हङकङ विशेष प्रशासनिक क्षेत्र सरकारको ड्रेनेज सेवा विभाग विश्वव्यापी जलवायु परिवर्तनलाई कम गर्न मद्दत गर्न प्रतिबद्ध छ। वर्षौंदेखि, यसका केही प्लान्टहरूमा ऊर्जा बचत र नवीकरणीय ऊर्जा सुविधाहरू स्थापना गरिएका छन्। हङकङको "हार्बर शुद्धीकरण योजना चरण II A" को आधिकारिक सुरुवातसँगै, ड्रेनेज सेवा विभागले स्टोनकटर्स आइल्याण्ड सिवेज ट्रिटमेन्ट प्लान्ट (हङकङमा सबैभन्दा ठूलो सिवेज ट्रिटमेन्ट क्षमता भएको सिवेज ट्रिटमेन्ट प्लान्ट) मा हाइड्रोलिक टर्बाइन पावर उत्पादन प्रणाली स्थापना गरेको छ, जसले टर्बाइन जेनेरेटर चलाउन बग्ने सिवेजको हाइड्रोलिक ऊर्जा प्रयोग गर्दछ, र त्यसपछि प्लान्टमा सुविधाहरूको प्रयोगको लागि बिजुली उत्पादन गर्दछ। यस पत्रले सान्दर्भिक परियोजनाहरूको कार्यान्वयनमा सामना गर्ने चुनौतीहरू, प्रणाली डिजाइन र निर्माणको विचार र विशेषताहरू, र प्रणालीको सञ्चालन प्रदर्शन सहित प्रणालीको परिचय दिन्छ। प्रणालीले बिजुली लागत बचत गर्न मात्र मद्दत गर्दैन, तर कार्बन उत्सर्जन कम गर्न पानी पनि प्रयोग गर्दछ।
१ परियोजना परिचय
"बन्दरगाह शुद्धीकरण योजना" को दोस्रो चरण A भिक्टोरिया हार्बरको पानीको गुणस्तर सुधार गर्न हङकङ विशेष प्रशासनिक क्षेत्र सरकारले लागू गरेको ठूलो स्तरको योजना हो। यसलाई आधिकारिक रूपमा डिसेम्बर २०१५ मा पूर्ण रूपमा प्रयोगमा ल्याइएको थियो। यसको कार्यक्षेत्रमा लगभग २१ किलोमिटर लम्बाइ र जमिनमुनि १६३ मिटर गहिरो ढल सुरुङको निर्माण, टापुको उत्तर र दक्षिणपश्चिममा उत्पन्न हुने ढललाई स्टोनकटर्स आइल्याण्ड ढल प्रशोधन प्लान्टमा ढुवानी गर्ने, र ढल प्लान्टको प्रशोधन क्षमता २४५ × १०५ वर्ग मीटर प्रति घण्टा बढाउने, लगभग ५७ लाख नागरिकहरूको लागि ढल प्रशोधन सेवाहरू प्रदान गर्ने समावेश छ। जग्गाको सीमितताका कारण, स्टोनकटर्स आइल्याण्ड ढल प्रशोधन प्लान्टले ढलको रासायनिक रूपमा बढाइएको प्राथमिक उपचारको लागि ४६ सेट डबल डेक सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीहरू प्रयोग गर्दछ, र प्रत्येक दुई सेट सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीहरूले शुद्ध ढललाई अन्तिम कीटाणुशोधनको लागि भूमिगत ड्रेनेज पाइपमा पठाउन ठाडो शाफ्ट (अर्थात्, कुल २३ शाफ्ट) साझा गर्नेछन्।
२ सान्दर्भिक प्रारम्भिक अनुसन्धान र विकास
स्टोनकटर्स आइल्याण्ड सिवेज ट्रिटमेन्ट प्लान्टले हरेक दिन ठूलो मात्रामा प्रशोधन गर्ने ढल र यसको सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीको अद्वितीय डबल-लेयर डिजाइनलाई ध्यानमा राख्दै, यसले टर्बाइन जेनेरेटरलाई बिजुली उत्पादन गर्न शुद्ध ढल डिस्चार्ज गर्दा निश्चित मात्रामा हाइड्रोलिक ऊर्जा प्रदान गर्न सक्छ। त्यसपछि ड्रेनेज सेवा विभागको टोलीले २००८ मा एक सान्दर्भिक सम्भाव्यता अध्ययन गर्यो र क्षेत्रीय परीक्षणहरूको श्रृंखला सञ्चालन गर्यो। यी प्रारम्भिक अध्ययनहरूको नतिजाले टर्बाइन जेनेरेटरहरू स्थापना गर्ने सम्भाव्यता पुष्टि गर्दछ।
स्थापना स्थान: सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीको शाफ्टमा; प्रभावकारी पानीको चाप: ४.५~६ मिटर (विशिष्ट डिजाइन भविष्यमा वास्तविक सञ्चालन अवस्था र टर्बाइनको सही स्थितिमा निर्भर गर्दछ); प्रवाह दायरा: १.१ ~ १.२५ m3/s; अधिकतम उत्पादन शक्ति: ४५~५० किलोवाट; उपकरण र सामग्रीहरू: शुद्ध गरिएको ढलमा अझै पनि निश्चित क्षरणशीलता भएको हुनाले, चयन गरिएका सामग्रीहरू र सम्बन्धित उपकरणहरूमा पर्याप्त सुरक्षा र क्षरण प्रतिरोध हुनुपर्छ।
यस सन्दर्भमा, ड्रेनेज सेवा विभागले "हार्बर शुद्धीकरण परियोजना चरण II A" को विस्तार परियोजनामा टर्बाइन पावर उत्पादन प्रणाली स्थापना गर्न ढल प्रशोधन प्लान्टमा दुई सेट सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीहरूको लागि ठाउँ आरक्षित गरेको छ।
३ प्रणाली डिजाइन विचार र सुविधाहरू
३.१ उत्पन्न शक्ति र प्रभावकारी पानीको चाप
हाइड्रोडायनामिक ऊर्जा र प्रभावकारी पानीको चापबाट उत्पन्न हुने विद्युतीय शक्ति बीचको सम्बन्ध यस प्रकार छ: उत्पन्न हुने विद्युतीय शक्ति (kW)=[शुद्ध ढलको घनत्व ρ (kg/m3) × पानी प्रवाह दर Q (m3/s) × प्रभावकारी पानीको चाप H (m) × गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक g (9.807 m/s2)] ÷ 1000
× समग्र प्रणाली दक्षता (%)। प्रभावकारी पानीको चाप भनेको शाफ्टको अधिकतम स्वीकार्य पानीको स्तर र बगिरहेको पानीमा छेउछाउको शाफ्टको पानीको स्तर बीचको भिन्नता हो।
अर्को शब्दमा भन्नुपर्दा, प्रवाह गति र प्रभावकारी पानीको चाप जति उच्च हुन्छ, त्यति नै बढी बिजुली उत्पादन हुन्छ। त्यसकारण, बढी बिजुली उत्पादन गर्न, डिजाइन लक्ष्यहरू मध्ये एक भनेको टर्बाइन प्रणालीलाई उच्चतम पानी प्रवाह गति र प्रभावकारी पानीको चाप प्राप्त गर्न सक्षम बनाउनु हो।
३.२ प्रणाली डिजाइनका मुख्य बुँदाहरू
सबैभन्दा पहिले, डिजाइनको हिसाबले, नयाँ स्थापित टर्बाइन प्रणालीले ढल प्रशोधन प्लान्टको सामान्य सञ्चालनलाई सकेसम्म धेरै असर गर्नु हुँदैन। उदाहरणका लागि, गलत प्रणाली नियन्त्रणको कारणले गर्दा अपस्ट्रीम सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीलाई शुद्ध ढलमा ओभरफ्लो हुनबाट रोक्नको लागि प्रणालीमा उपयुक्त सुरक्षात्मक उपकरणहरू हुनुपर्छ। डिजाइनको समयमा निर्धारण गरिएका सञ्चालन प्यारामिटरहरू: प्रवाह दर १.०६ ~ १.५०m3/s, प्रभावकारी पानीको चाप दायरा २४ ~ ५२kPa।
थप रूपमा, सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीद्वारा शुद्ध गरिएको ढलमा अझै पनि हाइड्रोजन सल्फाइड र नुन जस्ता केही संक्षारक पदार्थहरू हुने भएकाले, शुद्ध गरिएको ढलको सम्पर्कमा रहेका सबै टर्बाइन प्रणालीका घटक सामग्रीहरू जंग प्रतिरोधी हुनुपर्छ (जस्तै ढल प्रशोधन उपकरणहरूको लागि प्रायः प्रयोग हुने डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील सामग्रीहरू), ताकि प्रणालीको स्थायित्व सुधार होस् र मर्मतसम्भारको संख्या कम होस्।
पावर प्रणाली डिजाइनको सन्दर्भमा, विभिन्न कारणले गर्दा ढल निकास टर्बाइनको बिजुली उत्पादन पूर्ण रूपमा स्थिर नभएकोले, भरपर्दो बिजुली आपूर्ति कायम राख्न सम्पूर्ण बिजुली उत्पादन प्रणाली ग्रिडसँग समानान्तर रूपमा जोडिएको छ। ग्रिड जडानलाई पावर कम्पनी र हङकङ विशेष प्रशासनिक क्षेत्र सरकारको विद्युतीय तथा यान्त्रिक सेवा विभागद्वारा जारी गरिएको ग्रिड जडानको लागि प्राविधिक दिशानिर्देशहरू अनुसार व्यवस्थित गरिनेछ।
पाइप लेआउटको सन्दर्भमा, अवस्थित साइट प्रतिबन्धहरूको अतिरिक्त, प्रणाली मर्मत र मर्मतको आवश्यकतालाई पनि विचार गरिन्छ। यस सन्दर्भमा, अनुसन्धान र विकास परियोजनामा प्रस्तावित सेटलिंग ट्याङ्की शाफ्टमा हाइड्रोलिक टर्बाइन स्थापना गर्ने मूल योजना परिवर्तन गरिएको छ। यसको सट्टा, शुद्ध ढललाई घाँटीद्वारा शाफ्टबाट बाहिर निकालेर हाइड्रोलिक टर्बाइनमा पठाइन्छ, जसले मर्मतसम्भारको कठिनाई र समयलाई धेरै कम गर्छ र ढल प्रशोधन प्लान्टको सामान्य सञ्चालनमा प्रभाव कम गर्छ।
सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीलाई कहिलेकाहीं मर्मतसम्भारको लागि निलम्बन गर्नुपर्ने तथ्यलाई ध्यानमा राख्दै, टर्बाइन प्रणालीको घाँटी चार सेट डबल डेक सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीका दुई शाफ्टहरूसँग जोडिएको छ। यदि दुई सेट सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीहरूले सञ्चालन बन्द गरे पनि, सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीका अन्य दुई सेटहरूले पनि शुद्ध ढल प्रदान गर्न, टर्बाइन प्रणाली चलाउन र बिजुली उत्पादन गर्न जारी राख्न सक्छन्। थप रूपमा, भविष्यमा दोस्रो हाइड्रोलिक टर्बाइन पावर उत्पादन प्रणाली स्थापनाको लागि ४७/४९ # सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीको शाफ्ट नजिकै एउटा ठाउँ आरक्षित गरिएको छ, ताकि जब सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीका चार सेटहरू सामान्य रूपमा सञ्चालन हुन्छन्, दुई टर्बाइन पावर उत्पादन प्रणालीहरूले एकै समयमा बिजुली उत्पादन गर्न सक्छन्, अधिकतम पावर क्षमतामा पुग्छन्।
३.३ हाइड्रोलिक टर्बाइन र जेनेरेटरको छनोट
हाइड्रोलिक टर्बाइन सम्पूर्ण विद्युत उत्पादन प्रणालीको प्रमुख उपकरण हो। टर्बाइनहरूलाई सामान्यतया सञ्चालन सिद्धान्त अनुसार दुई वर्गमा विभाजन गर्न सकिन्छ: पल्स प्रकार र प्रतिक्रिया प्रकार। आवेग प्रकार भनेको तरल पदार्थ धेरै नोजलहरू मार्फत उच्च गतिमा टर्बाइन ब्लेडमा शूट हुन्छ, र त्यसपछि ऊर्जा उत्पन्न गर्न जेनेरेटरलाई चलाउँछ। प्रतिक्रिया प्रकार तरल पदार्थ मार्फत टर्बाइन ब्लेडबाट जान्छ, र ऊर्जा उत्पादन गर्न जेनेरेटरलाई चलाउन पानीको स्तरको दबाब प्रयोग गर्दछ। यस डिजाइनमा, शुद्ध ढल बग्दा कम पानीको दबाब प्रदान गर्न सक्छ भन्ने तथ्यको आधारमा, कपलान टर्बाइन, अधिक उपयुक्त प्रतिक्रिया प्रकारहरू मध्ये एक, चयन गरिएको छ, किनभने यो टर्बाइनमा कम पानीको दबाबमा उच्च दक्षता छ र अपेक्षाकृत पातलो छ, जुन साइटमा सीमित ठाउँको लागि अधिक उपयुक्त छ।
जेनेरेटरको सन्दर्भमा, स्थिर गति हाइड्रोलिक टर्बाइनद्वारा सञ्चालित स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस जेनेरेटर चयन गरिएको छ। यो जेनेरेटरले एसिन्क्रोनस जेनेरेटर भन्दा बढी स्थिर भोल्टेज र फ्रिक्वेन्सी आउटपुट गर्न सक्छ, त्यसैले यसले पावर आपूर्तिको गुणस्तर सुधार गर्न सक्छ, समानान्तर ग्रिडलाई सरल बनाउन सक्छ, र कम मर्मत आवश्यक पर्दछ।
४ निर्माण र सञ्चालन सुविधाहरू
४.१ ग्रिड समानान्तर व्यवस्था
ग्रिड जडान विद्युत कम्पनी र हङकङ विशेष प्रशासनिक क्षेत्र सरकारको विद्युत तथा यान्त्रिक सेवा विभागद्वारा जारी गरिएको ग्रिड जडानको लागि प्राविधिक दिशानिर्देशहरू अनुसार गरिनेछ। दिशानिर्देशहरू अनुसार, नवीकरणीय ऊर्जा ऊर्जा उत्पादन प्रणाली एन्टी आइल्याण्डिङ सुरक्षा प्रकार्यले सुसज्जित हुनुपर्छ, जसले कुनै पनि कारणले पावर ग्रिडले विद्युत आपूर्ति गर्न बन्द गर्दा सम्बन्धित नवीकरणीय ऊर्जा ऊर्जा उत्पादन प्रणालीलाई वितरण प्रणालीबाट स्वचालित रूपमा अलग गर्न सक्छ, ताकि नवीकरणीय ऊर्जा ऊर्जा उत्पादन प्रणालीले वितरण प्रणालीमा विद्युत आपूर्ति गर्न जारी राख्न नसकोस्, ताकि ग्रिड वा वितरण प्रणालीमा काम गर्ने विद्युतीय इन्जिनियरिङ कर्मचारीहरूको सुरक्षा सुनिश्चित होस्।
विद्युत आपूर्तिको सिंक्रोनस सञ्चालनको सन्दर्भमा, नवीकरणीय ऊर्जा ऊर्जा उत्पादन प्रणाली र वितरण प्रणालीलाई तब मात्र समक्रमण गर्न सकिन्छ जब भोल्टेज तीव्रता, चरण कोण वा आवृत्ति भिन्नता स्वीकार्य सीमा भित्र नियन्त्रण गरिन्छ।
४.२ नियन्त्रण र सुरक्षा
हाइड्रोलिक टर्बाइन पावर उत्पादन प्रणालीलाई स्वचालित वा म्यानुअल मोडमा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। स्वचालित मोडमा, सेडिमेन्टेशन ट्याङ्की ४७/४९ # वा ५१/५३ # को शाफ्टहरूलाई हाइड्रोलिक ऊर्जाको स्रोतको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, र नियन्त्रण प्रणालीले हाइड्रोलिक टर्बाइन पावर उत्पादनलाई अनुकूलन गर्नको लागि सबैभन्दा उपयुक्त सेडिमेन्टेशन ट्याङ्की चयन गर्न पूर्वनिर्धारित डेटा अनुसार फरक नियन्त्रण भल्भहरू सुरु गर्नेछ। थप रूपमा, नियन्त्रण भल्भले स्वचालित रूपमा अपस्ट्रीम ढल स्तर समायोजन गर्नेछ ताकि सेडिमेन्टेशन ट्याङ्की शुद्ध ढलमा ओभरफ्लो नहोस्, जसले गर्दा बिजुली उत्पादन उच्चतम स्तरमा बढ्नेछ। टर्बाइन जेनेरेटर प्रणालीलाई मुख्य नियन्त्रण कोठामा वा साइटमा नियमन गर्न सकिन्छ।
सुरक्षा र नियन्त्रणको सन्दर्भमा, यदि टर्बाइन प्रणालीको पावर सप्लाई बक्स वा नियन्त्रण भल्भ असफल भयो वा पानीको स्तर अधिकतम स्वीकार्य पानीको स्तर भन्दा बढी भयो भने, हाइड्रोलिक टर्बाइन पावर उत्पादन प्रणालीले पनि स्वचालित रूपमा सञ्चालन बन्द गर्नेछ र शुद्ध ढललाई बाइपास पाइप मार्फत डिस्चार्ज गर्नेछ, ताकि प्रणालीको विफलताको कारणले गर्दा अपस्ट्रीम सेडिमेन्टेशन ट्याङ्कीलाई शुद्ध ढलमा ओभरफ्लो हुनबाट रोक्न सकियोस्।
५ प्रणाली सञ्चालनको प्रदर्शन
यो हाइड्रोलिक टर्बाइन पावर उत्पादन प्रणाली २०१८ को अन्त्यमा सञ्चालनमा ल्याइएको थियो, जसको औसत मासिक उत्पादन १०००० किलोवाट · घन्टा भन्दा बढी थियो। हाइड्रोलिक टर्बाइन पावर उत्पादन प्रणालीलाई चलाउन सक्ने प्रभावकारी पानीको चाप पनि समयसँगै परिवर्तन हुन्छ किनभने ढल प्रशोधन प्लान्टले हरेक दिन सङ्कलन र प्रशोधन गर्ने ढलको उच्च र कम प्रवाह हुन्छ। टर्बाइन प्रणालीद्वारा उत्पन्न हुने बिजुलीलाई अधिकतम बनाउनको लागि, ड्रेनेज सेवा विभागले दैनिक ढल प्रवाह अनुसार टर्बाइन सञ्चालन टर्कलाई स्वचालित रूपमा समायोजन गर्न नियन्त्रण प्रणाली डिजाइन गरेको छ, जसले गर्दा बिजुली उत्पादन दक्षतामा सुधार हुन्छ। चित्र ७ ले बिजुली उत्पादन प्रणाली र पानी प्रवाह बीचको सम्बन्ध देखाउँछ। जब पानी प्रवाह निर्धारित स्तर भन्दा बढी हुन्छ, प्रणालीले बिजुली उत्पादन गर्न स्वचालित रूपमा काम गर्नेछ।
६ चुनौती र समाधानहरू
ड्रेनेज सेवा विभागले सान्दर्भिक परियोजनाहरू सञ्चालन गर्दा धेरै चुनौतीहरूको सामना गरेको छ, र यी चुनौतीहरूको प्रतिक्रियामा सम्बन्धित योजनाहरू तर्जुमा गरेको छ,
७ निष्कर्ष
विभिन्न चुनौतीहरूको बाबजुद पनि, २०१८ को अन्त्यमा हाइड्रोलिक टर्बाइन पावर उत्पादन प्रणालीको यो सेट सफलतापूर्वक सञ्चालनमा ल्याइएको थियो। प्रणालीको औसत मासिक बिजुली उत्पादन १०००० किलोवाट घण्टा भन्दा बढी छ, जुन लगभग २५ हङकङ घरपरिवारको औसत मासिक बिजुली खपत बराबर छ (२०१८ मा प्रत्येक हङकङ घरपरिवारको औसत मासिक बिजुली खपत लगभग ३९० किलोवाट घण्टा छ)। जल निकासी सेवा विभाग "हङकङको दिगो विकासलाई प्रवर्द्धन गर्न विश्वस्तरीय ढल र वर्षा पानी प्रशोधन र ढल निकासी सेवाहरू प्रदान गर्न" प्रतिबद्ध छ, जबकि वातावरण संरक्षण र जलवायु परिवर्तन परियोजनाहरूलाई प्रवर्द्धन गर्दछ। नवीकरणीय ऊर्जाको प्रयोगमा, ढल निकासी सेवा विभागले नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन गर्न बायोग्यास, सौर्य ऊर्जा र शुद्ध ढलको प्रवाहबाट प्राप्त ऊर्जा प्रयोग गर्दछ। विगत केही वर्षहरूमा, ढल निकासी सेवा विभागद्वारा उत्पादित औसत वार्षिक नवीकरणीय ऊर्जा लगभग २७ मिलियन किलोवाट घण्टा छ, जसले ढल निकासी सेवा विभागको लगभग ९% ऊर्जा आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ। ढल निकासी सेवा विभागले नवीकरणीय ऊर्जाको प्रयोगलाई सुदृढ पार्न र प्रवर्द्धन गर्न आफ्नो प्रयास जारी राख्नेछ।
पोस्ट समय: नोभेम्बर-२२-२०२२
