کاردانی مکانیک تاسیسات حرارتی نیروگاه
مقدمه:
بر اساس مصوبه نهایی هیئت وزیران و همچنین هیئت مدیره شرکت توانیر در سال 55 برای رفع نیا ز برق در شبکه شمال خراسان بزرگ نیروگاه گازی شیروان در زمینی به مساحت 17654 متر مربع با زیر بنای ساختمانی تقریبی 4000 متر مربع و زیر بنای باسیسات حدود 1350متر مربع در ابتدای جاده شیروان به مشهد تاسیس شد
شروح احداث ساختمان در سال نیروگاه در سال 1358 و بخش تاسیسات در سال 1360 می باشد .این نیروگاه مشتمل بر شش واحد توربین گازی که چهار واحد آن از نوع آ ا گ ساخت کشور آلمان که از نیروگاه گازی ری منتقل شده است می باشد و دو واحد از نوع آلستومی که ساخت کشور فرانسه که از نیروگاه قائمشهر منتقل شده است می باشد.پرسنل امور تعمیرات اساسی برق خراسان که اکنون با نام نتن فعالیت دارد این واحد ها را به شیروان انتقال داده و نصب کردند
و تاسیس واحد های آ ا گ توسط خود مهندسین آ ا گ صورت گرفت که در سال 1361 به بهره برداری رسیدند و دو واحد دیگر آن در سال 1362 و 63 به بهره برداری رسیدند
تغذیه سوخت نیروگاه از لوله گازی که از سرخس به نکا کشیده شده است تامین می شود که در موارد اضطراری واحد ها از گازوئیل استفاده می کنند که برای تامین گازوئیل از دو مخزن به ظرفیت 5 میلیون لیتر که در نیروگاه موجود می باشد استفاده می گردد .
وجود کارخانه قند شیروان ا بزرگترین کارخانه های قند ایران و استان و کارخانه پتروشیمی و کارخانه سیمان و الیاف شیروان که از مصرف کننده های عمده نیروگاه می باشند باعث شده قسمت زیادی از برق تولیدی این نیروگاه برای چرخش چرخ صنعت به کار رود و همچنین به علت کشاورزی بودن منطقه و وجود چاه های عمیق که باید با برق کار کنند و با توجه به بعد مسافت شهرهای شمال خراسان با نیروگاه مشهد که افت ولتاژو تلفات فراوان انرژی به همراه دارد باعث شده که این نیروگاه از اهمیت خاصی برخوردار گردد.
علاوه بر موارد یاد شده در راستای اجرای طرح های زیر بنایی کشور در منطقه و احداث کارخانه های جدید جدید سیمان یادمان شیروان و پتروشیمی کانی و آلمونیوم وحید و مجتم عظیم فولاد اسفراین و کارخانجات ومعادن آلمونیای جاجرم که هر یک به تنهایی مصرف کننده عمده قابل توجه نیروی برق در استان به شمار می آیند می تواند دلیل قابل قبولی بر لزوم توسعه نیروگاه گازی شیروان باشد.
امید است که با توجه نیاز روز افزون مصرق برق در منطقه توسعه نیروگاه در برنامه آینده مد نظر قرار گیرد
سیستمهای CHP (سیستمهای ترکیبی قدرت و گرما ) :
در این سیستمها ،گرمای تلف شده درخروجی توربین در یک پروسه ی صنعتی استفاده می شود . در سیستمهای کوچکتر CHP، گرمای خروجی ممکن است مستقیما" در یک فرایند خشک کردن استفاده شده و یا در یک HRSG (سیستم تولید بخار از بازیافت گرما )مورد استفاده قرار گیرد . الکتریسته تولید شده در محل استفاده می گردد و مقادیر اضافی به شبکه صادر می شود . اکثر سیستمهای CHP معمولا" از سوخت گاز طبیعی استفاده می کنند .
ملاکهای کلیدی انتخاب این نوع نیروگاهها به ترتیب اهمیت بصورت زیر می باشد :
• راندمان حرارتی . از آنجایی که ممکن است فقط در بعضی از اوقات سال از گرمای تولید شده استفاده شود بنابراین راندمانCHP و سیکل ساده توربین گاز هر دو از اهمیت بسزایی برخوردار است .
• نسبت گرما به قدرت
• مقدار دمای گازهای خروجی در پرسه هایی که احتیاج به دمای بالا می باشد این مورد بسیار مهم می باشد .
• استارت و هزینه واحد ، زمان شتاب گرفتن ، وزن ، حجم ، گشتاور و سرعت
توربین های گازی که در این موارد استفاده می شود معمولا" کمتر از 3 مگاوات می باشند و از کمپرسورهای سانتریفوژ با نسبت فشار 8 الی 15 استفاده می شود . در این موارد دمای ورودی به توربین می تواند به مقادیر 1300 تا 1400 درجه کلوین هم برسد اما در سیستمهای بزرگ CHP از گرمای خروجی توربین صرفا" جهت بخار کردن آب استفاده می شود و بعد از آن برای سایر استفاده ها از قبیل صنایع کاغذ سازی و غیر بکار گرفته می شود . در این حالت معمولا" از کمپرسورهای محوری با نست فشار بین15 تا 25 استفاده می گردد .
در انواع پیشرفته این سیستمها دمای ورودی به توربین ها می تواند به 1450 تا 1550 درجه کلوین نیز برسد که در اینصورت از سیستمهای خنک کننده بر روی پره های اول توربین استفاده می شود .
کاربرد توربین گازی در تولید برق شبکه :
تا همین اواخر ، تمایل بر این بود که برق شبکه از تعداد کمی نیروگاههای بسیار بزرگ تهیه شود . اما هم اکنون سیستمهای توزیع بسیار انعطاف پذیر شده اند که عمدتا" بعلت قابلیت توربینهای گازی برای تولید قدرت در نیروگاههای کوچک می باشد .
الکتریسته در نیروگاه های محلی در سیستمهای CHP یا نیروگاههای فصلی تولید می شود و برقی که اضافه می آید وارد شبکه می شود .
بطور کلی تولید الکتریسته در نیروگاهها را می توان به 3 قسمت تقسیم کرد :
• واحد هایی که منحصرا" در هنگام حداکثر بار استفاده می شوند ومعمولا" کاربرد آنها حدود 10% کل سال می باشد و اکثرا" در اوقاتی از روز که مصرف الکتریسته بیشتر می باشد استفاده می گردند .
• نیروگاههایی که برای تولید بار پایه استفاده می شوند و بصورت مداوم تولید الکتریسته می نمایند و در 100% کل زمان سال استفاده می شوند .
• نیروگاههای فصلی که استفاده آنها حدود 30 تا 50 درصد مواقع سال می باشد .
این نیروگاهها برای تقاضای الکتریسته که بصورت فصلی پیش می آید تولید برق می کنند (مثلا" در نواحی سردسیر در هنگام زمستان که تقاضای برق برا ی مصارف گرمایش و روشنایی زیاد می شود .
معمولا"پارامتر های زیر بعنوان ملاک انتخاب یک نیروگاه برای تولید بار پایه می باشند:
راندمان حرارتی و قابلیت دسترسی مهمترین پارامتر می باشد .
هزینه واحد از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است همچنانکه سرمایه گذاری کلی هم اهمیت فراوان دارد . در ضمن زمان باز گرداندن سرمایه قبل از اینکه نیروگاه در خط تولید قرار گیرد نیز جزو پارامترهای با اهمیت می باشد .
هزینه الکتریسته یک فاکتور مهم در انتخاب نوع نیروگاه بوده که هزینه سوخت نیز با آن در پیوند می باشد . نیرو گاههای با سوخت ذغال ، مشتقات نفتی و نیروگاههای هسته ای همگی با نیروگاههای توربین گازی رقابت می کنند .
برای نیروگاههای بار پایه ،زمان راه اندازی و شتاب گرفتن تقریبا"بی اهمیت است. ولی برای نیروگاههایی که در زمان اوج مصرف استفاده می شوند ،زمان رسیدن به قدرت خروجی کامل بسیار مهم می باشد و راندمان حرارتی از اهمیت کمتری برخوردار است . این نیروگاهها معمولا"نیروگاههای توربین گازی می باشند زیرا که در این نیروگاهها هزینه واحد و زمان رسیدن به بار کامل خیلی کم تر از نیروگاههای دیگر مانند نیروگاه بخار می باشند .در سالهای اخیر استفاده از سیکلهای ترکیبی برای تولید بار پایه بسیار رایج شده است . این امر بعلت قابلیت دسترسی بالا به گازهای طبیعی و با هزینه قابل رقابت با سایر سوختها ، راندمان حرارتی بالاتر ، آلودگیهای کمتر و این حقیقت که این نیروگاهها با سرمایه گذاری ثابت کمتری ساخته می شوند انجام شده است . همه این پیشرفتها در سایه تکنولوژیهای جدیدی که در ساخت توربینهای گازی با راندمان حرارتی بالاتر و قدرت خروجی بیشتر و بویژه پیشرفتهایی که در زمینه طراحی مکانیکی قطعات با قابلیت (Combustor Outlet Temperature)COT بالاتر و تنش های حرارتی بالاتر بدست آمده است میسر شده است .
در کشورهایی که گاز طبیعی وجود ندارد ولی در عوض ذغال سنگ فراوان است نیروگاهای ذغال سوز به منظور تامین نیازهای آینده هنوز ساخته می شوند . اما در مورد نیروگاههای هسته ای مساله پیچیده تر می باشد و تا حدی به خط مشی و سیلست کشورهای سازنده نیز بستگی پیدا می کند .