کاراموزی نیروگاه گازی شیروان-كارداني مكانيك ((تاسيسات حرارتي نيروگاه))
فهرست
مقدمه …………………………………………………………………………………..3
سيستمهاي CHP ……………………………………………………………………..4
كاربرد توربين گازي در توليد برق شبكه ……………………………………………….4
سيكلهاي تركيبي
مقدمه …………………………………………………………………………………..7
راندمان نيروگاه هاي سيكل تركيبي……………………………………………………..10
نیروگاه گازی
مقدمه……………………………………………………………………………………………..12
توربین گاز و نقش آن در تولید برق……………………………………………………………12
عوامل اقتصادی………………………………………………………………………………….17
عوامل بهره برداری……………………………………………………………………………..18
عوامل محیطی……………………………………………………………………………………18
اجزا و ساختمان توربین گاز…………………………………………………………………….19
مشخصات کلی توربین گاز: آ.ا.گ …………………………………………………………….24
ترک کنورتور(مبدل گشتاور)…………………………………………………………………..33
راچت هیدرولیکی……………………………………………………………………………….41
روغنکاری……………………………………………………………………………………….48
یاتاقانها……………………………………………………………………………………………49
یاتاقان تراست……………………………………………………………………………………50
توربین گازیv94.2 و اجزاء آن
روند انتقال تکنولوژی ساخت توربین گازی……………………………………………55
برنامه ساخت داخل…………………………………………………………………..58
توربین گازیv94.2…………………………………………………………………59
محفظه احتراق……………………………………………………………………….60
فیلتر سایکلونی……………………………………………………………………….61
محفظه فراگیر توربین ژنراتور …………………………………………………….61
سیستم کولر هوایی……………………………………………………………………62
پوشش عایق توربین………………………………………………………………….64
سیستم اطفاء حریق…………………………………………………………………..66
سیستم هوای خروجی………………………………………………………………..67
سیستم های کنترلی نیروگاه گازی (سیکل ترکیبی) شیروان………………………69
مقدمه:
بر اساس مصوبه نهايي هيئت وزيران و همچنين هيئت مديره شركت توانير در سال 55 براي رفع نيا ز برق در شبكه شمال خراسان بزرگ نيروگاه گازي شيروان در زميني به مساحت 17654 متر مربع با زير بناي ساختماني تقريبي 4000 متر مربع و زير بناي باسيسات حدود 1350متر مربع در ابتداي جاده شيروان به مشهد تاسيس شد
شروح احداث ساختمان در سال نيروگاه در سال 1358 و بخش تاسيسات در سال 1360 مي باشد .اين نيروگاه مشتمل بر شش واحد توربين گازي كه چهار واحد آن از نوع آ ا گ ساخت كشور آلمان كه از نيروگاه گازي ري منتقل شده است مي باشد و دو واحد از نوع آلستومي كه ساخت كشور فرانسه كه از نيروگاه قائمشهر منتقل شده است مي باشد.پرسنل امور تعميرات اساسي برق خراسان كه اكنون با نام نتن فعاليت دارد اين واحد ها را به شيروان انتقال داده و نصب كردند
و تاسيس واحد هاي آ ا گ توسط خود مهندسين آ ا گ صورت گرفت كه در سال 1361 به بهره برداري رسيدند و دو واحد ديگر آن در سال 1362 و 63 به بهره برداري رسيدند
تغذيه سوخت نيروگاه از لوله گازي كه از سرخس به نكا كشيده شده است تامين مي شود كه در موارد اضطراري واحد ها از گازوئيل استفاده مي كنند كه براي تامين گازوئيل از دو مخزن به ظرفيت 5 ميليون ليتر كه در نيروگاه موجود مي باشد استفاده مي گردد .
وجود كارخانه قند شيروان ا بزرگترين كارخانه هاي قند ايران و استان و كارخانه پتروشيمي و كارخانه سيمان و الياف شيروان كه از مصرف كننده هاي عمده نيروگاه مي باشند باعث شده قسمت زيادي از برق توليدي اين نيروگاه براي چرخش چرخ صنعت به كار رود و همچنين به علت كشاورزي بودن منطقه و وجود چاه هاي عميق كه بايد با برق كار كنند و با توجه به بعد مسافت شهرهاي شمال خراسان با نيروگاه مشهد كه افت ولتاژو تلفات فراوان انرژي به همراه دارد باعث شده كه اين نيروگاه از اهميت خاصي برخوردار گردد.
علاوه بر موارد ياد شده در راستاي اجراي طرح هاي زير بنايي كشور در منطقه و احداث كارخانه هاي جديد جديد سيمان يادمان شيروان و پتروشيمي كاني و آلمونيوم وحيد و مجتم عظيم فولاد اسفراين و كارخانجات ومعادن آلمونياي جاجرم كه هر يك به تنهايي مصرف كننده عمده قابل توجه نيروي برق در استان به شمار مي آيند مي تواند دليل قابل قبولي بر لزوم توسعه نيروگاه گازي شيروان باشد.
اميد است كه با توجه نياز روز افزون مصرق برق در منطقه توسعه نيروگاه در برنامه آينده مد نظر قرار گيرد
سيستمهاي CHP (سيستمهاي تركيبي قدرت و گرما ) :
در اين سيستمها ،گرماي تلف شده درخروجي توربين در يك پروسه ي صنعتي استفاده مي شود . در سيستمهاي كوچكتر CHP، گرماي خروجي ممكن است مستقيما” در يك فرايند خشك كردن استفاده شده و يا در يك HRSG (سيستم توليد بخار از بازيافت گرما )مورد استفاده قرار گيرد . الكتريسته توليد شده در محل استفاده مي گردد و مقادير اضافي به شبكه صادر مي شود . اكثر سيستمهاي CHP معمولا” از سوخت گاز طبيعي استفاده مي كنند .
ملاكهاي كليدي انتخاب اين نوع نيروگاهها به ترتيب اهميت بصورت زير مي باشد :
- راندمان حرارتي . از آنجايي كه ممكن است فقط در بعضي از اوقات سال از گرماي توليد شده استفاده شود بنابراين راندمانCHP و سيكل ساده توربين گاز هر دو از اهميت بسزايي برخوردار است .
- نسبت گرما به قدرت
- مقدار دماي گازهاي خروجي در پرسه هايي كه احتياج به دماي بالا مي باشد اين مورد بسيار مهم مي باشد .
- استارت و هزينه واحد ، زمان شتاب گرفتن ، وزن ، حجم ، گشتاور و سرعت
توربين هاي گازي كه در اين موارد استفاده مي شود معمولا” كمتر از 3 مگاوات مي باشند و از كمپرسورهاي سانتريفوژ با نسبت فشار 8 الي 15 استفاده مي شود . در اين موارد دماي ورودي به توربين مي تواند به مقادير 1300 تا 1400 درجه كلوين هم برسد اما در سيستمهاي بزرگ CHP از گرماي خروجي توربين صرفا” جهت بخار كردن آب استفاده مي شود و بعد از آن براي ساير استفاده ها از قبيل صنايع كاغذ سازي و غير بكار گرفته مي شود . در اين حالت معمولا” از كمپرسورهاي محوري با نست فشار بين15 تا 25 استفاده مي گردد .
در انواع پيشرفته اين سيستمها دماي ورودي به توربين ها مي تواند به 1450 تا 1550 درجه كلوين نيز برسد كه در اينصورت از سيستمهاي خنك كننده بر روي پره هاي اول توربين استفاده مي شود .
كاربرد توربين گازي در توليد برق شبكه :
تا همين اواخر ، تمايل بر اين بود كه برق شبكه از تعداد كمي نيروگاههاي بسيار بزرگ تهيه شود . اما هم اكنون سيستمهاي توزيع بسيار انعطاف پذير شده اند كه عمدتا” بعلت قابليت توربينهاي گازي براي توليد قدرت در نيروگاههاي كوچك مي باشد .
الكتريسته در نيروگاههاي محلي در سيستمهاي CHP يا نيروگاههاي فصلي توليد مي شود و برقي كه اضافه مي آيد وارد شبكه مي شود .
بطور كلي توليد الكتريسته در نيروگاهها را مي توان به 3 قسمت تقسيم كرد :
- واحد هايي كه منحصرا” در هنگام حداكثر بار استفاده مي شوند ومعمولا” كاربرد آنها حدود 10% كل سال مي باشد و اكثرا” در اوقاتي از روز كه مصرف الكتريسته بيشتر مي باشد استفاده مي گردند .
- نيروگاههايي كه براي توليد بار پايه استفاده مي شوند و بصورت مداوم توليد الكتريسته مي نمايند و در 100% كل زمان سال استفاده مي شوند .
- نيروگاههاي فصلي كه استفاده آنها حدود 30 تا 50 درصد مواقع سال مي باشد .
اين نيروگاهها براي تقاضاي الكتريسته كه بصورت فصلي پيش مي آيد توليد برق مي كنند (مثلا” در نواحي سردسير در هنگام زمستان كه تقاضاي برق برا ي مصارف گرمايش و روشنايي زياد مي شود .
معمولا”پارامتر هاي زير بعنوان ملاك انتخاب يك نيروگاه براي توليد بار پايه مي باشند:
- راندمان حرارتي و قابليت دسترسي مهمترين پارامتر مي باشد .
- هزينه واحد از اهميت بسيار بالايي برخوردار است همچنانكه سرمايه گذاري كلي هم اهميت فراوان دارد . در ضمن زمان باز گرداندن سرمايه قبل از اينكه نيروگاه در خط توليد قرار گيرد نيز جزو پارامترهاي با اهميت مي باشد .
- هزينه الكتريسته يك فاكتور مهم در انتخاب نوع نيروگاه بوده كه هزينه سوخت نيز با آن در پيوند مي باشد . نيرو گاههاي با سوخت ذغال ، مشتقات نفتي و نيروگاههاي هسته اي همگي با نيروگاههاي توربين گازي رقابت مي كنند .
براي نيروگاههاي بار پايه ،زمان راه اندازي و شتاب گرفتن تقريبا”بي اهميت است. ولي براي نيروگاههايي كه در زمان اوج مصرف استفاده مي شوند ،زمان رسيدن به قدرت خروجي كامل بسيار مهم مي باشد و راندمان حرارتي از اهميت كمتري برخوردار است . اين نيروگاهها معمولا”نيروگاههاي توربين گازي مي باشند زيرا كه در اين نيروگاهها هزينه واحد و زمان رسيدن به بار كامل خيلي كم تر از نيروگاههاي ديگر مانند نيروگاه بخار مي باشند .در سالهاي اخير استفاده از سيكلهاي تركيبي براي توليد بار پايه بسيار رايج شده است . اين امر بعلت قابليت دسترسي بالا به گازهاي طبيعي و با هزينه قابل رقابت با ساير سوختها ، راندمان حرارتي بالاتر ، آلودگيهاي كمتر و اين حقيقت كه اين نيروگاهها با سرمايه گذاري ثابت كمتري ساخته مي شوند انجام شده است . همه اين پيشرفتها در سايه تكنولوژيهاي جديدي كه در ساخت توربينهاي گازي با راندمان حرارتي بالاتر و قدرت خروجي بيشتر و بويژه پيشرفتهايي كه در زمينه طراحي مكانيكي قطعات با قابليت (Combustor Outlet Temperature)COT بالاتر و تنش هاي حرارتي بالاتر بدست آمده است ميسر شده است .
در كشورهايي كه گاز طبيعي وجود ندارد ولي در عوض ذغال سنگ فراوان است نيروگاهاي ذغال سوز به منظور تامين نيازهاي آينده هنوز ساخته مي شوند . اما در مورد نيروگاههاي هسته اي مساله پيچيده تر مي باشد و تا حدي به خط مشي و سيلست كشورهاي سازنده نيز بستگي پيدا مي كند .
در جدول زیر انواع سيستمهاي توليد نيرو و با كاربرد آنها نشان داده شده است .
سيكل هاي تركيبي
مقدمه :
در ابتدا به معرفي 3نوع از سيكل هاي تركيبي (گازي- بخاري ) كه بيشتر مورد استفاده مي باشد مي پردازيم :
- سيستمهايي كه از HRSG بدون احتراق ثانويه استفاده مي كنند .
- سيستمهايي كه از HRSG همراه با احتراق مكمل يا اضافي استفاده مي كنند.
- سيستمهايي كه بعد از خروجي توربين گاز از يك احتراق كامل استفاده مي كنند .
در نوع اول گازهايي كه از اگزوز توربين گازي خارج مي شود بدون استفاده از احتراق و سوخت ديگري براي ايجاد بخار آب به كار گرفته مي شود . انتقال گرما از گاز به آب در HRSG انجام مي گيرد . در شكل (1)نمودار دما – آنتروپي اين سيكل نشان داده شده است . از آنجايي كه مقداري گرما در اين سيستم تلف مي شود ، راندمان ايده آل براي اين نيروگاه بدست نخواهد آمد . يك نمونه واقعي از اين نوع سيكل هم در شكل (2) نمايش داده شده است .
گازهاي خروجي از توربين گاز داراي مقاديري هواي اضافي مي باشند . زيرا كه از بابت ملاحظات متالورژيكي با پايين آوردن دماي احتراق ، پروسه احتراق بايد ملايم تر گردد.
در نوع دوم از سيكلهاي تركيبي ذكر شده اين هواي اضافي دوباره در يك عمل احتراق ديگر شركت كرده و دماي بخار را بالاتر مي برد. در اين سيكل محصولات احتراق ابتدا در پيش گرمكن و تبخير كننده مورد استفاده قرار گرفته و سپس براي تشكيل بخار ما فوق گرم در عمل احتراق شركت مي كنند . نمودار دما – انتروپي در اين حالت در شكل (3) مشخص است . يك نمونه واقعي از اين سيكل نيز كه در كرنوبرگ استراليا واقع مي باشد در شكل (4) نشان داده شده است . راندمان اين سيكلها معمولا نسبت به نوع اول كمتر است .
کاراموزی نیروگاه گازی شیروان