ဓာတ်အားပေးစက်ရုံများ အကြောင်း (အပိုင်း-၃)

 ဒီတစ်ခေါက်ဖော်ပြသွားမှာကတော့ သဘာဝဓာတ်ငွေ့သုံးစက်ရုံများ (Gas Turbine Plants) အကြောင်းပဲ ဖြစ်ပါတယ်။

ဒီစက်ရုံတွေက လောင်စာကို များသောအားဖြင့် သဘာဝဓာတ်ငွေ့(Neutral Gas) ကို အသုံးပြုတာဖြစ်ပေမယ့် Heavy Oil, Disel, Propane, Hydrogen, Biogas, Synthesis Gas စတာတွေကိုလဲ အသုံးပြုကြပါသေးတယ်။

Combined Cycle Power Plant(CCPP) (Source: https://hotcore.info/act/kareff-101579.html)

ပုံကတော့ သဘာဝဓာတ်ငွေ့သုံး Combined Cycle Power Plant(CCPP) ဓာတ်အားပေးစက်ရုံပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ ဒီမှာလဲ အရင်အပိုင်းတွေမှာ ဖော်ပြခဲ့တဲ့ ရေနွေးငွေ့ဓာတ်အားပေးစက်ရုံ ပါဝင်နေတာကိုတွေ့ရမှာပါ။ သဘာဝ ဓာတ်ငွေ့နဲ့ လည်ပတ်လိုက်တဲ့ Gas Turbine က ထွက်လာတဲ့ အပူတွေက ၉၀၀ ကနေ ၁၁၀၀ ဒီဂရီဖာရင်ဟိုက် လောက်ရှိတာမို့ အဲဒီအပူတွေကို အလကားမဖြစ်အောင်  Steam Turbine နဲ့ဆက်ပြီး ဓာတ်အားထုတ်တာဖြစ်ပါတယ်။ အဲဒီလို Gas Turbine နဲ့ Steam Turbine ပေါင်းပြီး ဓာတ်အားထုတ်တာကိုပဲ Combined Cycle Power Plant(CCPP) လို့ခေါ်တာဖြစ်ပါတယ်။ ဒီစက်ရုံမျိုးမှာလည်း ရေနွေးငွေ့သုံးဓာတ်အားပေးစက်အပိုင်းက ယခင်ဖော်ပြခဲ့တာတွေနဲ့ အတူတူပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ Exhaust Gas သန့်စင်မှုကိုတော့ နိုက်ထရိုဂျင်အောက်ဆိုက်၊ ကာဗွန်မိုနောက်ဆိုက်၊ ဆလဖာဒိုင်အောက်ဆိုက်နဲ့ အခြား Organic Compound တွေကို သန့်စင်ရပါတယ်။

Gas Turbine တစ်ခုမှာ အဓိကပါဝင်တဲ့အပိုင်းတွေကတော့ Inlet Air System, Fuel Supply System, Compressor, Combustion System, Turbine, Exhaust System, Load Gear နှင့် Generator, Starter တို့ပဲဖြစ်ပါတယ်။

Inlet Air System ကတော့ Gas Turbine ထဲကို သွင်းမယ့်လေကို အညစ်အကြေး၊ အမှုန်အမွားတွေနဲ့ အခြား ဝင်ရောက်နိုင်တဲ့အရာတွေကို ဖယ်ရှားနိုင်ဖို့ လေစစ်စနစ်(Air Filtration System)၊ ဆူညံသံတွေကို လျော့ချမယ့် Silencer ၊ ပြင်ပလေအပူချိန်များနေရင် Inlet ဝင်တဲ့လေကိုအပူလျော့ပေးမယ့် အအေးခံပစ္စည်း (Evaporative Cooler or Chiller Coil) စတာတွေပါဝင်တဲ့အပိုင်း ဖြစ်ပါတယ်။ အမှုန်တွေကိုစစ်ရာမှာ 1 Micron အမှုန်တွေအထိ စစ်ချရ ပါတယ်။ အပြင်လေပူရင် အအေးခံတာကတော့ လေအေးသွားရင် Density ပိုလာတာမို လေပမာဏများများပိုရပြီး လောင်စာလောင်ကျွမ်းနှုန်းပိုရလို့ Turbine Output ရော သက်တမ်းရော ပိုရလာလို့ပါ။

Fuel Supply System ကတော့ သဘာဝဓာတ်ငွေ့ကို မီးလောင်ခန်းပို့ရာမှာ ဓာတ်ငွေ့၏ သတ်မှတ်ဖိအား(Pressure) နှင့် ဓာတ်ငွေ့စီးနှုန်း(Flow Rate) တို့ကို မှန်မှန်ကန်ကန်ရှိနေစေရေးအတွက် Hydraulic စနစ်သုံး Stop and control valves များအသုံးပြု၍ ထိန်းညှိပြုလုပ်ပေးတာ ဖြစ်ပါတယ်။

Fuel Supply System(Source:https://www.slideshare.net/mudassir23/gt-by-mna)

Compressor ကတော့ လေကို ဖိသိပ်လို့ရတဲ့ပုံစံ ပြုလုပ်ထားသော Turbine ကိုယ်ထည်မှာရှိတဲ့အသွားပြား (Stator Blade)နဲ့ ဝင်ရို့းပေါ်ရှိလည်နေတဲ့ အသွားပြား (Compressor Blade or Rotating Blade) တွေပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ Inlet က ဝင်လာတဲ့လေတွေကို ပုံမှန်လေထုဖိအားထက် ၁၁ ဆ မှ ၁၄ ဆ လောက်အထိ ဖိသိပ်လိုက်တာဖြစ်ပါတယ်။ Aero- derivative Gas Turbine တွေမှာဆိုရင် အဆ ၃၀ လောက်အထိ ဖိသိပ်ပါတယ်။

Combustion System ကတော့ လောင်စာအဝင်ခေါင်း (Fuel Nozzle)၊ ဖိသိပ်ထားတဲ့လေအဝင်ပေါက် (Atomizing Air Connections), မီးမြိုက်စနစ် (Spark Plug Ignition System) နဲ့ လောင်ကျွမ်းမှု အာရုံခံပစ္စည်း (Flame Detector) စသည်တို့ပါဝင်သော မီးလောင်ခန်း (Combustion Chamber) ပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ နောက်ပိုင်း Combustor Design တွေမှာတော့ လောင်စာနဲ့လေကို ကြိုရောပြီးမှ မီးလောင်ခန်းအတွင်းမှာ လောင်ကျွမ်းတာ ဖြစ်ပါတယ်။ ရောစပ်မှုကို ပိုပြီး ထိန်းညှိလို့ကောင်းအောင်ပါ။ လေနဲ့လောင်စာအချိုး(Air Fuel Ratio) က ၆၀: ၁ ဖြစ်ပါတယ်။ မီလောင်လို့ ထွက်လာမယ့် နိုက်ထရိုဂျင်ဒြပ်ပေါင်း(NOx)တွေကို လျော့ချနိုင်ဖို့ မီးလောင်ခန်းများများပုံစံ(Multiple Combustor Arrangement) ကို သုံးကြပါတယ်။

Gas Turbine(Source:https://www.energy.gov/sites/default/files/turbine_drawing.jpg) 

Gas Turbine (Source:https://cdn.britannica.com/76/24076-004-AFCC772A/gas-turbine-engine.jpg?s=1500x 700 &q=85)

Turbine ကတော့ အထက်က Compressor လိုပဲ ကိုယ်ထည်မှာရှိတဲ့အသွားပြား (Stator Blade)နဲ့ ဝင်ရို့းပေါ်ရှိ လည်နေတဲ့ အသွားပြား (Compressor Blade or Rotating Blade) တွေနဲ့လုပ်ထားပြီး မီးလောင်ခန်းထဲကထွက်လာတဲ့ အပူငွေ့တွေနဲ့ လည်ပတ်နိုင်အောင်လုပ်ထားတဲ့ပုံစံဖြစ်ပါတယ်။ လည်ပတ်နေတဲ့ တာဘိုင်ဝင်ရိုး(Turbine Shalf) က လျှပ်စစ်ထုတ်ပေးမယ့် Generator နဲ့ရော လေဖိသိပ်တဲ့ Compressor နဲ့ရော တစ်ဆက်တည်းဖြစ်တာမို့ ယေဘုယျအားဖြင့် Turbine ကထုတ်လိုက်တဲ့အားကို အဲဒီနှစ်ခုက တစ်ဝက်စီ သုံးတာဖြစ်ပါတယ်။

Source: https://www.ge.com/content/dam/gepower-new/global/en_US

Exhaust System ကတော့ Turbine အထွက်မှာ အိပ်ဇောဓာတ်ငွေ့လက်ခံလွဲပြောင်းသည့်အုံ (Exhaust Plenum or Exhaust Diffuser) တပ်ဆင်ထားပြီး ထွက်လာတဲ့ အိပ်ဇောဓာတ်ငွေ့တွေကို ဓာတ်ငွေ့ပိုက်မြောင်း(Gas Ductwork)နဲ့ ရေနွေးငွေ့ထုတ်ပေးမယ့် Heat Recovery Steam Generator (HRSG) ထဲကို ဆက်ပို့တာဖြစ်ပါတယ်။

Loadgear ကတော့ Modular Type Gas Turbine တွေနဲ့ 4 Pole အသုံးပြုတဲ့ Generator တွေနဲ့တွဲမောင်းတဲ့နေရာ တွေမှာ လည်ပတ်နှုန်းကို လျှော့ချဖို့အတွက် သုံးတာဖြစ်ပါတယ်။

Generator ကတော့ Turbine လည်တဲ့ Shalf ပေါ်မှာပဲ Rotor ကို တပ်ထားတာမို့ Turbine လည်တဲ့အတိုင်းလိုက်လည်ပြီး Mechanical Energy ကနေ Electrical Energy ကို ပြောင်းပေးတာ ဖြစ်ပါတယ်။ အရင်ဖော်ပြခဲ့သလိုပဲ High Speed Generator ဖြစ်လို့ Magnetic Pole အနေနဲ့တော့ 2 pole, 4 pole ပဲ ရှိပါတယ်။

Starter ကတော့ ပြင်ပက Electric Motor သို့မဟုတ် Disel Engine ဖြစ်ပါတယ်။ Gas Turbine စတင်လည်ပတ် နိုင်ဖို့အတွက် လုံလောက်တဲ့ လည်ပတ်အား(60 to 80 %) ရရှိဖို့ သုံးတာဖြစ်ပါတယ်။ Compressor, Fuel Supply System, Lubrication System စတာတွေက Turbine လည်ပတ်အားနဲ့အတူတူ အလုပ်လုပ်တာမို့ ဖြစ်ပါတယ်။

ဓာတ်အားပေးစက်ရုံများ အကြောင်း (အပိုင်း-၂)

ကျောက်မီးသွေးသုံး ရေနွေးငွေ့ဓာတ်အားပေးစက်ရုံအကြောင်းနဲ့ ပတ်သက်ပြီး ပထမပိုင်းမှာ ဖော်ပြပြီးဖြစ်ပါတယ်။ ယခုကတော့ ကျန်တဲ့ရေနွေးငွေ့စက်ရုံများအကြောင်း ဆက်လက်ဖော်ပြပါမယ်။

ရေနွေးငွေ့သုံးဓာတ်အားပေးစက်ရုံနောက်တမျိုးကတော့ လောင်စာဆီကိုအသုံးပြုတဲ့ ရေနွေးငွေ့သုံး ဓာတ်အားပေး စက်ရုံအမျိုးအစား ဖြစ်ပြီး Heavy Oil, Crude Oil, Disel စတာတွေကို အသုံးပြုပါတယ်။ ရေနွေးငွေ့စက်ရုံဖြစ်လို့ Turbine, Cooling Tower, Generator, Condenser, Chimney စတာတွေက အတူတူပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ သဘာဝရုပ်ကြွင်းလောင်စာကို အသုံးပြုတာချင်းအတူတူပဲမို့ ကျောက်မီးသွေးစက်ရုံများလိုပဲ Exhaust Gas မှာပါလာ သော သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ကိုထိခိုက်စေနိုင်တဲ့ အမှုန်နဲ့ ဓာတ်ငွေ့များကို ဖယ်ရှားဖို့အသုံးပြုတဲ့ Electrostatic Precipitator(ESP), Flue Gas Desulfurization(FGD) scrubber, Selective catalytic reduction (SCR) တွေ ပါဝင်တာလည်း အတူတူပါပဲ။ မတူတာက လောင်စာဆီက ကျောက်မီးသွေးထက်‌ ဈေးကြီးတာမို့ ဓာတ်အားထုတ်လုပ်မှု ကုန်ကျစရိတ် ပိုတာပဲ ဖြစ်ပါတယ်။

Image Source: Science Photo Library

 

Image Source: https://onlineresize.club/2021-club.html

ဒုတိယပုံမှာကြည့်ရင် ကျောက်မီးသွေးစက်ရုံတွေမှာ ကျောက်မီးသွေးပြတ်လပ်မှု ဖြစ်ပေါ်တဲ့အခါ လောင်စာဆီနဲ့ ပြောင်းပြီး လည်လို့ရတဲ့ပုံစံပါ။

ဒီ (၂) မျိုးလုံးမှာ လောင်စာဆီထောက်ပံ့မှုအပိုင်း (Fuel Supply System) အနေနဲ့ အပြင်ကရောက်လာတဲ့ လောင်စာဆီ တွေကို သိုလှောင်ကန်တွေထဲထည့်ထားပြီး အဲဒီကနေ Fuel Pump(Gear Type) နဲ့ စုပ်တင်ပါတယ်။ အဲဒီကမှ ဆီမှာရှိတဲ့ စေးကပ်မှု (Viscosity) ကို လျော့ချနိုင်ဖို့ Oil Heater ထဲကို ဖြတ်ပါတယ်။ ပြီးတောမှ ဆီပူတွေကို Boiler ထဲက မီးလောင်ခန်းထဲကို ထိုးသွင်းပြီး(Inject) မီးလောင်စေတာဖြစ်ပါတယ်။ လောင်ကျွမ်းမှု မြန်ဆန်ကောင်းမွန်စေဖို့ တစ်ဘက်မှလည်း Centrifugal Blower များနဲ့ လေကို မှုတ်သွင်းပါတယ်။

လောင်စာဆီသုံးဓာတ်အားပေးစက်ရုံ (Oil Fired Power Plant) တွေကို ဓာတ်အားကွန်ယက်သို့ ချိတ်ဆက်သည့် ဓာတ်အားပေးစက်ရုံကြီးများအနေဖြင့်သာမကပဲ သကြားစက်ရုံ၊ စက္ကူစက်ရုံ၊ ကောဇောစက်ရုံ၊ ဆေးရုံ စတဲ့ Industrial Type Load တွေ၊ အပူလိုအပ်ချက်တွေအတွက် သုံးတာရှိသလို သင်္ဘောကြီးတွေမှာလဲ အသုံးပြုကြပါတယ်။

Industrial Type Load တွေအတွက် Boiler တွေက Steam Pressure က 3 to 100 bar ဖြစ်ပြီး သင်္ဘောတွေမှာတော့ 50 to 70 bar ဖြင့် အသုံးပြုကြပါတယ်။

နောက်ထပ်ရေနွေးငွေ့ဓာတ်အားပေးစက်ရုံ တစ်မျိုးကတော့ နယူကလိယစွမ်းအင်သုံး ရေနွေးငွေ့ဓာတ်အားပေးစက်ရုံပဲ ဖြစ်ပါတယ်။ နယူကလိယစွမ်းအင်နဲ့ အခြားရုပ်ကြွင်းလောင်စာများရဲ့ အပူစွမ်းအင်ရရှိနိုင်မှု ပမာဏများကို Website တစ်ခုမှာ ဖော်ပြထားတာလေးကို နှိုင်းယှဉ်လို့ရအောင် အောက်ပါအတိုင်း ကူးယူဖော်ပြလိုက်ပါတယ်။

	Heat value
Hydrogen (H2)	120-142 MJ/kg
Methane (CH4)	50-55 MJ/kg
Methanol (CH3OH)	22.7 MJ/kg
Dimethyl ether - DME (CH3OCH3)	29 MJ/kg
Petrol/gasoline	44-46 MJ/kg
Diesel fuel	42-46 MJ/kg
Crude oil	42-47 MJ/kg
Liquefied petroleum gas (LPG)	46-51 MJ/kg
Natural gas	42-55 MJ/kg
Hard black coal (IEA definition)	>23.9 MJ/kg
Hard black coal (Australia & Canada)	c. 25 MJ/kg
Sub-bituminous coal (IEA definition)	17.4-23.9 MJ/kg
Sub-bituminous coal (Australia & Canada)	c. 18 MJ/kg
Lignite/brown coal (IEA definition)	<17.4 MJ/kg
Lignite/brown coal (Australia, electricity)	c. 10 MJ/kg
Firewood (dry)	16 MJ/kg
Natural uranium, in LWR (normal reactor)	500 GJ/kg
Natural uranium, in LWR with U & Pu recycle	650 GJ/kg
Natural uranium, in FNR	28,000 GJ/kg
Uranium enriched to 3.5%, in LWR	3900 GJ/kg

Source: https://world-nuclear.org/information-library/

အိန္ဒိယနိုင်ငံရဲ့ Reference Value အနေနဲ့ကတော့ ယူရေနီယံ (1kg) က High Grade Coal ပမာဏ (4500 Tonnes) နဲ့ စွမ်းအင်ညီမျှတယ်လို့ ဆိုပါတယ်။

Source: https://www.britannica.com

နယူကလိယဓာတ်အားပေးစက်ရုံတစ်ခု၏ အဓိကအစိတ်အပိုင်းများမှာ Nuclear Reactor, Turbine, Generator, Condenser, Cooling Tower စသည်တို့ပါဝင်တာဖြစ်လို့ အခြားရေနွေးငွေ့စက်ရုံများနှင့် အတူတူပဲဖြစ်ပြီး မီးလောင် ခန်းနေရာတွင် Nuclear Reactor ဖြစ်သွားတာရယ်၊ Flue Gas သန့်စင်တဲ့အပိုင်း ပါဝင်ခြင်းမရှိတော့တာရယ်ဆိုတဲ့ အချက်တွေပဲ ကွာခြားသွားတာ ဖြစ်ပါတယ်။ ဒါပေမယ့် Flue Gas အစား လောင်ကျွမ်းပြီး Burnt Nuclear Element တွေကို ထားသို ထိန်းသိမ်းစွန့်ပစ်ခြင်းအပိုင်း ပါဝင်လာတာဖြစ်ပါတယ်။

ကျောက်မီးသွေးစက်ရုံများမှာတော့ ရေကို ကျောက်မီးသွေးလောင်ကျွမ်းရရှိတဲ့ အပူနဲ့ ရေနွေးငွေ့ပြုလုပ်တာဖြစ်ပြီး နယူကလိယဓာတ်အားပေးစက်ရုံမှာကတော့ ယူရေနီယံကို Fission ဖြစ်အောင်လုပ်ပြီး ထွက်လာတဲ့အပူနဲ့ ရေကို တိုက်ရိုက်ရေနွေးငွေ့ဖြစ်အောင် (သို့မဟုတ်) အပူကူးပြောင်းမှုပြုလုပ်ပေးမယ့် ကြားခံတစ်ခုခုကို အပူပေးပြီး အဲဒီအပူနဲ့ ရေကို ရေနွေးငွေ့ဖြစ်အောင် Steam Generator ထဲမှာ ပြုလုပ်တာပဲဖြစ်ပါတယ်။ အဲဒီကရတဲ့ရေနွေးငွေ့နဲ့ Turbine တွေကို လည်ပတ်စေတာဖြစ်ပါတယ်။ တိုက်ရိုက်ရေနွေးငွေ့ဖြစ်အောင်လုပ်ပြီးသုံးတဲ့ Reactor ကတော့ Boiling Water (BWR) Reactor ဖြစ်ပြီး အပူကူးပြောင်းမှုပြုလုပ်ပြီးသုံးတဲ့ Reactor ကတော့ Pressurized Water (PWR) Reactor လို့ ဖြစ်ပါတယ်။ နောက်ပိုင်းနည်းပညာတွေမှာတော့ ကြားခံစနစ်နဲ့ Reactor တွေကိုပဲ ကြားခံပစ္စည်းအမျိုးမျိုးသုံးပြီး သုံးစွဲလာကြပါတယ်။ Steam Process မှာ ဓာတ်ရောင်ခြည်အန္တရာယ် လျော့ချနိုင်ဖို့ ဖြစ်ပါတယ်။ ဖော်ပြထားတဲ့ ပုံကတော့ ကြားခံပစ္စည်းသုံးထားတဲ့ ဓာတ်အားပေးစက်ရုံပုံ ဖြစ်ပါတယ်။

Nuclear Reactor မှာ အဓိက ပါဝင်တဲ့အစိတ်အပိုင်များကတော့ Nuclear Fuel၊ Moderator၊ Control Rods၊ Reflector၊ Reactors Vessel၊ Biological Shielding၊ Coolant စသည်တို့ပဲဖြစ်ပါတယ်။

Fuel ကတော့ အားလုံးသိကျတဲ့အတိုင်း ယူရေနီယံပဲဖြစ်ပါတယ်။ အဲဒါတွေကို Rod တံတွေထဲထည့်ထားပြီး အဲဒီအတံတွေကို Moderator ထဲမှာ မြုပ်ထားတာဖြစ်ပါတယ်။ Moderator ရဲ့အလုပ်ကတော့ Fuel Rod တစ်ခုစီက Fission ဖြစ်တဲ့အချိန် လျှင်မြန်စွာရွေ့လျားထွက်တဲ့ နယူထရွန်ကို ထိန်းညှိနိုင်ဖို့ ဖြစ်ပါတယ်။

Control Rod ကတော့ ဘိုရွန် (သို့) ကဒ်မီယံ နဲ့ပြုလုပ်ထားပြီး Reactor ထဲမှာ လိုအပ်တဲ့အပူကို တသမတ်တည်း ရှိနေအောင် Fission ဖြစ်ပေါ်နေတာကို ထိန်းညှိနိုင်ဖို့ သုံးတာဖြစ်ပါတယ်။ ဓာတ်အားပေးစက်ရပ်နားဖို့လည်း သုံးပါ တယ်။

Reflector ကတော့ Moderator နဲ့ ထိန်းထားတဲ့ကြားက ထပ်ပြီးလွတ်ထွက်လာတဲ့ ကို အပြင်ကို မထွက်သွားအောင် ပတ်ပတ်လည် အလုံပိတ် ကာထားပြီး နယူထရွန်တွေ အထဲကိုပြန်ဆုတ်သွားအောင် ကာထားတဲ့အရာပဲဖြစ်ပါတယ်။

Reactors Vessel ကတော့ Moderator, Reflector, Thermal Shielding နဲ့ Control Rod တွေကို ထည့်ထားတဲ့အရာ ဖြစ်ပါတယ်။

Biological Shielding ကတော့ Fission ဖြစ်လို့ ထွက်လာတဲ့ ဓာတ်ရောင်ခြည်တွေကို ဓာတ်အားပေးစက် မောင်းနှင်ထိန်းသိမ်းရေးလုပ်မယ့်သူတွေိကု မထိခိုက်အောင် ပတ်ပတ်လည် ထပ်ကာထားတဲ့အရာဖြစ်ပါတယ်။

Coolant ကတော့ ရေကို တိုက်ရိုက်ရေနွေးငွေ့ပြောင်းတာမဟုတ်ဘဲ Reactor ထဲက အပူကို အပူကူးပြောင်းမှု ပြုလုပ်ပေးမယ့် ကြားခံပစ္စည်း ဖြစ်ပါတယ်။ 

တစ်စုံတစ်ခု အသုံးဝင်မယ်လို့ယူဆပါတယ်၊ ကျန်းမာချမ်းသာကြပါစေဗျာ……….