آشنایی با اصول اولیه نیروگاه گازی

[ad_1]

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: نیروگاه گازی به نیروگاهی می‌گویند که بر مبنای سیکل گاز (سیکل برایتون) کارمی کند؛ و از سیکل‌های حرارتی می‌باشد، یعنی سیال عامل کار یک گاز است. (عامل انتقال و تبدیل انرژی گازی است، مثلا هوا)

 

 آشنایی با اصول اولیه نیروگاه گازی

درنیروگاه‌های بخار عامل انتقال بخارمایع می‌باشد.
نیروگاه گازی دارای توربین گازی است، یعنی با سیکل برایتون کارمی کند. ساختمان آن درمجموع ساده است:
۱. کمپرسور: وظیفه فشردن کردن هوا.
۲. اتاق احتراق: وظیفه سوزاندن سوخت درمحفظه.
۳. توربین: وظیفه گرداندن ژنراتور.
هوای فشرده کمپرسور وارد اتاق احتراق که دارای سوخت گازوئیل است می‌شود.
چون هوای فشرده شده گرم است و در اتاق احتراق سوخت آتش گرفته وهوا فشرده و داغ می‌شود.
هوای داغ فشرده کار همان بخارداغ فشرده توربین‌های بخار را انجام می‌دهد.

کمپرسور به کار رفته در نیروگاه‌های گازی شبیه توربین است، دارای رتوری است که بر روی این رتور پره متحرک است، هوا به حرکت درآمده و به پره‌های ساکنی برخورد کرده، در نتیجه جهت حرکت هوا عوض شده واین هوا بازبه پره‌های متحرک برخورد کرده واین سیکل ادامه دارد و در هر عمل  هوا فشرده تر می شود.

کمپرسور مصرف کننده عظیم انرژی است.

هوای فشرده گرم است. هوای فشرده کمپرسور وارد اتاق احتراق که دارای سوخت  گازوئیل است می‌شود.چون هوای فشرده شده گرم است ودراتاق احتراق سوخت آتش گرفته وهوافشرده و داغ می‌شود.

هوای داغ فشرده کارهمان بخارداغ فشرده توربین‌های بخار راانجام می‌دهد. هوای داغ فشرده را به توربین می‌دهیم؛ توربین دارای پره‌های متحرک وساکن است. پره‌های ثابت چسبیده به استاتور می‌باشد؛ پره‌های متحرک چسبیده به رتور می‌باشد.
حال ژنراتور را می توان به محور وصل کرده و از ترمینال‌های ژنراتور می‌توان برق گرفت؛ طول نیروگاه ممکن است به 20 متر است.

قدرت نیروگاه‌های گازی از 1MW وتا بالای 100 Mw نیز ساخته می‌شود.

نحوه راه اندازی واستارت نیروگاه چگونه است؟

درابتدا نیاز به یک عامل خارجی است تا توربین رابه سرعت ۳۰۰۰ دوربرساند.

 مزایای نیروگاه گازی:


۱. سادگی آن است -تمام آن روی یک شفت سوار است.
۲. ارزان است -، چون تجهیزات آن کم است. یکی از عواملی که برروی راندمان تأثیر می گذارد، این است که هوای ورودی چه دمایی دارد.

۳. سریع النصب است.

۴. کوچک است. درسکوهای نفتی که نیاز به برق زیادی می‌باشد بایدازنیروگاه گازی استفاده کرد، تاجای کمتری بگیرد.

۵. احتیاج به آب ندارد. (در سیکل اصلی نیروگاه نیاز به آب نیست)، اما درتجهیزات جنبی نیازبه آب است برای خنک کردن هیدروژن به کاررفته جهت سردکردن ژنراتور درسرعت‌های بالا.
۶. راه اندازی این نیروگاه سریع است.
۷. پرسنل کم.

زمانی نیروگاه گازی خاموش است که دراتاق احتراق سوخت نباشد.

یک نیروگاه بخار را بعد از راه اندازی نباید خاموش کرد.

اما نیروگاه گازی بدین صورت است که صبح می‌توان روشن کرد و آخرشب خاموش نمود.

 

نیروگاه گازی بسیار مناسب برای بار پیک است ونیروگاه بخاربرای بارپیک نامناسب است.

 

معایب نیروگاه گازی:

۱. آلودگی محیط زیست زیاد است.
۲. عمرآن کم است. (فرسودن توربین وکمرسور)
سوخت مازوت به علت آلودگی بیشتری که نسبت به سوخت گازوئیل دارد، کمتربه کارمی رود.
۳. استهلاک زیاداست. (پره توربین، پره کمپرسور)
۴. راندمان کم است. (مصرف سوخت آن زیاد است)؛ این نقیصه‌ای است که کشورهای اروپایی باآن مواجهند.

۵. امکان استفاده ازسوخت جامد فراهم نیست. (مانند زغال سنگ) چراکه بلافاصله پره‌های رتورپرازدود می‌شود.

دلایل راندمان پایین:

الف.) خروج دود بادمای زیاد
ب.) حدود ۳ / ۱ توان توربین صرف کمپرسور می‌شود.
بنابراین درنیروگاه گازی برای استفاده درازمدت اصلا جایزنیست چراکه هزینه مصرف سوخت گران است.
نیروگاه‌های گازی را اگر بخواهیم برای مدت طولانی استفاده کنیم، هزینه نیروگاه گازی بالا ست.
نیروگاه گازی را از جایی استفاده کنند که امکان بهره برداری زمان بهره برداری زیر ۲۰۰۰ ساعت باشد.
اگرزمان بهره برداری بالای ۲۰۰۰ ساعت باشد (رسال) نیروگاه بخار اگرزمان بهره برداری درسال بالای ۵۰۰۰ ساعت باشد، نیروگاه آبی استفاده می‌شود.

درکشورما برق عمده مصرفی برق خانگی است (۶۰ %) وحدود ۳۰ % برق صنعتی است. درنتیجه ۵۰ % نیروگاه‌های کشورباید هرشب روشن شود؛ بنابراین قسمت عمده برق تولیدی ماباید ازنوع نیروگاه گازی باشد.

نیروگاه گازی رابه دلیل ارزانی درکارخانجات نیز می‌توان به کاربرد. نیروگاه گازی را درنیروگاه اتمی نیزاستفاده می‌شود جهت سردکردن رآکتور به کارمی رود که درنتیجه هواداغ وفشرده می‌شود ودرنتیجه به نیروگاه گازی داده وبرق مصرفی نیروگاه اتمی راتأمین می‌کنند.

 

 

روش های افزایش نیروگاه گازی

درنیروگاه‌های گازی جهت افزایش راندمان روش هایی را اتخاذ می‌کنند.

1 – دود خروجی هوای ورودی به اتاق را گرم می‌کند. (سیکل پیچیده ترشده، اما راندمان بالا می‌رود.)
حالت اول: دودباهواب ورودی کمپرسورکناریکدیگرقرارداده دراین صورت راندمان تجهیزات به شدت افت می‌کند.
حالت دوم: باروش ذیل راندمان ۱ الی ۲ درصدقابل افزایش است؛ (هوای ورودی به اتاق احتراق گرم می‌شود)

2- استفاده از توربین‌های دو مرحله‌ای:

زیاد شدن راندمان مستلزم مخارج وصرف هزینه نیز می‌باشد.

3. استفاده از کمپرسور دومرحله‌ای هر چه دمای ورودی کمپرسور پایین ترباشد؛ راندمان بیشتراست.
بااین روش دمای ورودی کمپرسور به طورمصنوعی پایین نگه داشته می‌شود درمرحله L. p. به دلیل بالارفتن فشارهواگرم می‌شود که ازکولراستفاده می‌کنند؛ آب سرد برروی لوله فشارهوا ریخته وهواخنک کرده آب گرم می‌شود وخارج می‌شود.

بالاترین راندمان چیزیث درحدود ۳۵ % است که نیروگاه دارای کمپرسور دومرحله‌ای توربین دومرحله‌ای وپیش گرم کن می‌باشد.

نیروگاه گازی به این معنا نیست که سوخت آن گاز است، بلکه توربین آن گازی است وسوخت آن مایع است یا گازوئیل است که اکثرا گازوئیل است.
درکشورما به دلیل زیادبودن سوخت گازوئیل، نیروگاه گازی باسوخت گازوئیل نیروگاه گازی باسوخت گازوئیل به کار میرودومرسوم است، اما درکشورهای اروپایی به دلیل زیادبودن سوخت جامد، نیروگاه گازی به نحو دیگری طراحی شده که باسوخت جامد کارمی کند، به این نیروگاه‌ها، نیروگاه گازی سیکل بسته می‌گویند.

هوای داغ ناشی ازاحتراق راداخل گرم کن می‌چرخانیم وبعد هوارابیرون می‌فرستیم.
ملاحظه می‌شودکه هوای داغ ناشی از احتراق داخل توربین می‌شود. لذامی توان ازسوخت جامد استفاده کردکه این نوع ساده‌ترین نوع نیروگاه گازی سیکل بسته می‌باشد.

می‌توان سیکل فوق راکامل ترکرد. اگرهوای ورودی به کمپرسورتصفیه شده باشد، پره‌های توربین دارای عمرزیادی خواهدبود. مشکل ایجاد این است که هوای خارج شده از توربین به دلیل تصفیه بودن بایداستفاده شود، پس هواس خروجی ازتوربین رااستفاده می‌کنیم، اما این هوا داغ است وگاز وارد کمپرسور شود راندمان افت می‌کند؛ لذااز کولراستفاده می‌کنیم وهواراسرد می‌کنند.
در نیروگاه گازی هرچه هوای ورودی به کمپرسور سردتر باشد، راندمان افزایش می‌یابد؛ لذا نیروگاه‌های گازی درزمستان راندمان بهتری دارند.

مزایای نیروگاه‌های گازی سیکل بسته:
۱. امکان استفاده ازسوخت جامد فراهم می‌شود.
۲. عمرزیاد (خوردگی پره‌ها کم است)
۳. چون سیکل بسته است، لذاضرورت نداردکه فشارهوای خروجی توربین ۱ Atm باشد، پس می‌توان سطح کارفشار هوارابالا برد، به جای ۱ Atm از ۱۰ Atm که، چون هوای فشرده ترشده، جای کمتری گرفته وحجم کمپرسور وتوربین درنهایت کوچک ترمی شود.

معایب نیروگاه‌های گازی سیکل بسته:
۱. راندمان درمقایسه باسیکل بازکمتر است. ۴ الی ۵ درصد راندمان کاهش می‌یابد.
۲. هزینه زیاداست.

درسوخت مایع نیروگاه‌های گازی سیکل بسته، اجازه داریم توربین را دو قسمتی بسازیم.
کمپرسور هوا را گرفته وداخل اتاق احتراق می‌سوزاند، هوای خروجی آن را وارد گرم کن می‌کنیم که خود گرم کن یک سیکل بسته را تشکیل می‌دهد.

توربین کمکی قدرت لازم ازژنراتور کوچک درقسمت توربین کمکی به کاربرد.

درنیروگاه گازی سیکل باز دارای معایب زیراست:
قدرت کمپرسور خیلی ازانرژی توربین رامی گیرد وهمچنین دود خروجی داغ است300 درجه سلسیوس. درنتیجه سوخت ایجاد شده به هدرمی رود؛ لذا راندمان کاهش می‌یابد.


استفاده از نیروگاه سیکل ترکیبی (نیروگاه گازی درکنار نیروگاه بخار)

هوای گرم خروجی از توربین را با اضافه کردن اکسیژن به آن به طرف بویل نیروگاه بخار برده می‌شود. راندمان این قبیل نیروگاه‌ها ۵۰ % می‌باشد.

[ad_2]

لینک منبع

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *