تحقیق مولدهای بخار نیروگاههای برق و سوختهای فسیلی

بخشهایی از متن تحقیق

مولدهای بخار نیروگاه که در نیروگاههای تولید برق به کار می روند موضوع اصلی این تحقیق را تشکیل می دهند. مولدهای بخار نیروگاهی مدرن اساساً دو نوع هستند:

نوع استوانه ای لوله آبی زیر بحرانی

نوع یکبار گذر فوق بحرانی

واحدهای فوق بحرانی معمولاً در فشار MPa24 و بالاتر کار می کنند که بالاتر از فشار بحرانی آب Mpa 09-22 ، است. مولد بخار استوانه ای زیر بحرانی معمولاً در حدود Mpa 13 یا Mpa 18 کار می کند. بسیاری از مولدهای بخاری که در دهه 1970 و 1980 خریداری شده اند از نوع استوانه ای لوله آبی هستند که در Mpa 18 کار می کنند و بخار فوق گرم با دمای540 تولید می کنند و دارای یک یا دو مرحله بازگرمایش بخار هستند. این مولدها قابلیت سوزاندن زغال پودر شده و سوختهای نفتی را دارند، هر چند که سوختهای نفتی به علت افزایش قیمت و مشکلات مربوط به تامین آنها به تدریج کنار گذاشته می شوند. گاز طبیعی، هر چند که هنوز در برخی از نقاط دنیا در نیروگاهها مصرف می شود، با این همه به خاطر گرانی آن اکنون در ایالات متحده آمریکا بیشتر در مصارف خانگی مورد استفاده است. به هر حال، گاز طبیعی یک سوخت تمیز سوز و نسبتاً بدون آلودگی است. ظرفیت بخاردهی مولدهای بخار نیروگاهی مدرن بالاست، و مقدار آن از 125 تا 1250 می تواند تغییر کند. قدرت نیروگاهها نیز بین 125 تا 1300 مگاوات است.

از سوی دیگر، مولدهای بخار صنعتی آنهایی هستند که در شرکتهای صنعتی و موسسات دیگر کاربرد دارند و انواع مختلفی را شامل می شوند. این مولدها می توانند همانند مولدهای بخار نیروگاهی از نوع لوله آبی و با سوخت زغال پودر شده باشند، اگر چه در آنها از زغال کلوخه ای، نفت یا گاز طبیعی، و غالباً ترکیبی از آنها، و همچنین از زباله های شهری، انرژی پسماندهای پردازشی یا فرآورده های فرعی دیگر نیز می توان استفاده کرد. در برخی از آنها حتی از گرمایش الکتریکی استفاده می شود. برخی از نوع بازیابنده گرما هستند که در آنها از گرمای پسماند فرآیندهای صنعتی استفاده می شود این مولدها همچنین می توانند از نوع لوله آتشی باشند. مولدهای بخار صنعتی معمولاً بخار فوق گرم تولید نمی کنند، بلکه بخار اشباع یا حتی فقط آب گرم تولید می کنند ( در این صورت آنها را می توان مولد بخار نامید) کار این مولدها در فشارهای از چند کیلوپاسکال تا Mpa5/10 انجام می شود، و ظرفیت بخاردهی (یا آب گرم) آنها از کمتر از 1 تا125تغییر می کند.

مولدهای بخار با سوختهای فسیلی غالباً با توجه به برخی اجزا یا ویژگی هایشان به صورت زیر تقسیم بندی می شوند:

1 دیگهای لوله آتشی

2 دیگهای لوله آبی

3 دیگهای گردش طبیعی

4 دیگهای گردشی کنترل شده

5 دیگهای جریان یکبار گذر

6 دیگهای زیربحرانی

7 دیگهای فوق بحرانی

دیگ لوله آتشی

دیگهای لوله آتشی از اواخر قرن هیجدهم با اشکال اولیه گوناگونی برای تولید بخار جهت مصارف صنعتی مورد استفاده بوده اند. امروزه دیگر از این نوع دیگها در نیروگاههای بزرگ استفاده نمی شود. در این فصل، این نوع دیگ به دلایل تاریخی گنجانده می شود، در مقابل دیگهای لوله آبی مدرن مورد تاکید خواهند بود. دیگهای لوله آتشی هنوز در صنایع به کار می روند و در آنها بخار اشباع با فشار حداکثر Mpa 8/1 و ظرفیت 3/6 تولید می شود. هر چند که اندازه آنها بزرگتر شده است ولی طرح کلی آنها در طی 25 سال گذشته به طور چشمگیری تغییر نیافته است.

...

چرخه های توربین گازی و ترکیبی

استفاده از دماهای بالاتر

تا حالا باید به این واقعیت پی برده باشیم که برای دستیابی به بازده ها و قدرتهای بالاتر لازم است که دمای ورودی توربین گازی هر چه بیشتر باشد. بالا بودن دما به معنی بالا بودن نسبت فشار نیز هست ، چرا که نسبتهای فشار بهینه هم برای بازده و هم برای توان با افزایش دمای ورودی توربین افزایش می یابند. هزینه سرمایه گذاری واحدهای با نسبتهای فشار بالاتر بیشتر از واحدهای با نسبتهای فشار پایینتر است، در مقابل کاهش مصرف سوخت به سرعت این اختلاف هزینه سرمایه گذاری را باز می گرداند. مسئله دیگری که با دماهای بالاتر همراه است افزایش امکان خوردگی است که باید مورد توجه قرار گیرد. به طوری که قبلاً اشاره شد تحقیقاتی با این هدف در حال اجراست که بتوان دمای ورودی توربین را از مقادیر کنونی یعنی 1090 تا C ْ1260 به حدود C ْ1540 رساند.

چنین دماهایی بسیار بالاتر از دماهای معمول در توربینهای بخار مدرن است که در حدود 540 تا C ْ650 است. دماهایی که امروزه در توربینهای گازی متداول است آنها را برای مواردی مانند تامین بار قلّه و اگر توام با مبادله کن گرما باشد برای تامین بار دوره ای و گاهی تامین بار پایه مناسب می سازد. البته هنگامی که نیروگاه گازی در یک چرخه ترکیبی به کار می رود عملکردی قابل رقابت با عملکرد نیروگاه بخار پیدا می کند. دماهای بالاتری که ممکن است در آینده مورد استفاده قرار گیرد، توربین گازی را قادر خواهد کرد که به تنهایی قابل رقابت با نیروگاه بخار باشد.

مسائل مربوط به دماهای ورودی بالا را به روشهای متعددی می توان حل کرد. به طور کلی این روشها را می توان درتامین 1-مواد مناسب ، 2- خنک سازی مناسب، و 3-سوخت مناسب تقسیم بندی کرد.

...

فهرست مطالب :

مولدهای بخار با سوختهای فسیلی

دیگ لوله آتشین . 3

دیگ لوله آبی ( نمونه های اولیه ) . 5

دیگ لوله مستقیم6

دیگ لوله خمیده . 7

دیگ لوله آبی8

سوختها و احتراق

زغال سنگ . 12

آنتراسیت . 13

زغال سنگ قیری .. 14

زغال سنگ زیرقیری .. 14

زغال سنگ چوب گونه . 15

زغال سنگ نارس 15

تجزیه زغال سنگ.. 16

تجزیه مستقیم. 16

روش تجزیه کمی عناصر 17

ارزش گرمایی.. 18

سوخت اندازهای مکانیکی. 18

احتراق پودر زغال 21

ماشینهای خردکن.. 23

کوره های سیکلونی 26

توربینها

مقدمه.. 30

اصل ضربه.. 36

اصطکاک شاره.. 37

نشت. 37

اتلاف ناشی از رطوبت بخار.. 38

اتلاف ناشی از خروج بخار 40

اتلاف بر اثر انتقال گرما.. 41

اتلاف مکانیکی و الکتریکی.. 41

بازده طولی 42

سیستم چگالش آب تغذیه

مقدمه . 45

چگالنده های تماس مستقیم.. 46

چگالنده ی افشانه ای .. 47

چگالنده ی تک فشاره و چندفشاره . 50

اندازه و جنس لوله ها . 52

سیستم آبگردشی

برجهای خنک کن تر 54

برجهای خنک کن با جریان مکانیکی هوا 56

برجهای خنک کن با جریان طبیعی هوا.. 57

چرخه های توربین گازی و ترکیبی

استفاده از دماهای بالاتر . 62

مواد .. 63

خنک سازی.. 63

خنک سازی با هوا. 64

سوختها. 66

چرخه های ترکیبی کلیات.. 68