कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्रों से प्रदूषण कम करने की नई प्रक्रिया

पवन और सौर जैसे अक्षय स्रोतों से बिजली उत्पादन में तेजी से वृद्धि के बावजूद, भारत की 60% से अधिक बिजली अभी भी थर्मल पावर प्लांटों में उत्पन्न होती है।

25 वर्ष से कम पुरानी 36 इकाइयों में से, जो दक्षता मानदंडों को पूरा नहीं कर रही हैं, उन्हें ग्रिड की संतुलन या चरम आवश्यकता को पूरा करने के लिए एक वर्ष में सीमित घंटों के लिए अनुमति दी जाएगी।

कोयला, ऊर्जा के स्रोत के रूप में, जलवायु परिवर्तन के विचारों के कारण अब पक्ष से बाहर हो गया है। भारत सहित अधिकांश देशों में अगले कुछ दशकों में कोयले को चरणबद्ध तरीके से समाप्त करने की योजना है। भारत ने, वास्तव में, आधिकारिक तौर पर घोषणा की है कि वह 2022 के बाद कोई नया कोयला आधारित बिजली संयंत्र स्थापित नहीं करेगा।

हालांकि, हमें अभी भी कम से कम कुछ और समय कोयले के साथ रहना है। पवन और सौर जैसे अक्षय स्रोतों से बिजली उत्पादन में तेजी से वृद्धि के बावजूद, भारत की 60% से अधिक बिजली अभी भी थर्मल पावर प्लांटों में उत्पन्न होती है। और यह अनुमान है कि सबसे अच्छी स्थिति में भी, कोयला कम से कम तीन और दशकों तक भारत के ऊर्जा मिश्रण का मुख्य आधार बना रहेगा।

यह सुनिश्चित करने के प्रयास जारी हैं कि इन बीच के वर्षों में कोयले से होने वाला प्रदूषण कम से कम थोड़ा कम हो। उद्देश्य को साकार करने के लिए विभिन्न प्रकार की स्वच्छ कोयला प्रौद्योगिकियों को तैनात या प्रयोग किया जा रहा है। आधुनिक सुपर-क्रिटिकल पावर प्लांट भी कम प्रदूषक उत्सर्जित करते हैं।

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अधिकांश थर्मल पावर प्लांट गर्मी पैदा करने के लिए कोयले को जलाते हैं, जिसका इस्तेमाल पानी को भाप में बदलने के लिए किया जाता है। भाप के दबाव का उपयोग बिजली पैदा करने वाले टर्बाइनों को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। कोयले की गुणवत्ता संयंत्र की दक्षता तय करने में एक महत्वपूर्ण कारक है - जलाए गए कोयले की प्रति यूनिट उत्पन्न बिजली की मात्रा - साथ ही साथ निकलने वाला अपशिष्ट। आमतौर पर, कोयला बिजली संयंत्र बहुत अधिक कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) छोड़ते हैं जो एक खतरनाक ग्रीनहाउस गैस है।

भारत में पाए जाने वाले कोयले की किस्मों में एक अतिरिक्त समस्या है। इनमें राख की मात्रा अधिक होती है। पारंपरिक चूर्णित मोड में कोयले को जलाने से बहुत सारी फ्लाई ऐश निकलती है, जो वायु प्रदूषण में एक प्रमुख योगदानकर्ता और स्वास्थ्य के लिए खतरा है। इस फ्लाई ऐश के उत्पादन के बाद उसे पकड़ने के लिए कई तकनीकें लगाई गई हैं, लेकिन वे बहुत कुशल नहीं हैं। वैकल्पिक रूप से, कोयले को एक व्यापक पूर्व-प्रसंस्करण प्रक्रिया के माध्यम से पारित किया जाता है जिसे जलने से पहले राख की कुछ सामग्री को हटाने के लिए धुलाई कहा जाता है, जो बहुत प्रभावी भी नहीं है।

IIT मद्रास के शोधकर्ताओं का एक समूह अब इस समस्या के प्रबंधन के लिए एक अधिक प्रभावी तरीका लेकर आया है। यह सुनिश्चित करने के अलावा कि राख को रिएक्टर बेड से ही टुकड़ों के रूप में हटा दिया जाता है, उनकी प्रक्रिया CO2 के गठन को कम करती है, और इसके बजाय सिंथेटिक गैस (सिनगैस) उत्पन्न करती है, जो कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन जैसी स्वच्छ ईंधन गैसों का मिश्रण है, जैसा कि- ऐसे उत्पाद जिन्हें बाद में विभिन्न उपयोगों में लाया जा सकता है।

समूह ने एक प्रसिद्ध कोयला गैसीकरण तकनीक का उपयोग किया जिसमें कोयले को केवल आंशिक रूप से जलाया जाता है जिसमें 'बुलबुले द्रवीकृत बिस्तर गैसीकरण रिएक्टर' में ऑक्सीजन की बहुत सीमित आपूर्ति होती है। लगभग 100 डिग्री सेल्सियस पर, कोयले से सारी नमी निकल जाती है। उच्च तापमान पर, 300 और 400 डिग्री सेल्सियस के बीच, कोयले के अंदर फंसे गैसीय ईंधन, जैसे नाइट्रोजन, मीथेन और कई अन्य हाइड्रोकार्बन का मिश्रण निकलता है। जब तापमान 800-900 डिग्री सेल्सियस के बीच पहुंच जाता है, तो कोयले में कार्बन हवा में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करना शुरू कर देता है, साथ ही हवा के साथ आपूर्ति की गई भाप से कार्बन मोनोऑक्साइड (CO), हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) बनता है। हवा और भाप की मात्रा को नियंत्रित करके यह सुनिश्चित किया जा सकता है कि महत्वपूर्ण मात्रा में कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) और हाइड्रोजन (H2) बनते हैं। CO2 का उत्पादन, जो एक ग्रीनहाउस गैस है, को कम किया जा सकता है। संचालन के शासन, हवा से कोयले और भाप से कोयला अनुपात तक पहुंचने के लिए सावधानीपूर्वक व्यवस्थित अध्ययन किए गए हैं। यह पाया गया है कि उच्च राख वाले भारतीय कोयले के मामले में भाप का योग अनुकूल हो जाता है। इसलिए, इस परिचालन प्रक्रिया का पालन करके भारतीय कोयले के मामले में इष्टतम प्रदर्शन स्थापित किया जा सकता है।

वास्तव में, इस तकनीक को ऑक्सीडाइज़र में ऑक्सीजन सामग्री को बढ़ाकर उच्च कैलोरी मान के सिनगैस का उत्पादन करने के लिए बढ़ाया जा सकता है, और उचित मात्रा में भाप जोड़कर एच 2 से सीओ अनुपात में सुधार किया जा सकता है।

शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया कि भारतीय कोयले के साथ चावल की भूसी जैसे बायोमास को जोड़ने से उत्प्रेरक प्रभाव पड़ता है और गैसीकरण प्रदर्शन में काफी सुधार होता है।

प्रयोग से जुड़े शोधकर्ताओं में से एक वासुदेवन राघवन ने कहा कि इस प्रक्रिया से बिजली संयंत्रों में उपयोग के लिए भारतीय कोयले के आकर्षण में सुधार होगा। भारत में कोयला बहुत बड़ी मात्रा में सस्ते में उपलब्ध है, लेकिन उच्च राख और कम ऊर्जा सामग्री के कारण इसे पसंद नहीं किया जाता है। राघवन ने कहा कि मौजूदा बिजली संयंत्रों को अपने पारंपरिक रिएक्टरों को गैसीकरण रिएक्टरों से बदलने की आवश्यकता होगी, और इस प्रक्रिया का लाभ उठाने के लिए उनकी टीम द्वारा दिखाए गए अनुसार उन्हें संचालित करना होगा। भारतीय कोयला खदानों में ग्रामीण बिजली की जरूरतों को पूरा करने के लिए ऐसे गैसीकरण रिएक्टर स्थापित किए जा सकते हैं।

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