दुनिया का पहला 630°C अल्ट्रा-सुपरक्रिटिकल स्टीम टर्बाइन चालू किया गया, जिसने विदेशी प्रौद्योगिकी एकाधिकार को तोड़ दिया

ए भाप टरबाइन मुख्य विद्युत उपकरण है जो उच्च तापमान वाली भाप तापीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह ताप विद्युत उत्पादन, परमाणु ऊर्जा और पेट्रोकेमिकल्स जैसे उद्योगों में एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में कार्य करता है।

मार्च 2026 में, डेटांग युनचेंग बिजली परियोजना के लिए डोंगफैंग इलेक्ट्रिक द्वारा विकसित दुनिया का पहला 630°C अल्ट्रा-सुपरक्रिटिकल 1000MW स्टीम टरबाइन, कमीशनिंग पूरी हो गई और आधिकारिक तौर पर परिचालन में डाल दी गई।

यह इकाई उच्च दक्षता, कम कोयले की खपत और मजबूत लोड विनियमन क्षमता की विशेषता के साथ कोयला आधारित बिजली संयंत्रों में भाप मापदंडों के लिए एक नया वैश्विक रिकॉर्ड स्थापित करती है। इसका चालू होना चीन की हाई-एंड टरबाइन तकनीक में एक बड़ी छलांग है - वैश्विक नेताओं का अनुसरण करने से लेकर अग्रणी बनने तक - जो उच्च-पैरामीटर टरबाइन प्रणालियों में विदेशी निर्माताओं द्वारा आयोजित लंबे समय से चले आ रहे तकनीकी एकाधिकार को प्रभावी ढंग से तोड़ रहा है।

कमीशनिंग के बाद, यूनिट ने 50% से अधिक थर्मल दक्षता हासिल की, जिससे सालाना लगभग 208,000 टन मानक कोयले की बचत हुई और प्रति वर्ष 540,000 टन से अधिक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन में कमी आई, जिससे महत्वपूर्ण पर्यावरणीय और आर्थिक लाभ हुआ।

630°C अल्ट्रा-सुपरक्रिटिकल स्टीम टर्बाइन

पैरामीटर	विशिष्टता/प्रदर्शन के मुख्य पैरामीटर
इकाई क्षमता	1000 मेगावाट
भाप का तापमान	630°C-वर्ग
पावर प्लांट का प्रकार	अल्ट्रा-सुपरक्रिटिकल कोयला आधारित बिजली इकाई
परियोजना	डेटांग युनचेंग पावर प्रोजेक्ट
टर्बाइन डेवलपर	डोंगफैंग इलेक्ट्रिक
थर्मल दक्षता	50 से अधिक%
वार्षिक मानक कोयला बचत	लगभग। 208,000 टन
वार्षिक CO₂ कमी	540,000 टन से अधिक
प्रमुख तकनीकी विशेषताएं	उच्च दक्षता, कम कोयले की खपत, मजबूत भार विनियमन क्षमता

प्रमुख तकनीकी चुनौतियाँ

630°C अल्ट्रा-सुपरक्रिटिकल स्टीम टरबाइन के विकास और निर्माण ने तीन विश्व स्तरीय इंजीनियरिंग चुनौतियां पेश कीं, जिससे यह पारंपरिक अल्ट्रा-सुपरक्रिटिकल इकाइयों की तुलना में कहीं अधिक जटिल हो गई।

1. उच्च तापमान कोर घटक सामग्री और फोर्जिंग

पारंपरिक उच्च दबाव वाले टरबाइन रोटर 630°C पर दीर्घकालिक संचालन का सामना नहीं कर सकते हैं। ऐसे अत्यधिक तापमान के तहत, सामग्रियों में रेंगने की विकृति, थकान क्षति और ताकत में गिरावट का खतरा होता है, जो टरबाइन के जीवनकाल और परिचालन सुरक्षा को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है।

पहले, केवल कुछ ही देशों ने स्टीम टरबाइन रोटर शाफ्ट और एचपी/आईपी रोटर असेंबली के लिए आवश्यक उच्च तापमान मिश्र धातुओं के उत्पादन में महारत हासिल की, जिससे स्वतंत्र विकास के लिए तकनीकी बाधाएं पैदा हुईं। चीन को मिश्र धातु संरचना डिजाइन, फोर्जिंग प्रक्रियाओं और टरबाइन रोटर, एचपी केसिंग और टरबाइन शाफ्ट जैसे प्रमुख घटकों के लिए सामग्री विश्वसनीयता में बड़ी चुनौतियों का सामना करना पड़ा।

2. अल्ट्रा-लॉन्ग लास्ट-स्टेज ब्लेड्स का डिजाइन और निर्माण

टरबाइन इकाई 1450 मिमी अंतिम-चरण ब्लेड से सुसज्जित है, जिसे दीर्घकालिक संचालन के दौरान भारी केन्द्रापसारक बलों, गीली-भाप कटाव और उच्च आवृत्ति कंपन का सामना करना होगा।

पारंपरिक विनिर्माण प्रक्रियाओं में अक्सर पर्याप्त सटीकता और स्थिरता का अभाव होता है, जिसके परिणामस्वरूप ब्लेड प्रोफ़ाइल विचलन और अस्थिर गतिशील प्रदर्शन होता है। ये मुद्दे न केवल टरबाइन दक्षता को कम करते हैं बल्कि ब्लेड फ्रैक्चर जैसे गंभीर सुरक्षा जोखिम भी पैदा कर सकते हैं।

इसके अतिरिक्त, पारंपरिक ब्लेड डिज़ाइन कम-लोड ऑपरेशन के तहत स्थिरता बनाए रखने के लिए संघर्ष करते हैं, जिससे गहरे पीक लोड विनियमन के लिए आधुनिक पावर ग्रिड आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल हो जाता है।

3. अल्ट्रा-हाई पैरामीटर स्थितियों के तहत थर्मल हानि और स्थिरता

630°C अति-उच्च दबाव परिचालन स्थितियों के तहत, टरबाइन के अंदर अपरिवर्तनीय गर्मी हस्तांतरण काफी बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक थर्मल नुकसान होता है।

साथ ही, परिवर्तनीय लोड स्थितियों के तहत काम करने वाली इकाइयों को अक्सर धीमी प्रतिक्रिया समय और अस्थिर प्रदर्शन का सामना करना पड़ता है। पूर्ण-लोड स्थितियों में उच्च दक्षता और स्थिर संचालन दोनों प्राप्त करना - स्टीम टरबाइन रोटर्स, टरबाइन जर्नल बीयरिंग, थ्रस्ट बीयरिंग और शाफ्ट सीलिंग सिस्टम जैसे महत्वपूर्ण घटकों के विश्वसनीय प्रदर्शन को बनाए रखना - विकास के दौरान सबसे महत्वपूर्ण चुनौतियों में से एक था।

समाधान और तकनीकी सफलताएँ

इन चुनौतियों का समाधान करने के लिए, आर एंड डी टीम ने कई तकनीकी बाधाओं को दूर करने और विदेशी तकनीकी प्रभुत्व को प्रभावी ढंग से तोड़ने के लिए मालिकाना बौद्धिक संपदा के साथ एक पूरी तरह से स्वतंत्र समाधान स्थापित करने के लिए घरेलू विश्वविद्यालयों और अनुसंधान संस्थानों के साथ सहयोग किया।

1. उच्च तापमान कोर घटक समाधान

इंजीनियरों ने एक विशेष फोर्जिंग प्रक्रिया के साथ स्वतंत्र रूप से एक नई C630R उच्च तापमान मिश्र धातु सामग्री विकसित की।

मिश्र धातु संरचना अनुपात को अनुकूलित करके, नई सामग्री अंतरराष्ट्रीय स्तर पर उन्नत मानकों तक पहुंचकर उच्च तापमान ताकत, रेंगना प्रतिरोध और थकान जीवन में काफी सुधार करती है। नवीन फोर्जिंग तकनीकों के माध्यम से, मोटी दीवार वाले उच्च तापमान वाले घटकों और वेल्डिंग असमान स्टील्स को बनाने जैसी प्रमुख चुनौतियों को सफलतापूर्वक हल किया गया।

परिणामस्वरूप, महत्वपूर्ण घटक - जिनमें स्टीम टरबाइन रोटर शाफ्ट, टरबाइन रोटर असेंबली और टरबाइन केसिंग (एचपी केसिंग, आईपी केसिंग और एलपी केसिंग) शामिल हैं - अब पूरी तरह से घरेलू स्तर पर निर्मित किए जा सकते हैं, जिससे आयातित उच्च तापमान वाले उच्च तापमान वाले मिश्र धातुओं पर चीन की निर्भरता समाप्त हो जाएगी।

2. अल्ट्रा-लॉन्ग लास्ट-स्टेज ब्लेड सॉल्यूशन

टरबाइन उच्च परिशुद्धता सीएनसी विनिर्माण प्रौद्योगिकी के साथ संयुक्त एक उन्नत त्रि-आयामी कम्प्यूटेशनल तरल गतिशीलता (सीएफडी) अनुकूलन डिजाइन को अपनाता है।

यह दृष्टिकोण सटीक ब्लेड प्रोफ़ाइल सटीकता सुनिश्चित करता है और टरबाइन के भीतर भाप प्रवाह हानि को कम करता है। इसके अलावा, कंपन और गीली-भाप कटाव के प्रति ब्लेड प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए नवीन डंपिंग संरचनाएं और कटाव-प्रतिरोधी कोटिंग्स पेश की गईं।

ये सुधार ब्लेड के गतिशील प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाते हैं, जिससे टरबाइन को गहरे पीक लोड विनियमन और कम-लोड स्थितियों के तहत कुशलतापूर्वक संचालित करने की अनुमति मिलती है, जिससे दक्षता और परिचालन सुरक्षा दोनों में सुधार होता है।

3. थर्मल हानि में कमी और स्थिरता नियंत्रण समाधान

इकाई एक शक्ति-संतुलित दोहरी-मशीन पुनर्योजी हीटिंग प्रणाली को नियोजित करती है, जो अनुकूलित आंतरिक प्रवाह चैनल संरचनाओं के साथ मिलकर अपरिवर्तनीय थर्मल नुकसान को प्रभावी ढंग से कम करती है।

एक स्वतंत्र रूप से विकसित स्टीम-इलेक्ट्रिक डुअल-ड्राइव कंट्रोल लॉजिक, एक बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली के साथ एकीकृत, टरबाइन की गति और भार के तेजी से और सटीक समायोजन को सक्षम बनाता है। इससे परिवर्तनीय परिचालन स्थितियों के दौरान स्थिरता में उल्लेखनीय सुधार होता है।

इसके अलावा, एक पूर्ण-स्थिति वाली ऑनलाइन निगरानी प्रणाली असामान्य स्थितियों की पूर्व चेतावनी प्रदान करने के लिए कंपन, तापमान और दबाव सहित प्रमुख मापदंडों को लगातार ट्रैक करती है। यह प्रणाली भाप टरबाइन रोटर, टरबाइन जर्नल बेयरिंग, थ्रस्ट बेयरिंग और शाफ्ट भूलभुलैया सील जैसे महत्वपूर्ण घूर्णन घटकों का विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित करती है, जो सुरक्षित और स्थिर दीर्घकालिक संचालन की गारंटी देती है।

निष्कर्ष

दुनिया की पहली 630°C अल्ट्रा-सुपरक्रिटिकल स्टीम टरबाइन की सफल कमीशनिंग चीन के टरबाइन उद्योग के लिए एक प्रमुख तकनीकी सफलता का प्रतिनिधित्व करती है और उच्च-स्तरीय बिजली उपकरणों के स्थानीयकरण में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है।

इस तकनीक के अनुप्रयोग से प्रदूषक उत्सर्जन को कम करते हुए कोयला आधारित बिजली उत्पादन की दक्षता में काफी सुधार होता है, जिससे चीन में अल्ट्रा-सुपरक्रिटिकल स्टीम टरबाइन प्रौद्योगिकियों की बड़े पैमाने पर तैनाती के लिए एक ठोस आधार तैयार होता है।

आगे देखते हुए, निरंतर तकनीकी अनुकूलन ऊर्जा दक्षता में सुधार और बिजली क्षेत्र में कार्बन कटौती का समर्थन करेगा, ऊर्जा उपकरण निर्माण के क्षेत्र में चीन के वैश्विक प्रभाव को मजबूत करेगा और देश की कार्बन तटस्थता और ऊर्जा सुरक्षा लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करेगा।