گزارش کارآموزی بررسي نيروگاه سيکل ترکيبي شهيد رجايي قزوين

گزارش کارآموزي بررسي نيروگاه سيکل ترکيبي شهيد رجايي قزوين در 61 صفحه ورد قابل ويرايش




فهرست


صفحه

مقدمه


3

مشخصات نيروگاه سيکل ترکيبي شهيد رجايي


10



بويلر Boiler




اجزاء تشکيل دهنده بويلر


20

Feed water heater


20

Dearator


23

Economizer


25

Drum


27

Down commer and evaprator


32

Super heater


35

Blow Down


40

Diverter Damper


41



توربين Turbine




فوندانسيون


45

پوسته CASE


47

روتور Rotor


49

پره ها Blades


51

کوپلينگ ها Couplings


56

ياتاقان ها Bearings


56

گلندهاي توربين Turbine Glands


58



کندانسور Condansor




اکسترکشن پمپ Extraction Booster Pump


65

تصفيه آب خروجي از کندانسور Condansor Booster Pump


68

Main ejector


72

گلند کندانسور Gland condansor


75



سيستم آب خنک کن Cooling




برج هاي خنک کن و مسيرهاي آن Cooling and Cooling Tower


87

پمپ هاي گردش آب در برج هاي خنک کن C.W.P


91




مقدمه :

مصرف انرژي در دنياي امروز به طور سرسام آوري رو به افزايش است . بشر مترقي امروز ، براي توليد آب آشاميدني ، براي توليد مواد غذايي و براي کليه کارهاي روزمره خود به استفاده از انرژي نياز دارد و بدون آن زندگي او با مشکلات فراواني روبرو خواهد بود .

طبق برآوردهايي که دانشمندان مي نمايند ، از ابتداي خلقت تا سال 1230 ه .ش ، بشر معادل کيلووات ساعت و در فاصله 1230 تا 1330 نيز کيلووات ساعت انرژي مصرف نموده است.

و پيش بيني مي شود که فاصل? 1330 تا 1430 مصرف انرژي تا کيلو وات ساعت باشد.

امروزه قسمت اعظم مصرف انرژي به وسيله کشورهاي صنعتي بوده و هر چه کشوري صنعتي تر بوده و از نظر اقتصادي مرفه تر باشد مصرف انرژي سرانه آن نيز بيشتر خواهد بود. به طوري که رابطه مستقيمي بين مصرف انرژي به خصوص مصرف انرژي الکتريکي و درآمد سرانه هر کشوري وجود دارد. با افزايش روزافزون مصرف انرژي در دنيا بشر همواره در جستجوي منابع جديد و يافتن راههاي اقتصادي استفاده از آنها براي تأمين احتياجات خانگي و صنعتي بوده است و در اين بين، چون انرژي الکتريکي صورتي از انرژي است که راحت تر به انرژي هاي ديگر ( قابل استفاده بشر) تبديل مي شود و انرژي تميزي از نظر ضايعات مي باشد ، تلاش هاي بشري بيشتر در زمينه توليد انرژي الکتريکي مي باشد . چند نمونه از منابع شناخته شده انرژي که خداوند در اختيار بشر قرار داده است و بشر مي تواند از آن براي توليد انرژي الکتريکي استفاده کند عبارتند از :

1- انرژي سوخت هاي فسيلي 2- انرژي آب 3- انرژي باد

4- انرژي واکنش هاي هسته اي 5- انرژي جزر و مد امواج دريا

6- حرارت زير پوست? زمين

که هر يک از اين انرژيهاي براي اينکه بتواند به انرژي الکتريکي تبديل شود بايد مراحلي را طي کند که مسائل و مشکلات توليد برق براي بشر امروز نيز در طي همين مراحل است. براي مثال يکي از راه هايي که بشر از انرژي سوخت براي توليد سوخت استفاده مي کندايجاد نيروگاههاي حرارتي بخار، گازي و يا سيکل ترکيبي مي باشد. که فرايند هاي زيادي را شامل مي شود و تمام اين فرايند ها در مجموع سيکل نيروگاه بخار توليد برق (Power Plant) را تشکيل مي دهد که موضوع اصلي گزارش ما نيز مي باشد.

انواع نيروگاه ها :

در حال حاظر نيروگاه هايي که براي توليد برق استفاده مي شوند و متداول هستند را مي توان به 6 دسته طبقه بندي کرد :

1- نيروگاه ديزلي

2- نيروگاه آبي

3- نيروگاه اتمي

4- نيروگاه گازي

5- نيروگاه بخاري

6- نيروگاه ترکيبي

از آنجا که اکثر نيروگاه هاي توليد برق در ايران و همچنين مهمترين منبع توليد برق در کشور نيروگاه هاي گازي، بخاري ، آبي و يا سيکل ترکيبي هستند به اختصار در مورد آنها توضيحي داده مي شود :

نيروگاه گازي :

اصول کار نيروگاه گازي بدين صورت است که هواي آزاد توسط يک کمپرسور فشرده شده و سپس همراه سوخت در اتاق احتراق ، محترق شده و داراي درجه حرارت بالا مي گردد. حال اين گازهاي پر فشار و داغ وارد توربين شده و محور ژنراتور را مي گرداند و سپس از اگزوز توربين به بيرون رانده مي شود . توان گرفته شده از توربين معمولاً به محور ژنراتور و کمپرسور منتقل مي گردد . حدود يک سوم اين توان در ژنراتور تبديل به انرژي الکتريکي مي گردد و بقيه جهت چرخاندن محور کمپرسورغلبه بر تلافات مصرف مي گردد و بهمين خاطر راندمان توربينهاي گازي پايين و حدود 27 درصد است .

نيروگاه آبي :

اساس کار نيروگاه آبي آنست که از انرژي پتانسيل آب ذخيره شده در پشت سد براي چرخاندن توربين آبي و در نتيجه چرخاندن ژنراتور استفاده مي شود و برق توليد مي گردد . احداث اين نيروگاهها بستگي به شرايط جغرافيايي و مکاني و وجود آب رودخانه دارد در کشورهايي که منابع آبي فراوان دارند احداث نيروگاه آبي بسيار مفيد است چرا که برق توليدي آنها بسيار ارزانتر است و راندمان اين نيروگاهها بسيار بالا ست ( 80 تا 90 درصد ) و راه اندازي آن ساده است و در زمان کوتاهي مي تواند وارد شبکه شود . همچنين از ديگر مزاياي نيروگاههاي آبي کنترل آبهاي سطحي در پشت سد و استفاده در بخش کشاورزي است .

نيروگاه بخار:

اساس کار نيروگاه هاي بخاري بدين منوال است که بخار توليد شده در ديگ بخار به توربين هدايت پس از به دوران در آوردن محور توربين به کندانسور رفته و توسط آب خنک کن تقطير و بصورت آب در مي آيد . در ژنراتور با گردش روتور آن که سه محور توربين به آن متصل است الکتريسته توليد مي گردد . نيروگاههاي بخار براي بارهاي اصلي يا پايه ساخته مي شوند و عمر آنها نسبت به نيروگاههاي گازي بيشتر است از محاسن ديگر اين نيروگاهها بالا بودن راندمان ( حدود 45% ) نسبت به نيروگاه هاي گازي مي باشد .

نيروگاه ترکيبي ( مختلط ) :

در اينگونه نيروگاهها با استفاده از حرارت خروجي از اگزوز توربين گاز آب را در ديگ بخاري که معمولاً Heatrecovery boiler ناميده مي شود گرم کرده و بصورت بخار در مي آيد . سپس اين بخار، توربين بخار را به حرکت در مي آورد .

با اين روش چون از حرارت گازهاي اگزوز توربين گاز استفاده شده ديگ بخار گرم مي شود و راندمان کل نيروگاه بالاتر از نيروگاه بخاري گرديده و به 48 درصد هم مي رسد .

مشخصات نيروگاه سيکل ترکيبي شهيد رجايي :

موقعيت جغرافيايي : نيروگاه سيکل ترکيبي شهيد رجايي در قسمت جنوبي نيروگاه بخار شهيد رجايي در 25 کيلومتري اتوبان قزوين – تهران قرار دارد .

شرايط محيطي:

رطوبت نسبي 46%

متوسط حداکثر دماي محيط 41 درجه

متوسط حداقل دماي محيط 14- درجه

متوسط درجه حرارت محيط 5/14 درجه

اين نيروگاه شامل 6 واحد توربين گازي هر کدام به ظرفيت MW 123 و به همراه 3 واحد حرارتي بخار به قدرت MW 6/100 به صورت سيکل ترکيبي در مي آيد .

توربين هاي گازي ساخت شرکت جنرال موتور آمريکا و توربين هاي بخار ساخت شرکت زيمنس آلمان مي باشد .

تلاش براي يافتن بازده بالاتر موجب ايجاد تغييراتي در نيروگاه ها و از جمله نيروگاه هاي بخار شده است . چرخه ي گاز – بخار يا اصطلاحاً سيکل ترکيبي يکي از اين اصطلاحات مي باشد . توربين ها ي گاز بدليل داشتن دماي بالاتر 1150 درجه در مقابل توربين هاي بخار در حدود 600 درجه قابليت ايجاد بازده حرارتي بيشتري دارند اما چرخه هاي گازي داراي يک عيب بزرگ مي باشد و آن بالا بودن دماي خروجي اگزوز آنها مي باشد معمولاً بالاي 500 درجه که قسمت بزرگي از مزاياي آن را محو مي کند .

علم امروز اين امکان را به وجود مي آورد که از گازهاي خروجي با دماي بالاي اگزوز به عنوان يک منبع انرژي حرارتي براي يک سيکل بخار استفاده کنيم .

پيشرفت هاي اخير در تکنولوژي چه در توربين هاي گاز و چه در بخار اين امکان را مي دهد که بازده را بدون افزايش زيادي در هزينه در سيکل هاي ترکيبي تا حدود 40% افزايش دهيم .

در سال 1988 شرکت زيمنس SIEMENS توانست نيروگاهي ترکيبي به ظرفيت 1350 MW و بازده 5/55% در يکي از شهرهاي ترکيه احداث نمايد .

در نيروگاه شهيد رجايي، تعداد 6 واحد توربين گازي هر کدام به قدرت MW 123 نصب و راه اندازي گرديده است که اين واحدها با نصب 3 واحد حرارتي به قدرت MW 6/100 × 3 به صورت سيکل ترکيبي در آمده است .

اولين واحد گازي اين نيروگاه در تاريخ 5/5/73 و دومين واحد در تاريخ 25/5/73 و سومين واحد در تاريخ 10/6/73 ، چهارمين واحد در تاريخ 2/7/1373 و پنجمين واحد در تاريخ 30/8/1373 و آخرين واحد ( ششم ) در تاريخ 3/4/1374 وارد شبکه سراسري گرديد .

- نکته مهم : سطح آب در درام

زماني که فشار در درون درام افت پيدا مي کند ، از آنجا که با افت فشار تعداد بيشتري از ملکولهاي بخار ايجاد مي شوند ( زيرا فشار از سطح مايع برداشته شده ) و همواره بين آب ورودي وبه درام و بخار خروجي از آن تناسب وجود دارد و سطح آب در درام کاهش مي يابد که اين عمل موجب سوختن لوله هاي Evaprator مي شود. ضمناً اگر فشار افزايش يابد ميزان بخار خروجي کاهش يافته و سطح آب در درام افزايش مي يابد . و ممکن است اين آب وارد لوله هاي سوپر هيت شود . به اين منظور و براي جلوگيري از نوسانات سطح آب در درام از يک سري ارتفاع سنج هايي استفاده مي شود که سطح آب در درام را کنترل مي کنند .

در ضمن در هر يک از درام هاي HP و IP يکسري شيرهايي جهت نمونه گيري و تغذيه شيميايي موجود مي باشد، که مواد ضد خوردگي از آن طريق به داخل درام تزريق مي شوند .

نکته قابل توجه آنست که خطي از HP Drum به IP Drum متصل مي باشد. که اين خط لوله جهت تغذيه انرژي مي باشد که آب با فشار و درجه حرارت بالا را از HP وارد IP نموده تا در IP استفاده شده و ودما و فشار آن گرفته شود.

اين مسئله باعث افزايش راندمان و استفاده بهينه از آب موجود در سيستم مي شود اين آب در پايان از IP Drum به سمت Drain blow down مي گردد .



5- Down Commer and evaprator :

آب از طريق يک سري لوله به نام Down Commer از درام به سمت پايين ترين نقطه Boiler مي آيد که از آنجا از طريق Header هايي به لوله هايي به نام Evaprator منشعب مي شود.

وظيف? Evaprator آن است که آب را تبخير نموده ( در اصل آب آمده از Drum را به حالت دو فازي تغيير دهد) تا در درام آب دو فاز داشته باشيم .

چون Evaprator در ابتداي مسير ورود گازهاي داغ توربين گاز قرار دارد، گرماي بيشتري جذب نموده و آب را تبخير مي نمايد . تعداد لوله هاي Evaprator که موارزي هستند در قسمت درام HP 7 سري است . که در دو قسمت چهار سري و سه سري از Down Commer منشعب مي شود . اما در درام IP تعداد لوله هاي Evaprator که از Down Commer منشعب مي شوند 4 سري لوله موازي است که در يک سمت Down Commer قرار دارد .

سومين Evaprator ، LP evaporator است که در زير Deavrator , Storage tank قرار دارد و آب را از Down Commer گرفته و در ودو سري لوله موازي گرم مي نمايد و سپس وارد Storage tank مي کند.

نکته 1: در لوله هاي Evaprator آب خود به خود بالا مي رود و احتياجي به پمپ نيست . علت اين امر ، اختلاف دانسيته است مجموع لوله هاي Evaprator و Down Commer مانند يک لوله V شکل هستند که به صورت متصل به هم در نظر گرفته مي شود . يک طرف لوله آب اشباع و طرف ديگر لوله آب و بخا ر داريم و چون دانسيته بخار از آب کمتر است پس دانسيته کل سيال Evaporation از دانسيته کل لوله ها Down Commer کمتر است . و اين اختلاف دانسيـه باعث حرکت آب از دانسيت? بالا به دانسيت? پايين و سير کولاسيون طبيعي آب مي شود ، که اين در سيکل ترکيبي نيروگاه شهيد رجايي اتفاق مي افتد( سير کولاسيون- طبيعي)

نکته 2:

بويلر هايي که در فشار بحراني کار مي کنند ، احتياج به پمپ دارند ( مانند نيروگاه نکا ) زيرا با افزايش فشار ، اختلاف دانسيته بين آب اشباع و بخار اشباع کمتر مي شود تا اينکه در فشار بحراني ديگر بين اين دو اختلافي نيست ( نمودار P-V در فشار بحراني ، حجم که عامل تغيير چگالي است بين آب اشباع و بخار اشباع ثابت است ) و آب اشباع مستقيماً به بخار سوپر هيت تبديل مي شندو ديگر نا حيه دو فازي را طي نمي کند . پس بايد يک پمپ در مسير راه لوله هاي Down Commer قرار گيرد.

اين پمپ همان B.C.P است که هر کدام براي چرخش آب در بويلر به کار مي رود ، زيرا اختلاف دانسيته قادر به تأمين اين هدف نيست . در چنين نيروگاه هايي که ديگر Drum موجود نيست و آب درون Water wall هاي محفظه احتراق مستقيماً به بخار سوپر هيت تبديل مي شود.







6- Super Header :

براي استفاده از انرژي و حرارت گاز عبوري از بويلر و همچنين توليد بخار با کيفيت براي توربين ها در نيروگاه ، بخار اشباع توليد شده در درام را مجدداً توسط گازهاي حاصل از احتراق در بخش توربين گاز گرم مي کنند . اين عمل به دليل استفاده هر چه بيشتر از انرژي گاز صورت مي گيرد.

که به اين عمل داغ کردن بخار يا Super heater گفته مي شود.

يک سوپر هيت شامل هدرهاي ورودي و خروجي مي باشد که توسط لوله هايي با قطر کم به هم مرتبط مي شوند . سوپر هيتر ها معمولاً چند مرحله اي هستند به اين ترتيب کنترل درجه حرارت نيز ساده مي شود .

سوپر هيترها بر اساس شرايط طراحي بخار دريافتي طبقه بندي مي شود . روش ديگر طراحي بر اساس تعداد لوله ها و محل هدرها مي باشد .

تقسيم بندي از نظر شکل قرار گرفتن لوله ها و هدر ها به صورت زير است:

- آويزان : که لوله ها از هدرها آويزان بوده و توسط آنها نگهداري مي شوند.

2- افقي : که لوله ها به صورت افقي قرار دارند.

3- L شکل : که از حداکثر برخورد دود با لوله استفاده مي شود.

همانطور که مي دانيم بخار خروجي از درام بخار آب اشباع مي باشد و به محض برخورد با هر جسم سردي به مايع تبديل مي شود به همين خاطر آن را در سوپر هيتر به صورت بخار مافوق گرم مي آورند.

که اين کار در نيروگاه سيکل ترکيبي در يک سوپر هيتر IP و در سوپر هيتر HP انجام مي شود.

در سوپر هيتر IP بخار مربوط پس از خروج از Drum در داخل سوپر هيتر خشک شده و در نمودار T.S ترموديناميک وارد منطقه مافوق گرم مي شود و مهياي ورود به توربين مي گردد.

که در مسير آن دو Safty valve وجود دارد که در صورتي که فشار از bar 7/7 بيشتر باشد عمل خواهد نمود .

اما در سوپر هيتر HP که شامل دو سوپر هيتر Primary و Final مي باشد . بخار پس از خروج Drum HP در سوپر هيتر اوليه خشک شده تا قطرات آب وارد توربين نگردد و باعث ايجاد خوردگي و ارتعاش پرده هاي توربين نشود به اين منظور بخار خروجي از سوپر هيتر اوليه مهياي ورود به سوپر هيتر ثانويه مي شود.

علت اين امر اين است که بخار ورودي به توربين HP مي بايست درجه حرارت معيني داشته باشد لذا در مسير بين دو سوپر هيتر اوليه و ثانويه آبپاشي قرار دارد که بر روي بخار، آب مي پاشد و درجه حرارت را به ميزان مورد نياز براي HP توربين مي رساند سپس بخار وارد سوپر هيتر ثانويه شده تا قطرات آب پاشيده شده بر روي آن مجدداً بخار شود . تا قطرات ريز آب وارد توربين نگردد .

در مسير بخار سوپر هيت به HP توربين دو عدد Safefy valve است که طريق? عملکرد آن مانند Safefyvalve هاي مسير IP بخار است .

بخار خروجي از سوپر هيتر ثانويه داراي دبي Kg/h 144280 و فشار bar 54/89 و دماي 512 مي باشد .

با توجه به مطالب گذشته بويلر فرايند فشار ثابت را در دياگرام T-S طي ميکند اما در عمل در حدود 19 الي 20 بار اختلاف فشار وجود دارد که به دليل وجود افت فشار در لوله هاي موجود در مسير مي باشد .