.:رویال آی تی:.

پایان نامه افزایش کارایی نیروگاه گازی توسط خنک سازی ورودی

فهرست

فصل اول  –  انواع نيروگاهها۱

نيروگاه آبي۱

نيروگاه بخاري۵

نيروگاه هسته ای۱۱

نيروگاه  اضطراری۱۶

نيروگاه گازی۱۷

فصل دوم- ساختمان توربين گازي۲۵

کمپرسور۲۵

محفظه احتراق۲۸

توربین۳۶

فصل سوم- تعريف مسأله و ضرورت خنك كردن هواي ورودي كمپرسور  ۳۹

سیستمهای خنک کننده تبخیری۴۲

۱-سیستم air washer43

۲-سیستم خنک کننده media43

۳-سیستم فشار قوی fog44

سیستمهای خنک کننده برودتی۴۶

۱-چیلرهای تراکمی۴۶

۲-چیلرهای جذبی۴۷

سیستمهای ذخیره سازی سرما۴۹

فصل چهارم۵۱

سیستم تماس مستقیم۵۳

سیستم غیر تماسی۵۴

خنک سازی تبخیری به وسیله فاگینگ(مه پاشی)۵۴

تولید fog61

توزیع اندازه ذرات۶۱

ملاحظات خوردگی در کمپرسورهای توربین گاز۶۱

نحوه توزیع fog-فاکتور موثر بر تبخیر۶۲

سیستم کنترل۶۳

مکان نازلها در توربین گازی۶۴

کیفیت اب مصرفی۶۵

نمودار رطوبت سنجی پاشش ورودی۶۶

شرایط محیطی و قابلیت کاربرد پاشش fog در ورودی ۶۸

اسیب FOD69

موارد یخ زدگی۷۰

تحریک کمپرسور۷۰

تغییر شکل حرارتی ورودی۷۱

مسایل مربوط به خراب شدن۷۱

خوردگی در مجرای ورودی۷۲

فرسودگی روکش کمپرسور۷۳

انتخاب سیستم مناسب۷۴

بررسی اقتصادی۷۴

خنك سازي هواي دهانة ورودي – ويژگي طراحي و عوامل اقتصادي۸۳

امور اقتصادی و مالی (تأمین بودجه)۹۴

راه حل  b/o /o در polar works95

سرمایه گذاری بلند مدت در مقابل سرمایه گذاری کوتاه مدت ۱۰۱

راهکار POLAR WORKS110

مقایسه تکنولوژی فاگینگ در مقابل سیستم POLAR113

ظرفیت و گنجایش اضافی و عوامل اقتصادی و اعتباری آن ۱۲۸

ارزيابي بهينه سازي پروژه هاي نيروي جديد با خنك كردن هواي ورودي به توربين گازي۱۲۸

سیستم خنک کننده مهی با روش نوری برای توربین گازی۱۵۷

خنک سازی دهانه هوا برای توربینهای گازی با سیستم optiguide160

تزریق  swirl flashبرای بهبود کارکرد نیروگاه۱۶۷

فصل پنجم۱۸۶

راه هوشمندانه‌اي براي رسيدن به قدرت بيشتر از يك توربين گازي وجود دارد

چکیده مطالب۱۸۷

خنک سازی ورودی۱۹۰

مه پاشی((fogging191

اثر فاگینگ در نیروگاه قم۱۹۷

پیوست۲۳۵

منابع۲۴۱

انواع نيروگاهها:

نيروگاههايي كه به منظور توليد انرژي الكتريكي به كار برده مي‌شوند را مي‌توان به انواع زير طبقه‌بندي كرد:

۱-۱- نيروگاه آبي

۲-۱- نيروگاه بخاري

۳-۱- نيروگاه هسته ای

۴-۱- نيروگاه  اضطراری

۵-۱- نيروگاه گازی

۱-۱- نيروگاه آبي

          تبديل نيروي عظيم آب به نيروي الكتريكي از بدو پيدايش صنعت برق مورد توجه خاص قرار داشته است زيرا علاوه بر اين كه آب رایگان در اختيار نيروگاه و صنعت قرار مي‌گيرد تلف نيز نمي‌شود و از بين نمي‌رود بخصوص موقعي كه بتوان پس از تبديل انرژي جنبشی آب به انرژي الكتريكي، در كشاورزي نيز از آن استفاده كرد ارزش چنين نيروگاهي دو چندان مي‌شود.

آن چيز كه استفاده از نيروي آب را براي توليد انرژي الكتريكي محدود مي‌كند و به آن شرایط خاصي مي‌بخشد گراني قيمت تأسيسات (سد و كانال كشي و غيره) مي‌باشد. از اين جهت است كه در كشورهاي مترقي و پيشرفته و صنعتي با وجود رودخانه‌هاي پر آب و امكانات آب فراوان هنوز قسمت اعظم انرژي الكتريكي توسط نيروگاههاي حرارتي توليد مي‌شود و نيروگاههاي آبي فقط در شرایط خاص مي‌تواند از نظر اقتصادي با نيروگاههاي حرارتي رقابت كند.

اگر براي به حركت در آوردن توربين آبي در هر ثانيه    Q متر مكعب آب (QKg/sec * 1000) با ارتفاع ريزش H متر موجود باشد قدرت توليد شده برابر است با:

راندمان ماشين آبي است كه اگر برابر ۷۵/۰= فرض شود (اغلب راندمان ماشين‌هاي آبي در حدود %۹۵-۸۵ مي‌باشد) مي‌توان رابطه ۱ را به صورت ساده زير نوشت:

چنانچه ديده مي‌شود قدرت توربين‌هاي آبي متناسب با ارتفاع ريزش مؤثر آب مي‌باشد. كه در آن H ارتفاع ريزش آب Q: مقدار ريزش آب و N عده دور توربين است.

استفاده از توربين‌هاي با عده دور مخصوص زياد در ارتفاع ريزش آب زياد بي‌حاصل است زيرا در اثر سرعت زياد سيال، تلفات دستگاه زياد و راندمان آن كم خواهد شد. لذا نيروگاههاي آبي متناسب با ارتفاع ريزش آب به سه دسته زير تقسيم مي‌شوند:

نيروگاه آبي با فشار كم

نيروگاه آبي با فشار متوسط

نيروگاه آبي با فشار زياد

نيروگاههاي آبی را از نظر نوع آب به دو دسته زير تقسيم میکنند :

الف: نيروگاه آب رونده

ب: نيروگاه انباره‌اي

نيروگاه آب رونده نيروگاهي است كه از همان مقدار آب دائمي موجود در رودخانه و يا آبي كه به درياچه مي‌ريزد بهره مي‌گيرد و بدين جهت بايد دائماً كار كنند و برق پايه شبكه را تأمين كند.

نيروگاه انباره‌اي در مناطق كوهستاني كه مقدار آب رودخانه در فصول مختلف شديداً متغير است احداث شود در اين نيروگاه از مقدار آب جريان‌دار استفاده نمي‌شود. بلكه از

آبي كه در پشت سد به صورت درياچه انباشته شده براي توليد انرژي الكتريكي مصرف مي‌شود. چنين نيروگاهي بيشتر براي تأمين برق پيك بكار برده مي‌شود زيرا در مواقعي كه احتياج به نيروي برق زياد نيست مي‌توان از هرز رفتن آب جلوگيري كرد و آب را براي مواقع ضروري در پشت سد انباشت.

نیروگاههای ابی بسته به نوع توربین بکار رفته در ان به ۳ دسته تقسیم میشوند:

۱-نیروگاه ابی با توربین فرانسیس

۲- نیروگاه ابی با توربین کاپلان

۳- نیروگاه ابی با توربین پلتون

که این تقسیم بندی با توجه به ارتفاع ریزش اب صورت گرفته است.

۲-۱– نيروگاه بخاري:

اگر بتوان در تحويلات يك نيروگاه بخار از آن مقدار كالري كه در آخرين مرحله از توربين خارج شده و در كندانسور تبديل به آب مي‌گردد استفاده صنعتي نمود، راندمان حرارتي نيروگاه به مقدار قابل ملاحظه‌اي بالا مي‌رود بدين جهت در تمام جاهائي كه

علاوه بر انرژي الكتريكي احتياج به مقدار زيادي كالري يا انرژي حرارتي باشد از توربين بخاري استفاده مي‌شود كه بتوان پس از انجام كار الكتريكي از حرارت باقي مانده نيز استفاده كرد بعبارت ديگر در اين نوع توربين بخار‌، بخار خارج شده از آخرين مرحلة توربين توسط لوله‌هايي براي مصارف صنعتي و حرارتي هدايت مي‌شود و بخار پس از تحويل انرژي حرارتي خود تقطير شده و آب مقطر آن مجدداً به ديگ بخار باز مي‌گردد و چنانچه ديده مي‌شود عمل كندانسور را مصرف كننده انرژي حرارتي انجام مي‌دهد.

البته عمل تقطير در اينجا در درجه حرارت بيشتري انجام مي‌گيرد تا در كندانسور كه تقريباً خلاء ايجاد مي‌شود و بدين جهت گوئيم توربين در چنين نيروگاهي با فشار مخالف كار مي‌كند.

يك كارگاه صنعتي بزرگ كه دائماً انرژي حرارتي مصرف مي‌كند بهتر است مصرف الكتريكي خود را نيز خود، تهيه كند. زيرا در اين صورت نيروي برق توليد شده يك نيروي باز يافته است كه در كنار توليد انرژي حرارتي بدست آمده است. بدين جهت است كه در كارخانجات شيميايي، كاغذسازي، بريكت سازي، آب‌جو سازي و غيره اغلب از اين نوع مراكز حرارتي كه در ارتباط با مولد برق مي‌باشد استفاده مي‌شود

قسمتهاي مهم تشکیل دهنده  يك نيروگاه بخار:

به طور كلي يك نيروگاه بخار از بخشهاي متعددي تشكيل شده است كه در زير به معرفي هر يك از آنها مي‌پردازيم:

۱-بويلر:

به طور كلي بويلر به اسبابي اطلاق مي‌شود كه در آن توليد بخار صورت مي‌گيرد، بويلر يك مولد بخار است. يك بويلر نيروگاهي، شامل قسمتهاي مختلف است كه جهت سرويس، ارتباط و كنترل، بازديد و اطلاع رساني به اتاق كنترل و پرسنل بهره بردار تعبيه شده است. مهمترين اين قسمتها در زير آمده است.

يكي از مهمترين اجزاء يك بويلر نيروگاهي كه زير فشار بحراني كار مي‌كند، درام است. درام در لغت به معني مخزن غربال كننده آمده است و در اينجا نيز به منظور جدا كردن آب از بخار بكار گرفته مي‌شود. بطوري كه مي‌توان وظايف درام را بصورت زير تعريف كرد:

• جدا سازي بخار از آب
• تصفيه شيميايي آب
• ذخيره سازي آب به منظور تأمين بخار مورد نياز در هنگام تغييرات بار

جدا سازي بخار از آب كه از مهمترين وظايف درام است به سه صورت انجام مي‌شود:

۱ـ جدا سازي ثقلي

۲ـ جدا سازي به روش مكانيكي

۳ـ جدا سازي به روش گريز از مركز

پس از آن كه سيال محرك (آب) در بويلر به صورت مافوق گرم (سوپر هيت) درآمد آن را به سمت توربين هدايت مي‌كنيم و اين سيال باعث به گردش در آمدن توربين و در راستاي آن توليد الكتريسيته مي‌شود.

به دليل اين كه سيال محرك در نيروگاه بخار، آب است و اين سيال پس از انجام كار در توربين بخار به صورت دو فازه مي‌باشد و بايد دوباره به بويلر ـ جهت تكرار  سيكل ـ هدايت شود مي‌بايست آن را كاملاً تقطير نماييم. (زيرا اگر آب جديد را جايگزين آن نمائيم و بخار خروجي توربين را هدر بدهيم مقرون به صرفه نخواهد بود) اين فرآيند (تقطير) در سيستم تحت عنوان چگالش آب تغذيه صورت مي‌گيرد.

در حالت كلي سيستم چگالش آب تغذيه از قسمتهاي زير تشكيل شده است:

۱ـ دستگاه انتقال گرما (چگالنده)                                        CONDENSER

۲ـ گرمكنهاي آب تغذيه (در صورت وجود)

۳ـ دستگاه آب جبران                                              MAKE UP WATER

۴ـ دستگاه پرداخت آب چگاليده شده

CONDENSATE POLISHING PLANT

همانطور كه مي‌دانيد آب خنك كن پس از آن كه بخار خروج از توربين بخار را تحت فرآيند تقطير به طور كامل به مايع اشباع تبديل كرد، خود گرماي نهان سيال محرك را به صورت همرفت اجباري (اگر كندانسور از نوع تماس غير مستقيم باشد) دريافت مي‌كند، پس بايد به گونه‌اي اين گرما را از آب خنك كن بگيريم، تا امكان استفاده مجدد

آن در چرخه وجود داشته باشد، بدين منظور از سيستم خنك كننده آب چگالنده استفاده مي‌كنيم.

سيستم خنك كننده آب چگالنده                              

 COOLING  SYSTEM MAIN       

امروزه روشهاي متعددي جهت خنك‌ سازي آب چگالنده (آب خنك كن) وجود دارد، كه استفاده از هر يك بسته به شرايط محيطي و جغرافيائي محل نيروگاه مي‌باشد و ما قصد نداريم تمامي اين روشها را مورد بررسي قرار دهيم، تنها به بررسي متداول‌ترين اين روشها كه امروزه مورد توجه قرار دارد مي‌پردازيم (اين روش در ميان ساير روشها با قوانين و شرايط زيست محيطي تطابق زيادي دارد و همين امر باعث شده است تا مورد توجه قرار گيرد) البته اين روش در ميان روشهاي ديگر داراي كمترين راندمان مي‌باشد.

اساس كار اين سيستم مانند رادياتور در اتومبيل است. آب خنك كن پس از آنكه گرماي نهان سيال محرك را دريافت نمود (اين آب داراي حجم زياد است) توسط پمپ‌هاي پر قدرتي به سمت رادياتورهاي (دلتا) كه بيرون از چگالنده و در محل باز قرار دارند هدايت مي‌شود و گرماي دريافتي را به محيط بيرون پس مي‌دهد.

به منظور جابه‌جايي سريعتر هواي اطراف دلتا از برجهاي بلند كه تنها به منظور تقويت جابه‌جايي هوا بنا شده است بهره مي‌گيرند اين برجها كه در اصلاح برجهاي خنك كننده نام دارند تنها بايد فشار محرك لازم جهت جابه‌جايي مناسب هوا را فراهم آورند.

سيكل ترموديناميكي ايده‌آل براي نيروگاه، بخار، سيكل رانكين   (RANKINE) است و روشهاي متعددي جهت افزايش راندمان اين سيكل وجود دارد كه در زير به معرفي آنها مي‌پردازيم.

۱ـ سوپر هيت كردن بخار ورودي به توربين

۲ـ افزايش فشار بويلر

۳ـ كاهش فشار كندانسور

البته به كارگيري اين روشها در يك نيروگاه بخار با محدوديتهايي روبروست، روشهاي ديگري نيز در قالب سيكل رانكين ارائه شده است كه باعث افزايش راندمان نيروگاهي كه در اين سيكل كار مي‌كند مي‌شود اين نوع روشها عبارتند از:

۱ـ سيكل گرمايش مجدد               (    REAHEAT CYCLE)

۲ـ سيكل بازيابي                        (  REGENERATIVE FEED HEATING)

۲۴۱ صفحه

شما هم اکنون با داشتن رمز دوم کارت عابر خود و پرداخت اینترنتی می توانید بلافاصله پس از پرداخت این فایل را دریافت کنید و مطالعه این محصول با ارزش را شروع کنید .