آشنایی نیروگاه‌های بخار و بهره برداری آن +دانلود

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: نگهداری درست و مناسب از یک سیستم، عامل مؤثری است در افزایش عمر آن و اثر به سزائی در گرفتن بهره اقتصادی‌تر از آن دارد. عمده مواردیکه در بهره برداری صحیح پرسه دخیل می‌باشند عبارتند از: اشراف کامل و آگاهی وافر بر اصول و نحوه عملکرد سیستم و چگونگی کار با آن، نظارت دقیق و بی وقفه بر عملکرد آن، پیش بینی زمان لازم برای سرویس و تعویض قطعاتی که مدت زمان کارکرد آن‌ها محدود بوده و در صورت عدم تعویض آن قطعات یا سرویس بموقع دستگاهها، آسیب‌های جبران ناپذیری ممکن است بر پیکره سیستم وارد آید و نهایتاً رعایت نظمی وسواس گونه و کاری دلسوزانه در جهت حفظ سرمایه‌های مملکت اسلامی و مردم مسلمان. چه بسا بزرگترین صدمه‌های احتمالی ناشی از عدم آگاهی از نحوه کار دستگاه‌ها و یا نادیده گرفتن اصولیکه لازمه عملکرد صحیح آن هستند، میباشند.

شخص بهره بردار بایست اطلاع کافی از چگونگی کار سیستم داشته باشد و تک تک پارامتر‌های آن را زیر نظر داشته باشد و در موقع مقرر به قسمت‌های مربوطه سرکشی نماید و در صورت بروز اشکال سریعاً آن قسمت را از سرویس خارج نماید تا علت ایجاد عیب مشخص و از آسیب بیشتر جلوگیری شود. امروزه در راستای بهره برداری مؤثر از نیروگاه‌ها اکثر پارامتر‌های اصلی توسط میکروپروسور کنترل می‌شوند و کمک شایانی به مسئولین می‌نماید تا بتوانند شرائط مطلوبتری برای کار نیروگاه‌ها فراهم آورند.

مروری بر سیکل‌های اصلی واحد تولید بخار

اساس کار نیروگاه‌های بخار بدین ترتیب است که بخار تولید شده در دیگ بخار به طرف توربین هدایت، و پس از به دوران آوردن محور توربین به داخل کندانسوز کشیده شده و توسط آب خشک کن تقطیر و به صورت آب مقطر در می‌آید. در اثر چرخش محور ژنراتور که به محور توربین متصل است، در سیم پیچ‌های استاتور ژنراتور الکتریسته القاء و از آن جریان کشیده می‌شود.


سیکل ترمودینامیکی آب و بخار

دیگ بخار نیروگاه‌ها از یک سری لوله دیواره‌ای تشکیل شده که مجموعاً بصورت یک مکعب مستطیل می‌باشند. سوخت و هوا از طریق جند مشعل به این محوطه وارد و با مشتعل شدن سوخت، آب داخل لوله‌های دیواره‌ای گرم و به بخار تبدیل می‌شود، بخار حاصله پس از عبور از لوله‌های سوپرهیتر که در محوطه دیگ و در معرض حرارت قرار دارد به صورت بخار اشباع و فوق اشباع در آمده و به طرف توربین جهت انجام کار (چرخش محور توربین) هدایت می‌شود.

بخاریکه انرژی خود را روی پره‌های توربین از دست داده است و به آن بخار مرحه گویند، از آخرین قسمت توربین خارج و به داخل کندانسوز کشیده می‌شود، این بخار به واسطه برخورد با لوله‌های سرد شده توسط آب خشک کن تقطیر می‌شود و در محفظه‌ای به نام چاهک داغ و جمع و از آنجا توسط پمپ تغذیه به دیگ بخار برگردانده می‌شود این حلقه تشکیل یک سیکل بسته را می‌دهد.



در توربین‌های بزرگ اگر اجازه بدهیم بخار تا انتهای توربین انیساط پیدا کند، در طبقات آخر توربین قطرات آب ظاهر می‌گردد. برای جلوگیری از این عمل بخار پس از عبور از قسمت فشار قوی توربین دوباره به دیگ بخار برگردانده می‌شود و در لوله‌های ری هیت درجه حرارت آن به مقدار قبل می‌رسد و سپس وارد قسمت‌های فشار متوسط و فشار ضعیف توربین می‌گردد.

در نیروگاه‌های بزرگ بخار برای بالا بردن راندمان حرارتی از حرارت دود خروجی استفاده برده می‌شود به این صورت که آب در بدو ورود به دیگ بخار وارد لوله‌های اکونومایزر می‌شود که این لوله‌ها در مسیر دود خروجی قرار دارند و حرارت دود را جذب می‌نمایند. این کار باعث صرفه جویی در مصرف سوحت و جلوگیری از ورود آب سرد به دیگ بخار می‌گردد.

به منظور رساندن درجه حرارت آب تغذیه به حد مطلوب برای ورود به بویلر، بخار از محل‌های بخصوصی از توربین، زیرکش شده و به هیتر‌های آب تغذیه فرستاده می‌شود. این عمل سبب گرم شدن آب تغذیه می‌گردد. اگر هیتر قبل از پمپ تغذیه قرار گرفته باشد هیتر فشار ضعیف و اگر پس از پمپ باشد هیتر فشار قوی گویند. معمولاً وقتی جند هیتر در مسیر آب قرار میگیرد مقداری افت فشار در مسیر اصلی بوجود می‌آید و بدین جهت وجود پمپ بعد از کندانسوز یا قبل از هیتر‌های فشار ضعیف لازم می‌باشد این پمپ که کندانسه پمپ نامیده می‌شود آب تغذیه را از کندانسوز گرفته و به طرف پمپ تغذیه اصلی می‌فرستد. کندانسه پمپ می‌تواند دارای دو مرحله باشد یکی پس از کندانسوز و دیگری در بین هیتر‌های فشار ضعیف یا بعد از آنها.

وجود هوا و اکسیژن در آب باعث خوردگی در مسیر لوله‌های آب میگردد و این گاز‌ها باید قبل از رسیدن به دیگ بخار خارج گردد. گاززدائی توسط دیاراتور یا دی گازر انجام می‌شود، علاوه بر این دیاراتور وظیفه تانک ذخیره پمپ‌های تغذیه را نیز به عهده دارد که، چون این پمپ‌ها از اهمیت زیادی برخوردارند برای جلوگیری از آسیب رسیدن به آن‌ها و ایجاد فشار مکش مورد نیاز دیاراتور در ارتفاع بالاتری قرار داده می‌شود.

در برخی از نیروگاه‌ها به لحاظ مسائل تکنولوژیکی آن‌ها از یک مسیر بای پاس برای توربین استفاده می‌گردد. سیستم بای پاس فشار قوی لوله اصلی بخار را قبل از توربین فشار قوی به لوله ری هیت سرد (خروجی از توربین HP) متصل می‌نماید. این سیستم که دارای یک شیرفشارشکن همراه با اسپری آب می‌باشد، فشار و – درجه حرارت بخار اصلی را به شرائط بعد از توربین HP می‌رساند. در مواردی مانند راه اندازی یا در مواقعی که اشکالی برای توربین بوجود آید و نمی‌توان بخار را وارد توربین کرد از این مسیر بای پاس استفاده شده و بخار به توربین فشار قوی وارد نمی‌گردد. پس از عبور بخار از ریهیت دوباره توسط یک لوله بای پاس دیگر که فشار ضعیف می‌باشد بدون آنکه وارد توربین IP و LP شود به کندانسوز فرستاده می‌شود. در برخی دیگر از نیروگاه‌ها مسیر بای پاس مستقیماً به کندانسوز می‌رود.

علاوه بر آنکه آب ورودی به دیگ بخار تصفیه شیمیائی می‌شود در اغلب مواقع در مسیر سیکل نیز سیستم تصفیه کمکی دیگری در نظر گرفته می‌شود. این سیستم پالیشینگ پلنت نامیده می‌شود که البته با ساختار تصفیه خانه اصلی تا اندازه‌ای متفاوت می‌باشد.



سیکل ترمودینامیکی آب و بخار در بویلر‌های بدون درام

در بویلر‌های یک طرفه یا بدون درام آب پس از گذشت از اکونومایزر و دریافت حرارت دود خروجی وارد قسمت اواپراسیون یا لوله‌های دیواره‌ای شده و انرژی حرارتی را توسط شعله دریافت می‌کند و پس از تبدیل به بخار به قسمت سوپرهیتر‌ها هدایت می‌شود.

در ابتدای راه اندازی بویلر که درجه حرارت پائین است و در قسمت آخر لوله‌های دیواره‌ای مخلوط آب و بخار وجود دارد وجود یک جدا کننده آب و بخار و یا مسیری برای گردش مجدد لازم می‌باشد. در بعضی سیستم‌های مخلوط آب و بخار وارد سپریتور یا جدا کننده‌ها شده و بخار آن وارد سوپرهیتر‌ها و آب وارد تانک ذخیره و سپس وارد سیکل آب می‌شود. در بعضی سیستم‌های دیگر آب توسط پمپ گردش دهنده آب دوباره به قسمت اواپراتور هدایت می‌شود این عمل تا بالا رفتن درجـه حرارت و فشار ادامه پیدا می‌کند و وقتی شرائط به وضعیت کار عادی رسید این سیستم‌ها از مدار خارج شده و بخار مستقیماً وارد سوپرهیتر‌ها می‌گردد و پس از کنترل درجه حرارت وارد توربین می‌گردد.






 سیکل ترمودینامیکی آب و بخار در بویلر درام دار.

درام دو وظیفه اصلی به عهده دارد یکی عمل نمودن به عنوان یک نانک ذخیره و دیگری تقسیم آب و بخار. آب خروجی از اکونومایزر وارد درام می‌شود، در بویلر‌های فشار پائین در اثر اختلاف دانسیته آب و بخار، آب توسط لوله‌های پائین آورنده به زیر بویلر هدایت می‌شود و در بویلر‌های فشار قوی توسط پمپ گردش دهنده آب به زیر بویلر هدایت شده و وارد لوله‌های دیواره‌ای می‌شود. در این بخش قسمت اعظم انرژی حرارتی را توسط مشعله دریافت کرده و دوباره وارد درام می‌شود. در درام کار تقسیم آب و بخار انجام شده و بخار به قسمت سوپرهیتر‌ها هدایت می‌شود و آب باقیمانده دوباره توسط پمپ به گردش در می‌آید.




سیکل سوخت

سیستم سوخت رسانی دیگ‌های بخار به نحوی طراحی شده که در اکثر موارد می‌توان از مازوت و گاز طبیعی به عنوان سوخت اصلی دیگ استفاده نمود و گازوئیل را به عنوان سوخت راه انداز مورد استفاده قرار داد. ذکر این نکته ضروریست که مسیر‌های سوخت رسانی نیروگاه‌ها با یکدیگر یکسان نبوده و وجوه متمایز زیادی دارند ولی اساس کار آن‌ها یکسان بوده و تجهیزات اصلی که در هر مسیر به کار رفته اند تقریباً با یکدیگر مشابهت دارند.

سوخت مایع معمولاً بوسیله تانکر نفتکش و یا در بعضی موارد بوسیله خط لوله به نیروگاه منتقل می‌شود. برای ذخیره سوخت مایع دو روش معمول است:

۱- سوخت مستقیماً از تانکر به طرف تانک ذخیره پمپ شده و در آنجا جمع آوری می‌شود.

۲- ابتدا سوخت به یک مخزن زیرزمینی هدایت شده و سپس از آنجا به طرف تانک ذخیره پمپ می‌شود و به سمت تانک مصرف روزانه هدایت میگردد.

در خروجی تانک مصرف روزانه معمولاً دو عدد فیلتر و دو عدد پمپ به صورت موازی نصب می‌شوند تا یکی به صورت رزرو عمل نموده و دیگری در حال کار باشد این دو پمپ به پمپ‌های اصلی سوخت معروف هستند و عمدتاً از نوع پیچی می‌باشند. با توجه به چسبندگی زیاد مازوت در دمای محیط، لازم است درجه حرارت آن را به میزان مشخصی افزایش داده و در آن درجه حرارت ثابت نگه داشته شود تا جریان یافتن آن امکان پذیر باشد (این عمل در مناطق سردسیر ممکن است برای گازوئیل نیز انجام شود).

سوخت پس از خروج از پمپ وارد هدر ورودی گرمکن بخاری میگردد. روی این هدر یک مسیر برگشت به تانک وجود دارد که در مسیر راه آن یک شیر کنترل فشار قرار داده شده است. این شیرکنترل فشار همواره سعی می‌نماید فشار خط را ثابت نگه دارد به این ترتیب که چنانچه فشار از حد معینی زیادتر شده این شیر مسیر برگشت سوخت را باز می‌نماید و سوخت را به طرف تانک هدایت میکند. سوخت پس از ترک هدر، وارد گرمکن بخاری می‌گردد. درجه حرارت سوخت در خروجی گرمکن مازوت به مقدار تعیین شده می‌رسد. میزان دقیق این درجه حرارت به غلظت سوخت و ساختمان مشعل بستگی دارد و لذا مقدار آن در نیروگاه‌های مختلف با یکدیگر متفاوت است.

پس ازگرم شدن و عبور از فیلتر‌ها سوخت وارد شیر کنترل دربی می‌شود وظیفه این شیر، کنترل مقدار سوخت ورودی به بویلر بر اساس بار بویلر است. پس از این شیر هدر کلیه مشعل‌ها قرار دارد این هدر به نحوی طراحی شده است که سوخت می‌تواند بدون وارد شدن در مشعل‌ها در کلیه طبقات بویلر که مشعل‌ها در آن قرار دارند به جریان در آمده و سپس از طریق مسیر ری سیرکوله به تانک هدایت گردد. در سر راه برگشت سوخت (از هدر مشعل‌ها به تانک) یک شیر ساده قطع و وصل وجود دارد تا به کمک آن بتوان سوخت را به تانک برگشت داده و یا در بویلر مصرف نمود البته در بعضی از مسیر‌های سوخت رسانی به جای این شیر قطع و وصل شیرکنترل کننده اصلی دربی سوخت قرار گرفته و به این ترتیب فشار هدر سوخت و همچنین دبی آن کنترل می‌گردد.

پس از آنکه پارامتر‌های مختلف سوخت کنترل گردیدند سوخت به هدر مشعل‌ها هدایت میگردد در سر راه هر مشعل یک شیر دستی قطع و وصل که به صورت اتوماتیک و یا گرفتن فرمان از اطاق فرمان عمل می‌نماید قرار داشته که جریان سوخت را به طرف مشعل هدایت نموده و یا آنرا قطع می‌نماید.

سوخت گاز نیروگاه توسط خط لوله گاز که معمولاً از خط لوله سراسری گاز منشعب می‌شود تاًمین می‌گردد. قبل از تحویل گاز به نیروگاه معمولاً یک ایستگاه تقلیل فشار گاز وجود دارد که فشار گاز را به حد معینی تقلیل می‌دهد. گاز پس از عبور از این ایستگاه وارد خط گار داخلی نیروگاه میشود. طبیعی است برای مصرف این گاز در بویلر لازم است فشار آن باز هم افت نماید. بنابراین گاز بار دیگر وارد ایستگاه تقلیل فشار که در داخل محوطه نیروگاه و معمولاً در نزدیگی واحد قرار داده شده، میشود و فشار آن به میزان قابل توجهی افت نموده و بدین ترتیب جهت اشتعال در بویلر آماده میشود. میزان افت فشار در این ایستگاه بستگی به طول مسیر (بین ایستگاه گاز و مشعلها) و همچنین ساختمان مشعل‌های گاز سوز دارد. این ایستگاه دارای دو یا سه خط موازی بوده که همیشه یک خط به صورت رزرو بوده و دو خط دیگر در سرویس هستند.

پس از ایستگاه افت فشار یک اریفیس دبی گاز را اندازه گیری می‌نماید و یک شیر قطع کننده وظیفه کنترل فشار خط و قطع جریان گاز در مواقعی که فشار خط از حد تعیین شده بیشتر یا کمترشود را به عهده دارد

شیر اصلی کنتر دبی گاز پس از این شیر قرار داده شده است، این شیر مقدار گازی را که لازم است برای سوخت مصرف شود را با توجه به بار بویلر به طرف مشعل‌ها هدایت می‌نماید. پس از این شیر، گاز به طرف هدر مشعل‌ها هدایت میگردد. قبل از هر مشعل علاوه بر یک والودستی دو عدد شیر قطع کننده وجود دارند که برای بهره برداری از مشعل‌ها با هم باز شده و در زمان خاموش شدن مشعل‌ها با هم بسته شده و جریان گاز بداخل کوره را متوقف می‌سازد. نصب دو عدد شیر مشابه هم در کنار یکدیگر فقط به لحاظ رعایت ایمنی بیشتر می‌باشد. بین این دو شیر یک شیر تخلیه دیگر وجود دارد که نحوه کار آن برعکس این دو شیر بوده و در زمان بسته بودن آن‌ها از نشتی گاز به محوطه احتراق جلوگیری می‌نماید.


سیکل هوا و دود

هوای محیط توسط فن‌های اصلی مکیده شده، وارد گرمکن‌های بخاری می‌گردد. در داخل گرمکن‌ها حرارت لازم را کسب نموده و سپس از ژنگستورم عبور داده می‌شود. پس از آن هوای مشعل‌ها از دریچه‌های کنترل گذشته و در عمل احتراق شرکت می‌جود. دود حاصل از احتراق کوره را ترک نموده، قسمتی از آن توسط فن گردش دهنده مجدداً وارد کوره می‌گردد و بقیه آن وارد ژونگستروم می‌گردد. صفحات فلزی ژونگستروم حرارت خود را از دود عبوری دریافت نموده و در نیمه دوم چرخش این حرارت را به هوا منتقل می‌سازد. دود خروجی پس از طی دو کانال از طریق دودکش به محیط بیرون فرستاده می‌شود.

لازم به ذکر است در کوره هائی که تحت خلاء کار می‌کنند دود توسط یک فن مکیده شده و به طرف دودکش روانه می‌گردد.

برای دانلود فایل کامل روی لینک زیر کلیک نمایید: