نیروگاه بخار

نیروگاه بخار یکی از مهم‌ترین انواع نیروگاه‌های حرارتی و موثرترین روش برای تولید انرژی الکتریکی به شمار می‌رود. در کشور ما این نوع از نیروگاه‌ها بین 3 تا 4 درصد از تولید انرژی را بر عهده دارند. به طور کلی سه نوع تبدیل انرژی در این نیروگاه انجام می‌شود. ابتدا تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی حرارتی انجام می‌شود. گام دوم شامل تبدیل انرژی حرارتی به مکانیکی است. در نهایت انرژی مکانیکی روتور به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.
تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی حرارتی در دیگ بخار صورت می‌گیرد و طی آن آب ورودی به دیگ بخار به بخار با دمای بالا تبدیل می‌شود. تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی در توربین انجام می‌شود و شامل تبدیل انرژی حرارتی بخار ورودی به انرژی مکانیکی برای چرخشی محور توربین است. در نهایت در ژنراتور نیروگاه بخار، عمل تبدیل انرژی مکانیکی روتور به انرژی الکتریکی صورت می‌گیرد.

نیروگاه بخار چگونه کار می‌کند؟

کارکرد نیروگاه بخار بر مبنای چرخه سیکل رانکین است. در واقع احتراق سوخت‌هایی مانند زغال‌سنگ، مازوت یا گاز طبیعی توسط بویلرهای پرفشار موجب تبدیل آب به بخار می‌شود. این بخار تولیدشده پس از عبور از سوپر هیتر دچار افزایش دما می‌شود. در نهایت این بخار دارای دمای بسیار بالا برای به حرکت درآوردن تیغه‌های توربین بخار و روتور ژنراتور به کار گرفته می‌شود. به این صورت که توربین به صورت مکانیکی با موتور کوپل ‌می‌شود و چرخیدن روتور با تیغه‌های توربین صورت می‌گیرد. این فرایند همان تبدیل انرژی حرارتی به مکانیکی است.

در این میان بخار پس از ورود به توربین، با کاهش فشار ناگهانی و افزایش حجم مواجه می‌شود. این بخار پس از اعمال انرژی به روتور توربین، با عبور از پره‌های توربین به کندانسور‌ می‌رسد. در کندانسور و با کمک گردش آب سرد با پمپ، بخار مرطوب با فشار پایین به مایع تبدیل می‌شود. این را هم فراموش نکنید که آب خروجی در مرحله‌ی بعد به منظور افزایش دمای آب تغذیه به کار گرفته می‌شود و دوباره در فشار بالا دچار افزایش دما خواهد شد. در نهایت این فرایند به تولید برق می‌انجامد.

ذکر این نکته هم ضروری است که کاهش دما و در واقع خنک کردن آب به دست آمده از چگالش بخار خروجی از توربین بخار در نیروگاه بخار توسط سیستم خنک‌کننده خشک و تر انجام می‌شود.

برای اطلاع از قیمت کوبل بخار،ایر کولر صنعتی،رادیاتور روغن داغ،رادیاتور نیروگاهی و … با کارشناسان سایت آذر تبادل تماس بگیرید.04134203000-09141032167

اجزای اصلی نیروگاه بخار

مهم‌ترین اجزای یک نیروگاه بخار شامل موارد زیر است.

1. سوخت

دو نوع سوخت در نیروگاه بخار مورد استفاده قرار می‌گیرد که شامل سوخت سبک و سوخت سنگین هستند. پرکاربردترین سوخت در نیروگاه بخار، سوخت سنگین یا مازوت است. برای ورود و حمل مازوت به نیروگاه از تانکرها استفاده می‌شود. نگهداری آن هم در سه مخزن 33000 متر مکعبی در ایستگاه تخلیه سوخت انجام می‌شود.

سوخت بعدی که برای راه‌اندازی کاربرد دارد، سوخت سبک یا گازوئیل است که در یک مخزن 430 متر مکعبی ذخیره‌سازی می‌شود.

2. آب

پس از سوخت می‌توان از آب مصرفی به عنوان مهم‌ترین جزء نیروگاه بخار نام برد. این آب معمولا با حفر چاه‌های عمیق تامین می‌شود و کاربرد اصلی آن هم تولید بخار، مصرف در برج خنک‌کننده و استفاده در سیستم آتش‌نشانی است.

3. سیستم خنک‌کننده

سیستم خنک‌کننده نیروگاه در برج خنک‌کننده قرار دارد و از نوع تر است. این سیستم 18 عدد فن را شامل می‌شود که کدام از یک الکتروموتور به قدرت 132kw و سرعت 141RPM برخوردار هستند. آب مورد نیاز این سیستم خنک‌کننده نیز توسط دو عدد پمپ و لوله‌ای با قطر حدودی 5 متر تامین می‌شود.

4. سیستم تصفیه آب

سیستم تصفیه آب در نیروگاه بخار در دو بخش فعالیت می‌کند. برج خنک‌کننده و قسمت تولید بخار. دلیل ضرورت تصفیه آب در برج خنک‌کننده نیاز به آب فاقد املاح (مانند بی‌کربنات) در این برج است. این ویژگی مانع از رسوب کردن آب در لوله‌های کندانسور می‌شود. بنابراین املاح مورد نظر با استفاده از موادی مانند کلرورفریک، آب آهک و آلومینات سدیم از آب حذف می‌شود. البته لازم است رسوبات جمع‌آوری شده به کمک یک جاروب جمع کننده از سیستم تخلیه شوند.
در نهایت آب نرم خروجی که همان آب فاقد سختی بی کربنات است، با ورود به دو استخر ذخیره و با استفاده از پمپ‌های تعبیه شده جهت استفاده به برج خنک‌کننده ارسال می‌شوند. در این استخر نیز از بین بردن خزه و جلبک‌های موجود با اجرای سیستم تزریق کلر انجام می‌شود.
سیستم تصفیه آب برای تولید بخار نیز به دلیل نیاز به آب دارای کیفیت بالا در این بخش است. بنابراین پس از گرفتن مقداری از سختی آب، آن را وارد سه دستگاه فیلتر شنی می‌کنند. در مرحله بعد آب به مخزن ذخیره هدایت می‌شود و توسط سه عدد پمپ به مقصد بعدی یعنی فیلتر کربنی فعال می‌رود تا عملیات جذب کلر موجود در آب توسط زغال فعال انجام شود. در نهایت آب توسط مبدل حرارتی در دمای 25 درجه سانتیگراد ثابت نگه داشته خواهد شد.
مرحله بعدی تصفیه آب در این فرایند شامل ورود آب به دو دستگاه فیلتر 5 میکرونی است تا با جذب ذرات دارای قطر بیشتر از 5 میکرون توسط این فیلترها، آب به دو دستگاه ریورس اسمز وارد شود. در واقع این دستگاه قادر به گرفتن 90% از املاح محلول در آب است. گام بعدی شامل ورود آب به مخزن زیرزمینی و بعد از آن ورود به فیلترهای کاتیونی و آنیونی توسط سه پمپ است. در اینجا پس از تنظیمPH و کنترل از نظر ترکیبات شیمیایی، آب برای استفاده ذخیره و نگهداری می‌شود.

5. بویلر نیروگاه بخار

بویلر نیروگاه بخار از درام بالائی و پائینی برخوردار است. کارکرد این بویلر به صورت گردش اجباری و با استفاده از تحت فشار بودن توسط سه عدد پمپ سیرکوله و کوره، انجام می‌شود. از دیگر اجزای بویلر می‌توان به 16 مشعل اشاره کرد که در چهار طبقه و در چهار گوشه با زاویه ثابت در آن تعبیه شده‌اند. مشعل‌های نصب شده در ردیف پائین برای ایجاد احتراق در هر دو سوخت مازوت و گازوئیل کاربرد دارند.

6. توربین نیروگاه بخار

به طور کلی نیروگاه‌های بخار از نوع ترکیب متوالی در یک امتداد هستند و از سه سیلندر فشار قوی، فشار متوسط و فشار ضعیف استفاده می‌کنند. به این صورت که در یک پوسته توربین فشار قوی و فشار متوسط تعبیه می‌شود و پوسته دیگر نیز به توربین‌های فشار ضعیف اختصاص دارد. به علاوه توربین فشار قوی، توربین فشار متوسط و توربین فشار ضعیف به ترتیب دارای 8، 5 و 5 طبقه هستند.

نحوه‌ی انجام کار در توربین نیروگاه بخار به این صورت است که پس از ورود بخار توسط دو شیر اصلی و شش شیر کنترل به توربین فشار قوی، بخار منبسط می‌شود و در چندین طبقه از توربین به بویلر برگشت داده خواهد شد. مرحله بعد شامل ورود بخار به توربین فشار متوسط و انبساط به وسیله‌ یک لوله مشترک است. این بخار در نهایت از توربین فشار ضعیف عبور کرده و حرکت خود را در جهت کندانسور ادامه می‌دهد.

7. کندانسور

کندانسور مورد استفاده در نیروگاه بخار از نوع سطحی یک عبوری است که یک جعبه آب مجزا نیز در قسمت پایین توربین فشار ضعیف تعبیه شده است. دو نوع سیستم به منظور ایجاد خلا کندانسور در نظر گرفته شده است. سیستم اول در زمان راه‌اندازی اجرا می‌شود و کارکرد آن توسط یک مکنده هوا است. سیستم دوم که در زمان بهره‌برداری اجرا می‌شود، از دو دستگاه پمپ برای کاهش فشار داخل کندانسور استفاده می‌کند.

8. ژنراتور

ژنراتور به عنوان یکی از اجزای نیروگاه بخار باید به گونه‌ای کار کند که مقاومت بالایی در برابر مشکلات احتمالی داشته باشد. این مشکلات شامل اتصال کوتاه، نوسانات ناگهانی بار و با احتمال کمتری انفجار هیدروژن در داخل ماشین هستند. سیستم تحریک ژنراتور از یک پیلوت اکسایتر دارای ظرفیت 45 کیلوولت آمپر تشکیل می‌شود و تامین جریان تحریک پیلوت اکسایتر در لحظه هم بر عهده‌ی باتری خانه است. هم‌چنین عملیات خنک‌کاری سیم‌پیچ‌های دستگاه توسط هوا نیز ضروری است.

9. ترانسفورمرها و تغذیه داخلی نیروگاه بخار

این سیستم شامل چهار ترانسفورمر یا ترانس با نام‌های ترانس اصلی، ترانس واحد، ترانس استارتینگ و ترانس تغذیه است.
ترانس اصلی به صورت سه تک فاز است که ظرفیت هر کدام برابر با 150 مگا ولت آمپر در نظر گرفته شده و کاربرد آن افزایش ولتاژ خروجی ژنراتور از 20 کیلو ولت به 230 کیلو ولت است.
ترانس واحد نیز با داشتن ظرفیت 35/22/22 مگا ولت آمپر برای کاهش ولتاژ خروجی ژنراتور از 20 کیلو ولت به 6 کیلو ولت کاربرد دارد و مصارف داخلی نیروگاه در زمان کارکرد را تامین می‌کند.
دو عدد ترانس استارتینگ شامل LTB و LTA با ظرفیت 25/25/25 مگا ولت آمپر وظیفه‌ی تبدیل ولتاژ 230 کیلو ولت شبکه به 6 کیلو ولت و هم‌چنین تغذیه شینه‌ها را بر عهده دارند.
ترانس تغذیه نیز در ظرفیت‌های 630/1600/2500 کیلو ولت آمپر به کاهش ولتاژ از 6 کیلو ولت به 400 ولت اقدام می‌کند تا از این ولتاژ پایین در تامین مصارف داخلی فشار ضعیف نیروگاه بخار استفاده شود.

10. سیستم آتش‌نشانی

سیستم آتش‌نشانی به عنوان یکی از اجزای نیروگاه بخار به خودی خود از اجزایی تشکیل می‌شود که مهم‌ترین آن‌ها شامل آب، فوم و گاز CO2 هستند.
آب در همه‌ی بخش‌های نیروگاه از ساختمان شیمی و ماشین خانه گرفته تا بویلر، کارگاه، انبار و غیره موجود است. روشن است که محوطه سیستم آتش‌نشانی نیز باید مجهز به آب باشد.
سیستم فوم نیز در همه‌ی بخش‌های سوخت‌رسانی از مخازن سوخت سبک و سنگین تا ایستگاه تخلیه سوخت، بویلر دیزل اضطراری و بویلر کمکی کاربرد دارد.
گاز CO2 نیز برای حفاظت از کلیه سیستم‌های الکتریکی مانند ساختمان الکتریکی و مشابه آن در سیستم آتش‌نشانی کاربرد دارد.

راندمان نیروگاه بخار

فرایند تولید برق در نیروگاه بخار شامل احتراق سوخت‌های فسیلی از جمله زغال‌سنگ، گاز، گازوئیل و مازوت، تامین حرارت بالا ناشی از اشتعال سوخت در مجاورت هوای ایجاد شده توسط فن‌های بزرگ تعبیه شده و سپس عبور آب گرم به دست آمده با پمپ از لوله‌های در نظر گرفته شده است. این آب گرم در نهایت به بخار خشک یا بخار دارای درجه حرارت و فشار بالا تبدیل می‌شود تا پس از خروج از بویلر وارد توربین بخار ‌شود.

این بخار موجب حرکت توربین و به دنبال آن حرکت ژنراتور می‌شود و در واقع همین چرخش ژنراتور است که به تولید جریان برق می‌انجامد. در نهایت بخار وارد شده به توربین پس از کاهش دما و فشار به کندانسور منتقل می‌شود. در کندانسور به دلیل تماس با سطح سرد و انجام عمل تقطیر دوباره به آب تبدیل می‌شد تا در مراحل بعدی گرم شده و با هدایت به درون بویلر دوباره وارد چرخه شود.

در این میان راندمان نیروگاه‌ بخار در حدود ۴۰ درصد است. یعنی حدود ۵۰ درصد از انرژی موجود توسط سیستم خنک‌کن و بین 5 تا ۱۰ درصد هم در اگزوز با اتلاف مواجه می‌شود و حدود 40 درصد باقی می‌ماند.