پایان نامه بررسی اثرات شرایط محیطی فشار و دما بر عملکرد نیروگاه بخار در70 صفحه ورد قابل ویرایش

عناوین

 

چکیده

 

فصل اول : معرفی تجهیزات نیروگاه بخاری

 

1 ـ 1 ـ مقدمه

 

1 ـ 2 ـ دیگ بخار و تجهیزات جانبی آن

 

1 ـ 2 ـ 1 ـ مقدمه

 

1 ـ 2 ـ 2 ـ اکونومایزر

 

1 ـ 2 ـ 3 ـ درام

 

1 ـ 2 ـ 4 ـ لوله های دیوارهای محفظه احتراق یا اوپراتور

 

1 ـ 2 ـ 5 ـ سوپر هیترها

 

1 ـ 2 ـ 6 ـ دی سوپر هیتر ها یا اتمپراتورها

 

1 ـ 2 ـ 7 ـ ری هیترها

 

1 ـ 2 ـ 8 ـ جنس لوله های بویار

 

1 ـ 2 ـ 8 ـ 1 ـ ساختار میکروسکوپی  فولادها

 

1 ـ 2 ـ 8 ـ 2 ـ اورهیت شدن لوله های بویلر

 

1 ـ 2 ـ 8 ـ 3 ـ تغییرات ساختار فولاد در تحت اورهیت

 

1 ـ 2 ـ 8 ـ 4 ـ اتفاقات اورهیت در نیروگاهها

 

1 ـ 2 ـ 8 ـ 5 ـ بحث و نتیجه گیری

 

1 ـ 3 ـ گرمکن های آب تغذیه

 

1 ـ 4 ـ کوره یا محفظه حتراق

 

1 ـ 4 ـ 1 ـ ساختمان مشعلها و روشن پودر کردن سوخت در آنها

 

1 ـ 5 ـ تجهیزات جانبی دیگ بخار

 

1 ـ 5 ـ 1 ـ گرمکن های هوا

 

1 ـ 5 ـ 2 ـ دریچه های کنترل هوا یا دمپرها

 

1 ـ 5 ـ 3 ـ دودکش

 

1 ـ 6 ـ فنهای نیروگاه

 

1 ـ 7 ـ والوها

 

1 ـ 8 ـ سیستمهای مرتبط با دیگ بخار

 

1 ـ 8 ـ 1 ـ مقدمه

 

1 ـ 8 ـ 2 ـ سیستم کنترل آب تغذیه

 

1 ـ 8 ـ 3 ـ سیستم کنترل درجه حرارت بخار

 

1 ـ 8 ـ 4 ـ کنترل فشار بخار

 

1 ـ 8 ـ 5 ـ کنترل سیستم احتراق

 

1 ـ 8 ـ 5 ـ 1 ـ کنترل هوای مشعل

 

1 ـ 8 ـ 5 ـ 2 ـ کنترل سوخت مشعل

 

1 ـ 8 ـ 5 ـ 3 ـ کنترل فشار محفظه احتراق

 

1 ـ 9 ـ 1 ـ مقدمه

 

1 ـ 9 ـ 2 ـ اصول کار و وظایف کندانسور

 

1 ـ 9 ـ 3 ـ  اثرات وجود هوا در کندانسور

 

1 ـ 9 ـ 4 ـ انواع کندانسور از نظر خنک سازی بخار

 

1 ـ 9 ـ 5 ـ وسایل حفاظتی کندانسور

 

1 ـ 9 ـ 6 ـ تمیز کردن کندانسور

 

1 ـ 10 ـ سیستمهای آب گردشی خنک کننده کندانسور

 

1 ـ 10 ـ 1 ـ مقدمه

 

1 ـ 10 ـ 2 ـ انواع سیستمهای خنک کن

 

1 ـ 10 ـ 3 ـ سیستم یکبارگذر

 

1 ـ 10 ـ 4 ـ سیستم چرخشی

 

1 ـ 10 ـ 5 ـ سیستم ترکیبی

 

1 ـ 11 ـ توربین بخار و انواع طبقه بندی آن

 

1 ـ 11 ـ 1 ـ مقدمه

 

1 ـ 11 ـ 2 ـ طبقه بندی توربین بخار

 

فصل دوم : بررسی اثرات شرایط محیطی بر روی عملکرد نیروگاههای بخار

 

2 ـ 1 ـ اثر کمیت های ترمودینامیکی ( فشار و دما ) بروی بازده سیکل نیروگاه

 

2 ـ 2 ـ 1 ـ وظیفه اصلی چگالنده

 

2 ـ 2 ـ 2 ـ سیستم آب گردشی نیروگاه

 

2 ـ 2 ـ 3 ـ عوامل موثر بر برج خنک کن نیروگاه

 

2 ـ 2 ـ 4 ـ اثرات شرایط محیطی بر کندانسور

 

2 ـ 3 ـ اثرات شرایط محیطی بر روی عملکرد لوبلیر نیروگاه

 

2 ـ 3 ـ 2 ـ اثرات فشار و دمای محیط بر روی عملکرد بویلر

 

2 ـ 4 ـ بررسی نمونه ای اثرات شرایط محیطی بر عملکرد  نیروگاه بخاری ( تبریز )

 

2 ـ 4 ـ 1 ـ تاثیر درجه حرارت محیط در مصرف داخلی

 

2 ـ 4 ـ 2 ـ تاثیر درجه حرات محیط در مصرف آب نیروگاه

 

نتیجه گیری

 

2 ـ 4 ـ 3 ـ تاثیر درجه حرارت کم محیط در بهینه سازی مصرف داخلی نیروگاه تبریز

 

2 ـ 4 ـ 4 ـ تاثیر درجه حرات در افزایش تلفات و کاهش عمر الکتروموتورهای سوخت

 

2 ـ 5 ـ بررسی علل خوردگی لوله های کندانسور واحد یک نیروگاه تبریز

 

2 ـ 5 ـ 1 ـ شرایط کاری و مشخصات فنی لوله های کندانسور

 

2 ـ 5 ـ 2 ـ وضعیت ظاهری نمونه لوله

 

2 ـ 5 ـ 3 ـ نتایج آزمایشات

 

2 ـ 5 ـ 4 ـ فرم مقطع سوراخ

 

2 ـ 5 ـ 5 ـ بررسی زیر ساختار لوله

 

2 ـ 5 ـ 6 ـ علل خوردگی و سوراخ شدن نمونه مورد آزمایش

 

2 ـ 5 ـ 7 ـ پیشنهادات

 

2 ـ 6 ـ بررسی نمونه ای اثرات شرایط محیطی بر عملکرد نیروگاه بندرعباس

 

2 ـ 6 ـ 1 ـ اثرات شرایط محیطی بر عملکرد بویلر و تاثیر آن بر طراحی بویلر

 

2 ـ 6 ـ 2 ـ اثرات شرایط محیطی بر عملکرد توربین

 

2 ـ 6 ـ 3 ـ اثرات شرایط محیطی بر ژنراتور

 

2 ـ 6 ـ 4 ـ اثرات شرایط محیطی بر کندانسور

 

2 ـ 7 ـ بررسی نمونه ای اثرات شرایط محیطی بر روی عملکرد نیروگاه شهید محمد منتظری اصفهان

 

2 ـ 7 ـ 1 ـ اثرات شرایط محیطی بر روی عملکرد بویلر

 

2 ـ 7 ـ 2 ـ اثرات شرایط محیطی بر عملکرد کندانسور

 

فصل سوم

 

نتیجه گیری

 

مراجع

 

 

چکیده

 

شرایط جغرافیای و آب و هوایی در ایران که متاسفانه بیشتر کویر و گرم می باشد کمک می نماید که درصد مصرف داخلی واحدهای بهره برداری شده در ایران از حد بالایی برخوردار باشد بر  این اساس جای زیادی برای کاهش مصارف داخلی واحدهای در حال کار برای پرسنل بهره برداری نیروگاههای بخاری جزء توجه به تغییرات دمای هوای محیط و دیگر شرایط محیطی و نیز میزان بار واحد باقی نمی ماند که به عنوان مثال در نیروگاه کازرون با توجه به راه اندازی واحدها و میزان مصارف کم واحد ها روش مورد عمل در نیروگاه کازرون توجه به دمای محیط و استفاده حداقل از فن های خنک کن روغن و ‌آب می باشد و در نیروگاه تبریز اقدامات نیروگاه جهت کاهش مصارف داخلی و کاهش تلفات حرارتی و الکتریکی بصورت برنامه ریزی جهت خارج نمودن فن های برج با توجه به دمای آب خنک کن و تغییرات دمای هوای محیط و کاهش نسبی مصارف الکتریکی می باشد . این پروژه از سه فصل تشکیل شده است که در فصل اول به معرفی تجهیزات نیروگاه بخار می پردازیم و در فصل دوم به بررسی اثرات شرایط محیطی بر عملکرد نیروگاه بخار و در فصل سوم نیز نتیجه گیری از پروژه و ارائه پیشنهادات و راه حلهایی جهت کاهش مصارف داخلی نیروگاه با توجه به فاکتور شرایط محیطی می پردازد .

 

 

فصل اول

 

معرفی تجهیزات نیروگاه بخاری

 

 

 

 

1 ـ 1 ـ مقدمه

 

نیروگاههای بخاری یکی از مهمترین نیروگاههای حرارتی می باشد که در اکثر کشورها ، از جمله ایران سهم بسیار زیادی را در تولید انرژی الکتریکی بر عهده دارد به طوری که سهم تولید این نیروگاهها بیش از 70% کل تولید انرژی کشورمان ( در سال 1375 ) می باشد . از مهمترین این نیروگاهها در کشورمان می توان به نیروگاههای شهید محمد منتظری اصفهان ، رامین اهواز ، اسلام آباد اطفهان ، طوس مشهد ، بعثت تهران ، شهید منتظر قائم کرج ، تبریز ، بیستون ، کرمانشاه ، مفتح همدان و بندرعباس اشاره نمود ، مشخصات این نیروگاهها به همراه دیگر نیروگاهها بخاری کشورمان را می توان در جدول ( 1 ـ 1 ) مشاهده نمود . در این نیروگاهها از منابع انرژی فسیلی از قبیل نفت ، گاز طبیعی ، مازوت و غیره استفاده می شود ، به این ترتیب که از این سوختها جهت تبدیل به انرژی حرارتی استفاده شده و سپس این انرژی به انرژی مکانیکی ، و در مرحله بعد به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد به عبارت دیگر در این نیروگاهها سه نوع تبدیل انرژی صورت می گیرد اولین نوع تبدیل انرژی شیمیایی ( انرژی نهفته در سوخت ) به انرژی حرارتی است که این تحول در وسیله ای بنام دیگر بخار صورت می گیرد این تبدیل انرژی باعث می شود که آب ورودی به دیگر بخار تبدیل به بخار با دمای زیاد شود دومین نوع ، تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی است که این تحول در توربین نیروگاه صورت می گیرد و انرژی مکانیکی است که این تحول در توربین نیروگاه صورت می گیرد و انرژی حرارتی نهفته در بخار وردی به توربین تبدیل به انری مکانیکی چرخشی محور توربین می شود . سومین و آخرین نوع از تبدیل انرژی در نیروگاههای بخاری ، تبدیل انرژی مکانکی موتور به انرژی الکتریکی می باشد که این تحول در ژنراتور نیروگاهها صورت می گیرد در نهایت انرژی الکتریکی توسط خطوط انتقال به مصرف کنندگان منتقل می شود در این فصل برآنیم تا تجهیزات اصلی یک نیروگاه از قبیل توربین ، دیگ بخار ، کندانسور و پمپ تغذیه ، به طور مجزا تجهیزات اصلی و جانبی این نیروگاههای مطرح می شود .

 

جدول ( 1 ـ 1 )

 

نیروگاه	مکان جغرافیایی	زمان بهره برداری	تعداد واحد	ظرفیت واحد  (مگاوات)	مجموع تولید (مگاوات)
شهید سلیمی	نکا	60 – 1358	4	440	1760
بندر عباس	بندرعباس	64 - 1359	4	320	1280
رامین	اهواز	77 و 60 – 1358	5	315	1575
شهید رجایی	قزوین	1371	4	250	1000
مفتح غرب	همدان	1373	4	250	1000
اسلام آباد	اصفهان	60 – 1348	5	320 × 2 120 × 1 5/37 × 2	835
شهید منتظری	اصفهان	77 و 68 – 1363	6	200	1200
تبریز	تبریز	68 – 1365	2	368	736
بیستون	کرمانشاه	1373	2	320	640
شهید منتظر قائم	کرج	52 – 1350	4	25/156	625
طوس	مشهد	1365	4	150	600
بعثت	تهران	47 – 1346	3	5/82	5/247
شهید بهشتی	لوشان	1352	2	120	240
مشهد	مشهد	53 – 1347	3	13 × 1 60 × 2	133
ایرانشهر	ایرانشهر	76 – 1375	2	64	128
زرند	کرمان	1352	2	30	60
شهید فیروزی	تهران	1338	4	5/12	50

 

 

1 ـ 2 ـ دیگ بخار و تجهیزات جانبی آن

 

1 ـ 2 ـ 1 ـ مقدمه

 

یکی از مهمترین تجهیزات در نیروگاههای بخاری ، دیگ بخار می باشد که در آن ، آب تغذیه شده توسط پمپ تغذیه با جذب حرارت ، به بخار پس تافته تبدیل می گردد . دیگر بخار نیروگاهها از نظر چـگونگی گرم کردن آب ورودی به دو نوع تقسیم می شوند :

 

الف ـ دیگ بخار درام دار

 

ب ـ دیگ بخار یک بار گذر

 

1 ـ 2 ـ 2 ـ اکونومایزر

 

پس از اینکه گازهای کوره قسمتی از حرارت خود را به لوله های آب  و سوپرهیتـرها می دهد هنوز دارای مقدار قابل ملاحظهای حرارت می باشد که این حرارت همراه گازهایی اگر بدون استفاده از دودکش خارج شود از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبوده و راندمان دستگاه پایین خواهد بود لذا با استفاده از یک اکونومایزر از این حرارت باقیمانده استفاده می نمایند . اکونومایزر شامل تعدادی لوله های سری است که در آخرین مرحله مسیر گازهای حاصله از احتراق قرار گرفته و آب درون لوله ها گرم می شود . میزان افزایش درجه حرارت آب ورودی به اکونومایزر بستگی به طراحی دیگر بخار و حرارت موجود در گازهای خروجی از دیگ بخار دارد بعنوان مثال در نیروگاه طوس دمای آب ورودی به اکونومایزر 242 درجه سانتی گراد و دمای خروجی 294 درجه سانتی گراد می باشد و این در حالی است که در نیروگاه شهید محمد منتظری دمای آب ورودی 244 درجه سانتی گراد و دمای آب خروجی 366 درجه سانتی گراد ( با سوخت گاز در مشعلها ) می باشد . جایگاه این لوله ها پس از لوله های ری هیتر و سوپر هیتر در انتهای دیگ بخار است . باید توجه داشت که توزیع آب در این لوله ها باید یکنواخت باشد تا در قسمتهایی از لوله ها مایع گرم تبدیل به بخار نشود که در این صورت لوله ها صدمه خواهند دید .

 

1 ـ 2 ـ 3 ـ درام

 

استوانه ای است به طول چندین متر و قطر داخلی 5/1 متر و ضخامت جدار حدود  12 سانتی متر از جنس فلز مقاوم در مقابل فشار و درجه حرارت . معمولاً از طریق نورد یک قطعه فلزی مستطیل شکل آنرا بصورت استوانه درآورده و دو لبه را به هم جوش می دهند . سپس قطعه های انتهایی را به صورت نیمکره به آن جوش می دهند . جنس ، طول ، قطر داخلی و ضخامت جداوره درام بستگی به بزرگی ، قدرت درجه حرارت و فشار بخار هر واحد دارد . درام به عنوان مخزن در دیگ بخار عمل می کند که دارای وظایف زیر است :

 

الف ـ جدا کردن قطرات از بخار آب

 

ب ـ عمل نمودن به عنوان مخزن ذخیره آب

 

ج ـ با استفاده از سطح آب درام می توان مقدار آب تغذیه به سیکل را کنترل نمود .

 

فشار درام در دیگ های بخار نیروگاههای شهید رجایی ، طوس ، شهید محمد منتظری و نکا به ترتیب برابر 8/169 ، 45/148 ، 158 ، 210 اتمسفر است .

 

 

1 ـ 2 ـ 4 ـ لوله های دیوارهای محفظه احتراق یا اوپراتور

 

اطراف محفظه احتراق دیگ های بخار ، تعداد زیادی لوله های موازی نزدیک به هم که به لوله های اوپراتور موسوم هستند پوشیده شده است . وظیفه این لوله ها از یک طرف آن است که بخشی از حرارت حاصل از احتراق را از طریق تشعشی و جابجایی جذب نماید و از طرف دیگر ، حرارت جذب شده به وسیله هدایت به آب داخل خود منتقل می کند . بنابراین در کوره ، هر سه نوع انتقال حرارت با یکدیگر انجام می گیرد . حاصل این تبادل حرارت جذب حرارت توسط داخل آب لوله ها و تبدیل آن به بخار است . به عبارت دیگر کلیه بخار تولیدی دیگ بخار در این لوله ها ایجاد می شود . از طرف دیگر جذب حرارت توسط لوله های دیواره ای ، باعث خنک شدن فضای اطراف کوره می شود و لذا مشکلی از نظر عایق کاری دیواره های اطراف محفظه احتراق پیش نخواهد آمد . به عبارت دیگر لوله های دیواره ای با جذب حرارت و انتقال آن به آب داخل خود ، دیواره کوره را خنک می نماید . لازم به ذکر است که جریان آب در داخل لوله های دیواره ای از پایین به بالاست . هر چه آب در طول کوره به طرف بالا حرکت نماید حرارت بیشتری جذب نموده و در نتیجه بخار بیشتری تولید می گردد .

 

1 ـ 2 ـ 5 ـ سوپرهیترها

 

یک سری لوله از جنس فولاد مقاوم در برابر حرارت و فشار با اشکال مختلف معمولاً به شکل u یا s و یا اشکال دیگر که در کنار هم بفاصله کمی از هم قرار دارد و ابتدا و انتهای آنها به دو لوله بزرگتر بنام هدر جوش داده شده اند و به مجموعه آنها سوپرهیتر گفته می شود این مجموعه معمولاً در فضای داخلی بویلر یعنی داخل کوره و مسیر گازهای خروجی کوره قرار داده می شود بطوریکه هدر ابتدایی و انتهایی در بیرون دیواره و یا هم ردیف دیواره های بویلر و خود لوله های سوپرهیت در داخل قرار می گیرند . هدر ابتدایی به بالای درام مربوط است و هدر انتهایی به لوله خروجی بخار از دیگ . برای استفاده از  انرژی و حرارت بیشتر بخار در نیروگاهها ، بخار اشباع تولید شده در درام دیگ بخار را مجدداً توسط گازهای حاصله از احتراق کوره گرم می کنند . این عمل داغ کردن بخار یا سوپر هیتر نامیده می شود . سوپر هیترها را بر اساس تعداد زیاد لوله ها و محل هدر ها و همچنین شرایط حرارت دریافتی ( از نوع تشعشی یا جابجایی ) طبقه بندی می کنند . در بعضی موارد طبقه بندی سوپر هیتر ها بر اساس هر دو حالت فوق صورت می گیرد . توجه به شکل قرارگرفتن لوله ها و هدرها ، سوپر هیتر ها ممکن است از نوع آویزان باشند . در این نوع لوله ها از هدر ها آویزان بوده و توسط آنها نگهداری می شوند و یا سوپر هیتر ها ممکن است از نوع افقی یانشد و یا ممکن است بشکل (L) باشد که دو نوع اخیر دارای تخلیه طبیعی بوده و احتیاج به تخلیه اجباری ندارند ، و در هنگام روشن کردن دستگاه دیگ بخار بسهولت عمل می نمایند ، از این رو دو طرح مزبور مورد توجه در سوپر هیتر های اولیه دیگ بخار با سوخت پودر شده قرار گرفت . در شکلهای ( 1 ـ 2 ـ الف ) و ( 1 ـ 2 ـ ب ) انواع مختلف سوپر هیترها نشان داده شده است . معمولاً دمای خروجی از سوپر هیترها بیش از 500 درجه سانتی گراد است یه عنوان نمونه این دما در نیروگاههای شیهد رجایی ، تبریز ، طوس ، شهید محمد منتظری ، نکا ، بندرعباس و ایرانشهر به ترتیب در حدود 546 ، 538 ، 540 ، 545 ، 530 ، 540 ، 540 درجه سانتی گراد می باشد . البته برای این نیروگاهها دمای سیال خروجی از سوپر ثانویه با فشارهای زیاد به ترتیب برابر 145 ، 5/178 ، 133 ، 140 ، 190 ، 169 ، 67/137 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد .

 

1 ـ 2 ـ 6 ـ دی سوپر هیترها یا اتمپراتورها

 

در  عمل سوپر هیترهایی می سازند که برای درجه حرارتهای بالاتر از درجه حرارت مورد لزوم و برای تمام شرایط بار توربین ، مقاومت کافی داشته باشند . در مواقع پایین آمدن بار توربین و در نتیجه درجه حرارت بخار پایین آوردن آن ، از دی سوپر هیتر استفاده می کنند و آنرا می توان ما بین سوپر هیتر اولیه و ثانویه قرار داد .

 

آب دیگ بخار از درام دیگ بخار سرازیر شده و دور بدنه دی سوپر هیتر جریان پیدا می کند و بخاری را که از لوله های تعبیه شده در بدنه دی سوپر هیتر عبور می کند خنک می سازد . برای کنترل درجه حرات نهایی بخار از سوپاپهایی استفاده می نمایند که بوسیله موتور کار می کنند . این سوپاپها توسط ترموستاتی که در لوله خروجی سوپرهیتر ثانویه نصب شده کنترل می شوند ، بدین ترتیب که جریان بخار را با توجه به درجه حرارت مورد لزوم به دی سوپر هیتر یا مستقیماً به سوپر هیتر ثانویه هدایت می نمایند ، این سوپاپها طوری طراحی شده اند که بطور دستی نیز می توان از آنها استفاده کرد و از این مورد در مواقع اضطراری استفاده می شود . این نوع دی سوپر هیتر بنام دی سوپر هیتر غیر تماسی موسوم است چون سیال خنک کننده تماس واقعی با بخار ندارد .

 

1 ـ 2 ـ 7 ـ ری هیترها

 

از نظر اقتصادی به صرفه است تا جهت بالا بردن بازده سیکل از ری هیترهایی که در بین توربین های نیروگاه قرار دارد استفاده شود . در ری هیترها ، درجه حرارت بخار خروجی از توربین فشار قوی را تا درجه حرارت اولیه بخار بالا می بردند و سپس آن را به سمت توربین فشار متوسط هدایت می کنند . این عمل هم می تواند بین توربین های فشار متوسط و ضعیف صورت گرد . ساختمان و طرز قرار گرفته آنها شبیه سوپر هیترهاست و مشابه آنها به دو بخش ری هیتر اولیه و ثانویه ، و در بعضی موارد به چندین بخش تقسیم می شوند . البته وجود ری هیتر در کلیه نیروگاههای بخاری الزامی نیست و معمولاً در دیگ های بخار با ظرفیت پایین استفاده نمی شود اما در دیگهای بخار با ظرفیت بالا استفاده از آنها اجتناب ناپذیر می گردد زیرا بازده سیکل را افزایش و مقدار رطوبت سیال خروجی از توربین رابه مقدار قابل توجهی کاهش می دهند . بعنوان مثال در نیروگاه بعثت بخاطر کوچک بودن واحدهای بخاری آن ( 3 واحد 5/82 مگا وات ) و به علت منفرد بودن توربین ، نیازی به ری هیتر نمی باشد ولی در نیروگاه شهید رجایی هر واحد دارای دو واحد ری هیتر می باشد .