உயரழுத்தம் கொடுக்கப்பட்டு எரிப்பு அறைக்கு (combustion chamber) அனுப்பப்படும்.
எரிப்பு அறையில்(combustion chamber) இவை இரண்டும் கலந்து எரிக்கப்படும்.
இதனால் உருவாகும் வெப்ப வாயு சுழலியின் இதழ்களை(Turbine Blades) சுழற்றும் இதனால் மின்னியற்றியில்(Generator) மின்சாரம் உருவாக்கப்படுகிறது.
சுழலியை சுழற்றிய பின்னர் அதில் வெளிவரும் வளிமம்(Exhaust gas) விரவி பரப்புவானை(Diffuser) கடந்து வெப்ப மீட்பு நீராவியாக்கியினுள்(HRSG) செல்லும்.
நீராக்கும் கலனிலிருந்து (Condenser) கொதிகலன் தண்ணீர் (Boiler feed water) ஏற்றி மூலம் வெப்ப மீட்பு நீராவியாக்கிக்கு(HRSG) தண்ணீர் கொண்டு வரப்படும்.
இந்த தண்ணீர் வெளிவரும் வளிமத்தில் (Exhaust gas) உள்ள வெப்பத்தை உறிஞ்சி நீராவியாக(Steam) மாற்றம்பெறும்.
பின் நீராவி(Steam) , நீராவி சுழலிக்கு(Steam turbine-II) சுழலியின் இதழ்களை(Turbine Blades) சுழற்றும்.
இந்த சுழற்சியின் மூலமும் மின்சாரம் தயாரிக்கபடுகிறது.

எனவே இரண்டு சுழலிகள் மூலமும் ஒரே நேரத்தில் மின்சாரம் தயாரிக்கப்படுகிறது.

இணைப்பு_சுழல்_மின்_உற்பத்தி_நிலையம்

இணைப்பு சுழற்சி வினைத்திறன்

குறியீடுகள் : -

எரிப்பு அறையிள் (combustion chamber) எரிக்கபடும் பொழுது உருவாகும் வெப்பம் - - Q _{உள் (in).}

சுழலியின் இதழ்களை (Turbine Blades) சுழற்றிய பின்னர் வெளிவரும் வளிமத்தின் வெப்பம் (Exhaust gas)- Q _{வெளி(out)}.

வெளிவரும் வளிமம் (Exhaust gas) விரவி பரப்புவானை (Diffuser) கடந்து செல்வதல் அதன் அழுத்தமும் வெப்பமும் சிரிதளவு குறைக்கப்படுகிறது எனவே வெப்ப மீட்பு நீராவியாக்கியினுள் (HRSG) செல்லும் வெப்பம் - Q₁

இணைப்பு சுழல் சுழற்சி - CC

பிரெய்ட்டன் சுழற்சி – B

ரேங்கின் சுழற்சி - R

                            ηCC = W \ Q _{உள் (in)} = (WB + WR)\ Q _{உள் (in)}

கூட்டு அல்லது இனைப்பு சுழற்சி வினைத்திறன் (efficiency)

ηCC = ηB + ηR – ηBηR.

மேற்கோள்கள்

↑ GE Power(December 4, 2017). "HA technology now available at industry-first 64 percent efficiency". செய்திக் குறிப்பு.
↑ "Levelized cost of electricity renewable energy technologies" (PDF). Fraunhofer ISE. 2013. பார்க்கப்பட்ட நாள் 6 May 2014.
↑ Polyzakis, A.L.; Koroneos, C.; Xydis, G. (2008). "Optimum gas turbine cycle for combined cycle power plant". Energy Conversion and Management 49 (4): 551–563. doi:10.1016/j.enconman.2007.08.002.

[record-1] GE Power(December 4, 2017). "HA technology now available at industry-first 64 percent efficiency". செய்திக் குறிப்பு.

[fraunhofer-2013-lcoe-2] "Levelized cost of electricity renewable energy technologies" (PDF). Fraunhofer ISE. 2013. பார்க்கப்பட்ட நாள் 6 May 2014.

[Polyzakis-etal-2008-3] Polyzakis, A.L.; Koroneos, C.; Xydis, G. (2008). "Optimum gas turbine cycle for combined cycle power plant". Energy Conversion and Management 49 (4): 551–563. doi:10.1016/j.enconman.2007.08.002.

[1]

[2]

[3]