up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله نيروگاههائي سوخت فسيلي PDF
QR code - نيروگاههائي سوخت فسيلي

نيروگاههائي سوخت فسيلي

بهره برداري از نيروگاههائي كه از سوخت فسيلي استفاده مي كنند (1)

تبديل مواد شيميائي به انرژي الكتريكي كه در باطري اتفاق مي افتد باعث مي شود مقدار نسبتاً كمي برق براي استفاده موقت توليد شود. در نيروگاهي كه از سوخت فسيلي استفاده مي كند انرژي شيميايي ذخيره شده در سوخت هاي فسيلي مانند ذغال سنگ، نفت سياه يا گاز طبيعي براي استفاده مداوم و توزيع در يك منطقه جغرافيائي وسيع بطور پي در پي به انرژي حرارتي، انرژي مكانيكي و در نهايت به انرژي الكتريكي تبديل مي شود. تقريباً كليه نيروگاههائي كه از سوخت هاي فسيلي استفاده مي كنند نيروگاههاي بخاري- الكتريكي هستند بجز توربين هاي گازي و ديزلي كه گاز طبيعي يا گازوئيلي مصرف مي كنند.
هر نيروگاه فسيلي دستگاه پيچيده اي است كه به صورت سفارشي طراحي و ساخته مي شود. هزينه ساخت اين نيروگاهها طبق برآوردي كه در سال ۲۰۰۴ به عمل آمده است براي توليد هر كيلووات برق ۱۳۰۰ دلار آمريكا يا براي يك واحد ۵۰۰ مگاواتي ۶۵۰ ميليون دلار آمريكا هزينه خواهد داشت. براي استفاده بهينه از منابع طبيعي زمين و نيروي كارگر مي توان در يك قطعه زمين واحدهاي توليدي چندمنظوره بنا كرد.
● حمل و نقل و تحويل سوخت نيروگاهها
ذغال سنگ بوسيله وسائط نقليه اي مانند كاميون، ترن، قايق باري يا كشتي مخصوص حمل ذغال سنگ به نيروگاهها حمل مي شود. يك ترن بزرگ مخصوص حمل ذغال سنگ كه واحد ترن ناميده مي شود ممكن است دو كيلومتر طول داشته باشد. اين ترن داراي ۱۰۰ واگن است كه هر واگن مي تواند ۱۰۰ تن ذغال سنگ را درخود جاي دهد و بنابراين جمعاً ۱۰۰۰۰ تن ذغال سنگ توسط يك ترن حمل مي شود. نيروگاه بزرگي كه تحت بار كامل مورد بهره برداري قرار مي گيرد روزانه حداقل يك ترن كامل ذغال سنگ با اين ظرفيت مصرف مي كند. نيروگاههاي بزرگ ممكن است روزانه سه تا پنج برابر اين ظرفيت را مصرف كنند مخصوصاً به دليل پيك بالا (مصرف زياد برق) در طول ماههاي فصل تابستان كه مصرف برق بسيار بالا است. در سيستم هاي مدرن تخليه بار از دستگاههاي تخليه چرخشي كه از انجماد ذغال سنگ در واگن هاي تخليه جلوگيري مي كنند استفاده مي شود. تخليه بار ذغال سنگ به اين ترتيب براي هر واحد ترن حدود ۳ ساعت طول مي كشد. ترن هاي كوتاه تر ممكن است براي حمل و تخليه ذغال سنگ مورد استفاده قرار گيرند. بهرحال يكي از اين ترن ها ممكن است براي تخليه ذغال سنگ به صرف وقت از يك ساعت تا يك ساعت و نيم نياز داشته باشد. نيروگاههائي كه در مجاورت معدن ذغال سنگ باشند مي توانند براي دريافت ذغال سنگ مصرفي خود از تسمه نقاله يا كاميون هاي ديزلي- الكتريكي استفاده كنند.
كشتي مخصوص حمل ذغال سنگ ممكن است حدود ۴۰۰۰۰ تن ذغال سنگ حمل كند و چندين روز در سفر باشد تا محموله آن تخليه شود. بعضي از اين كشتي ها لوازم تخليه ذغال سنگ را با خود دارند و براي تخليه بار از آنها استفاده مي كنند و بعضي ديگر از اين كشتي ها از لوازم تخليه بار موجود در محل نيروگاهها استفاده مي كنند. كشتي هاي حمل ذغال سنگ بسيار محكم، بزرگ و مجهز به موتور هستند. براي حمل و نقل ذغال سنگ در آبهاي آرام تر مانند رودخانه ها و درياچه ها از كشتي هائي كه كف آنها تخت است و كشتي هاي باري ناميده مي شوند استفاده مي شود. كشتي هاي بادي معمولاً به موتور مجهز نيستند و بوسيله كشتي هاي يدك كش حركت مي كنند.
نيروگاهها براي شروع كار يا براي استفاده كمكي مي توانند نفت كوره مصرف كنند. براي حمل و تحويل نفت كوره به نيروگاهها مي توان از خط لوله، تانكر و يا واگن هاي روباز و كاميون استفاده كرد. براي ذخيره كردن نفت مي توان مخازن استوانه اي عمودي با ظرفيت ۹۰۰۰۰ بشكه (۱۴۰۰۰۰ متر مكعب) را به كار برد. نيروگاههائي كه براي توليد برق گاز طبيعي مصرف مي كنند معمولاً در مجاورت خطوط انتقال گاز ساخته مي شوند و يا لوله اي مخصوص گازرساني از لوله هاي گاز به آنها انشعاب مي دهند.
سوخت رساني و آماده سازي سوخت نيروگاهها
براي مصرف ذغال سنگ قطعات بزرگ ذغال سنگ را به قطعات كوچك تر از ۲ اينچ (۵۰ ميليمتر) خرد مي كنند. ذغال سنگ بوسيله نوارهاي نقاله با پوشش لاستيكي با سرعت ۴۰۰۰ تن در ساعت از محوطه انبار به سيلوهاي ذخيره نيروگاه منتقل مي شود. يك سيلوي ۴۰۰ تني با سرعت ۶۰ تن در ساعت هر آسياب پودركننده ذغال سنگ را تغذيه مي كند. ذغال سنگ پودر شده با فشار جريان هوا به داخل كوره وارد مي شود. يك نيروگاه ۵۰۰ مگاواتي تعداد شش عدد از اين نوع آسياب دارد كه پنج دستگاه از اين آسياب ها مي توانند با ظرفيت كامل ۲۵۰ تن ذغال سنگ در ساعت براي كوره نيروگاه ذغال سنگ آماده و تأمين كنند.
● گرم كردن آب تغذيه نيروگاه
آب تغذيه نيروگاه كه در ديگ بخار (بويلر بخار) مورد استفاده قرار مي گيرد واسطه اي است كه انرژي حرارتي حاصل از احتراق سوخت را به انرژي مكانيكي توربين بخار در حال چرخش انتقال مي دهد. مجموع آب تغذيه شامل بخار آب متراكم از توربين هاي بخار به علاوه آب تصفيه شده است. چون اجسام فلزي كه با آب تماس حاصل مي كنند در حرارت بالا و فشار زياد دچار خوردگي مي شوند بنابراين اين آب بايستي قبل از استفاده كاملاً تصفيه شود و از درجه خلوص بالائي برخوردار باشد. يك دستگاه تصفيه آب و املاح زداي مبادله يون آب را در حدي تصفيه مي كنند كه آب خالص بدست آمده تبديل عايق برق خواهد شد و ضريب هدايت الكتريكي آن بين ۱- ۳ ۰ ميكروزيمنس در سانتيمتر خواهد بود. آب مصرفي (جبراني) در يك نيروگاه ۵۰۰ مگاواتي احتمالاً حدود ۲۰ گالن آمريكائي در دقيقه (۲۵ ۱ ليتر در ثانيه) است. تا به اين ترتيب تلفات نشتي بخار آب در تأسيسات جبران شود.
چرخش آب تغذيه با آب حاصل از بخار آب متراكم پس از عبور از توربين هاي بخار از كندانسور پمپاژ مي شود. سرعت جريان آب متراكم با حداكثر بار در يك نيروگاه ۵۰۰ مگاواتي حدود ۶۰۰۰ گالن آمريكا در دقيقه است.
(۳۸ ۰ متر مكعب در ثانيه). آب از طريق شش يا هفت آبگرمكن آب تغذيه جاري مي شود، درجه حرارت آن بالا مي رود و بخار آب از لوله اي مناسب توربين ها خارج شده و در هر مرحله گرما را جذب مي كند. بخار آب متراكم و آب جبراني از طريق سيستم هوازدا كه هواي موجود در آب را خارج مي كند جاري مي شود و آن را بيشتر تصفيه مي كند و قابليت خورندگي آن را كاهش مي دهد. به اين آب مي توان يك ماده شيميايي بنام هيدرازين اضافه كرد كه باعث مي شود اكسيژن باقيمانده در آب تا ميزان زير ۵ واحد در ميليارد كاهش يابد. همچنين مي توان به اين آب مواد كنترل كننده PH مانند آمونياك اضافه كرد تا به اين ترتيب حالت اسيدي آن كمتر شود و مانع خورندگي سيستم شود.
● عملكرد ديگ بخار يا بويلر
ديگ بخار يك كوره مستطيلي شكل است كه يكي از ابعاد آن ۵۰ فوت (۱۵ متر) و بلندي آن ۱۳۰ فوت
(۴۰ متر) است. ديواره هاي آن از شبكه لوله هاي فشار قوي به قطر ۳ ۲ اينچ (۶۰ ميليمتر) ساخته شده است.
ذغال سنگ آسياب شده با فشار باد از طريق نازل هاي (دهانه هاي) سوخت واقع در چهار گوشه آن وارد ديگ شده به سرعت مي سوزد و شعله بزرگي در مركز آن بوجود مي آورد. اين شعله ها، آبي را كه در داخل لوله هاي ديگ گردش مي كند گرم مي كند. سرعت گردش آب در بويلر سه تا چهار برابر بوده و توسط پمپ به چرخش درمي آيد. آب ضمن چرخش در بويلر حرارت جذب مي كند و با درجه حرارت ۷۰۰ درجه فار نهايت (۳۷۰ درجه سانتيگراد) تبديل بخار مي شود. اين آب از آب داخل ظرف استوانه اي شكل در بالاي ديگ جدا مي شود. بخار آب اشباع شده در لوله هاي آويخته با حرارت فوق العاده اي وارد مي شود كه در گرمترين قسمت آويزان هستند و از آنجا از كوره خارج مي شود. در اينجا بخار آب فوق العاده گرم شده و دماي آن به ۱۰۰۰ درجه فار نهايت
(۵۴۰ سانتي گراد) مير سد و براي ورود به توربين آماده مي شود.
نيروگاههائي كه براي ليگنيت (ذغال سنگ قهوه اي) طراحي شده اند در حد قابل توجه در مكان هاي مختلف از جمله آلمان، ويكتوريا و داكوتاي شمالي مورد استفاده قرار مي گيرند. ليگنيت شكل جوانتر ذغال سنگ سياه است، و نسبت به ذغال سنگ سياه از انرژي كمتري برخوردار است. براي توليد حرارت معادل با حرارت توليد شده توسط ذغال سنگ سياه لازم است براي ذغال سنگ قهوه اي كوره اي بزرگتر طراحي و ساخته شود. اين نوع ذغال سنگ ها (قهوه اي) ممكن است حاوي تا ۷۰ درصد آب و خاكستر باشد در نتيجه حرارت كوره آنها كمتر است و نياز به بادبزن بزرگتر دارند. نحوه سيستم و احتراق اين نوع ذغال سنگ يا ذغال سنگ سياه تفاوت دارد. سيستم احتراق ذغال سنگ قهوه اي گاز گرم را از سطح خروجي كوره دريافت كرده و آنرا با ذغال سنگ ورودي مخلوط مي كند.
نيروگاههائي كه براي گرم كردن آب و تبديل آن به بخار، گاز مصرف مي كنند از ديگ هاي بخار مشهور به HRRGs (Heat Recovery Steam Generators) استفاده مي كنند. در اين نوع نيروگاهها، حرارت خروجي از توربين هاي گازي براي گرم كردن بخار آب با حرارت فوق العاده زياد مصرف مي شود و اين بخار آب سپس در سيكل توليد بخار آب سنتي مورد استفاده قرار مي گيرد.
● ژنراتور توربين بخار
ژنراتور توربين شامل تعدادي توربين بخار است كه به يكديگر و يك ژنراتور روي شفت مشترك متصل هستند. در يك انتها يك توربين فشار بالا وجود دارد. پس از آن يك توربين فشار متوسط، دو توربين فشار پائين و ژنراتور وجود دارند. ضمن اينكه بخار آب در سيستم حركت مي كند فشار و انرژي حرارتي خود را از دست مي دهد و منبسط مي شود.

دانلود نسخه PDF - نيروگاههائي سوخت فسيلي