دانلود مقاله آشنایی با نیروگاه حرارتی و اجزاء مختلف آن

بخشی از مقاله

مقدمه:

با توجه به روند رو به رشد صنايع و لزوم استفاده از نيروي برق در كشورهاي جهان , كسترش نيروگاهها در دستور
كار اجرايي كشورهاي مختلف قرار گرفته است و اين امر به توسعه و گسترش نيروگاه هاي و پيشرفت هاي چشم گيري در زمينه فن آوري نيروگاهي منجر شده است .
از آنجا كه مهمترين عامل توليد انرژي الكتريكي تبديل سوخت هاي فسيلي و گازي به انرژي الكتريكي ميباشد
مي باشد لذا احتراق در نيروگاه هاي حرارتي و به همراه آن آلودگي هوا مهمترين مسأله قابل توجه خواهد بود .
توجه خاص به فرآيند احتراق از چند ديدگاه قابل ملاحظه است:

بهينه سازي مصرف سوخت و حداكثر استفاده از انرژي سوخت و كاهش هزينه ها .
كاهش آلاينده هاي زيست محيطي حاصل از احتراق كه به صورت محصولات احتراق از دودكش نيروگاه ها خارج مي شوند.
لزوم دستيابي به دماهاي بالا و پايداري احتراق با توجه به حساسيت شبكه قدرت

آشنايي با نيروگاه حرارتي و اجزاء مختلف آن :

بويــلر

 بويلر در نيروگاه وظيفه تامين بخار جهت چرخش توربين را به عهده دارد و در اصل مانند يك ديگ بخارمي باشدبا اين تفاوت كه در داخل بويلر و در امتداد ديواره هاي آن لوله هاي متعددي قرار گرفته اند و آب پس از ورود به بويلر در قسمت بالايي آن وارد محفظه اي به نام درام شده و سپس از آنجا واز سمت پائين بويلر وارد لوله هاي بويلر (Water Wall )مي گرددو در آنجادر اثر حرارتي كه ناشي از سوختن مشعلهاي داخل بويلر كه در سه رديف و در دو طرف ديواره هاي بويلر قرار دارند مي باشد آب به بخار تبديل شده و مجدداً وارد درام مي گردد و در درام آب و بخار از يكديگر جدا شده وآب مجدداً وارد لوله هاي بويلر و بخار وارد لوله هاي

ديگري به نام سوپر هيتر مي گردد كه كار داغتر كردن بخار و رساندن دماي بخار به 540درجه سانتيگراد را به عهده دارند و سپس بخار داغ پس از رسيدن به دماي 540 درجه سانتيگراد وارد توربين مي گردد,بويلر نيروگاه شازند به طور كلي از نوع درام دار و تحت فشار مي باشد كه قادر است هم با سوخت گاز طبيعي و هم با سوخت مازوت كار كندو بخار با دماي 540 درجه سانتيگراد و فشار 167Bar بويلر را ترك مي كند.

 درنيروگاه هاي برق فسيلي و نيز نيروگاه هاي هسته اي از مولدهاي بخار استفاده مي شود در مولد هاي بخار بسيار پيشرفته بخار فوق گرم فشار بالا (mpa5/16 تا mpa 24) توليد مي شود و دراين ميان مولد هاي بخار مورد استفاده در راكتورهاي آب تحت فشار كه در آنها بخار اشباع فشار پايين mpa7 توليد مي گردد موردي استثنايي مي باشد در همه اين موارد از بخار آب بعنوان سيال كاري چرخه رانكين استفاده مي شود امروز در جهان مولدهاي بخار بزرگترين منبع تأمين انرژي براي نيروگاه ها بشمار مي روند .

 اجزاء اصلي مولد بخار عبارتند از:
 1- ديگ
 2- اكونومايزر
 3- سوپرهيتر
 4- ري هيتر
 5- ژنگستروم
 6- درام

 و افزون به اينها مولد بخار داراي دستگاه هاي كمكي مختلفي مانند مشعلها ، دمنده ها ، دودكش و . . . مي باشد .
 مولدهاي بخار از جهات گوناگون تقسيم بندي مي شوند و بعنوان مثال مي توان آنها را به انواع صنعتي ، نيروگاهي و از جهت ديگر بعنوان درام دار و بدون درام و . . . تقسيم بندي نمود .

 در بخش زير به شرخ تك تك اجزاء مولد هاي بخار (بويلر) و انواع آنها پرداخته مي شود :
 ديگ بخار
 ديگ بخار به قسمتي از مولد بخار گفته مي شود كه در آن مايع اشباع به بخار اشباع تبديل مي شودو از لحاظ فيزيكي به دشواري مي توان اكونومايزر را از ديگ بخار جدا نمود .
 مولد هاي بخار را مي توان به نوع نيروگاهي و صنعتي تقسيم نمود كه به توضيح كلي آنها پرداخته مي شود .
 مولدهاي بخار نيروگاهي مدرن اساساً دو نوع هستند :
 1 - نوع درام دار لوله آبي زير بحراني

 2- نوع يكبار گذر فوق بحراني (Once Through).
 واحدهاي فوق العاده بحراني معمولاً در فشار mpa24 كار مي كنند كه بالاتر از فشار بحراني آب ،mpa 9/22 است . مولد بخار درام دار زير بحراني معمولاً در حدود mpa13 اليmpa 18كار مي كند و بخار فوق گرم با دماي 540 درجه سانتيگراد توليد مي كنند و داراي يك يا دو مرحله بازگرمايش بخار هستند . ظرفيت بخار دهي مولدهاي بخار نيروگاهي مدرن بالاست و مقدار آن از 125 تاkg/s 1250 ميتواند تغيير كند .

 از سوي ديگر مولدهاي بخار صنعتي آنها هستند كه در شركت هاي صنعتي و موسسات ديگر كاربرد دارند و انواع مختلفي را شامل مي شوند . اين مولدها مي توانند از نوع لوله آتشي باشند مولدهاي بخار صنعتي معمولاً بخار سوپرهيتر توليد نمي كنند بلكه بخار اشباع يا حتي آب گرم توليد مي كنند اين مولدها در فشارهاي از چند كيلوپاسكال تا mpa 5/15 كار مي كنند و ظرفيت بخاردهي (با آب گرم ) آنها از كمتر از 1 تا 125 kg/s ميباشد . مولدهاي بخار با سوخت هاي فسيلي غالباً با توجه به برخي از اجزاء و ويژگيهايشان به صورت زير تقسيم بندي مي شوند :

 ديگهاي لوله آتشي
 ديگهاي لوله آبي
 ديگهاي گردش طبيعي
 ديگهاي گردش كنترل شده
 ديگهاي جريان يكبار گذر

 ديگهاي زير بحراني
 ديگهاي فوق بحراني
 ديگهاي لوله آتشي

 ديگهاي لوله آتشي از اواخر قرن هجدهم جهت مصارف صنعتي مورد استفاده بوده است و امروزه ديگر از اين نوع ديگها در نيروگاه هاي بزرگ استفاده نمي شود در آنها بخار اشباع با فشار حداكثرmpa 8/1 و ظرفيت

kg/s 3/6 توليد مي شود .
 ديگ لوله آتشي شكل خاصي از ديگ نوع پوسته اي است .ديگ نوع پوستي عبارت است از ظرف يا پوسته بسته و معمولاًً‌ استوانه اي كه محتوي آب است و بخشي از پوسته , مثلاً قسمت پائيني آن ، بطور ساده در معرض گرماي شعله يا گازهاي حاصل از احتراق خارجي قرارمي گيرد ديگ لوله آتشي صورت تكامل يافته ديگ پيوسته اي است كه درآن بجاي بخار ، گازهاي گرم از داخل لوله ها عبور ميكنند . كه به دليل بهبود انتقال حرارت ، بازده ديگ لوله آتشي خيلي بيشتر از ديگ پوسته اي اوليه است ومقدار آن %70 ميرسد . ديگهاي لوله آتشي بر دو نوعند : 1- ديگ با جعبه آتشي
 2 - ديگ كشتي اسكاچ .

 دريك ديگ با جعبه آتشي كوره يا جعبه آتشي همراه با لوله هاي آتشي درداخل پوسته قرار مي گيرد و در ديگ كشتي اسكاج ، احتراق در داخل يك يا چند محفظه احتراق استوانه اي كه معمولاً در داخل و نزديك به ته پوسته اصلي قرار دارد ، انجام مي گيرد . گاز ها از قسمت عقب محفظه ها خارج مي شوند وپس از تغيير جهت از داخل لوله هاي آتشي به طرف جلو مي آيند و از طريق دودكش خارج مي شوند .
 ديگ لوله آبي : نمونه هاي اوليه
 از آنجايي كه ديگهاي لوله آتشي براي داشتن فشارها و ظرفيت هاي بالا نيازمند پوسته اي با قطر بزرگ هستند و به دلايل هزينه هاي مالي و مسائل خاص فيزيكي و شيميايي از بويلرهاي لوله آبي استفاده شد اين ديگها به دو نوع لوله مستقيم و لوله خميده تقسيم شده اند :
 1-2-1- ديگ لوله مستقيم
 در اين ديگها لوله هاي مستقيم با قطر خارجي 3 تا 4 اينچ بين دو مقسم عمودي قرار مي گرفتند .

 يكي از مقسم ها پايين آورنده بود كه تقريباً آب اشباع را به لوله ها تغذيه مي كرد . مقسم ديگر بالابرنده بود كه مخلوط مايع و بخار را دريافت مي كرد . چگالي آب در پايين آورنده بيشتر از چگالي مخلوط دو فازه در بالابرنده بود و اين اختلاف چگالي موجب گردش طبيعي آب در جهت عقربه ساعت مي شد . با افزايش ظرفيت ديگ ، مخلوط دو فاز به استوانه بالايي(درام) كه به موازات لوله ها قرار مي گرفت ، وارد مي شد . درام آب تغذيه را از آخرين هيتر آب تغذيه دريافت مي كرد و بخار اشباع را از طريق جدا كننده بخار درام ، به سوپرهيت مي فرستد . انتهاي پاييني پايين آورنده ها (Down Comer) به هدر بلودان وصل ميشود كه رسوبات آب گردشي را جمع مي كند .

 1-2-2- ديگ هاي لوله خميده
 در ديگ لوله خميده به جاي لوله هاي مستقيم بين درام و هدر پاييني از لوله هاي خميده استفاده مي شود .
 ديگ لوله آبي : پيشرفته
 ظهور كوره با ديوارهاي خنك شونده با آب كه ديواره هاي آبي (Water Wall) ناميده مي شوند ، بالاخره منجر به ادغام كوره ، اكونومايزر ، ديگ ، سوپر هيتر‌، ري هيتر و ژنگستروم در مولد بخار شد .
 با پيشرفت هاي اخير به دليل وجود گرمكنهاي آب تغديه ( هيتر ) به تعداد 8 عدد ، اكونومايزر كوچكتر و با افزايش فشار آب تغذيه ، سطح ديگ كوچكتر شده است زيرا گرماي نهان تبخير با افزايش فشار به شدت كاهش مي يابد لذا بويلرهاي جديد داراي ديگي با سطح كمتر و سوپرهيتر و ري هيتر با سطوح بيشتر

هستند . آب در دماي 230 درجه سانتيگراد تا260 درجه سانتيگراد بعد از آخرين هيتر فشارقوي وارد اكونومايزر شده و آنرا به صورت اشباع خارج مي كند و آنگاه آب از قسمت مياني وارد درام مي شود . آب از طريق لوله هاي پايين آورنده (Down Commer ) كه در خارج از كوره اند . از درام به هدر هاي پاييني مي رود و آب از هدرهاي پايين از طريق Water Wall ها به بالاي كوره منتقل مي گردد آب در اين لوله ها گرما را از گرماي حاصل از احتراق دريافت مي كند و به مقدار بيشتري تبخير مي گردد و اختلاف چگالي بين آب لوله هاي پايين آورنده Water Wallها به گردش آب كمك مي كند . در درام بخار از مايع در حال جوش جدا مي شود و به

سوپر هيتر منتقل شده و در نهايت در خروجي سوپرهيتر وارد توربين HP مي گردد . بخار پس از خروج از تورين HP به ري هيتر باز مي گردد و سپس به قسمت توربين IP وارد مي شود . هواي پس از عبور از دمنده با جريان اجباري(FDF) ، توسط گازخروجي پيش گرم مي شود پس از آن هوا وارد كوره مي شود و در آنجا با سوخت آميخته شده مي سوزد و دما به حدود 270درجه سانتيگراد ميرسد . گازهاي حاصل از احتراق بخشي از انرژي خود را به Water Wall و ري هيترها ، سوپرهيترها و اكونومايزر مي دهند و آنرا در دماي 300درجه سانتيگراد ترك مي كنند و از آن به بعد گازها هواي ورودي را در پيش گرم كن GAH گرم و آنرا در دمايي

در حدود 150 درجه سانتيگراد ترك مي كنند . يك دمنده با جريان مكشي (GRF) گازها را بعد از اكونومايزر اكستراكت كرده و مجددا به درون كوره مي فرستد .
 دليل اصلي براي اينكه دود خروجي از كوره با دماي حدود 150 درجه سانتيگراد كوره را ترك مي كند اينست كه اولاً : بايستي دماي دود خروجي بالاتر از نقطه شبنم محصولات احتراق باشد تا از تشكيل اسيد و خوردگي اجزاي فلزي در مسير جريان گازها جلوگيري كند و دوم اينكه گازهاي حاصل از احتراق بايد داراي نيروي بالابر كافي جهت گذشتن از مقدار زيادي دود كه در بالاي دودكش قراردارد باشند تا بخوبي در جو پراكنده شوند .

 درام ( استوانه بخار )
 درام كه در كليه مولد هاي بخار به استثناي مولدهاي يكبار گذر به كار مي رود محفظه اي است كه درآن آب تغذيه از اكونومايزر به آن وارد مي شود ، بخار اشباع از آب جوشان جدا مي شود و بخار به سوپر هيتر رفته و بقيه آب مجدداً از طريق لوله هاي Down Commer به انتهاي بويلر منتقل شده و مجدداً جريان مي يابد .
 سوپرهيتر هاو ري هيترها
 همانگونه كه اشاره شد بخار خروجي (اشباع) از درام وارد سوپرهيتر ها مي شود و در اين بخش دماي آن تا 540درجه سانتيگراد افزايش مي يابد كه در مورد ري هيترها نيز همانگونه كه گفته شد بخار خروجي از توربين HP وارد ري هيتر شده و پس از افزايش دما تا 540 درجه سانتيگراد وارد توربين IP مي گردد .
 سوپرهيتر ها انواع مختلفي دارند كه عبارتند از :

 سوپر هيتر همرفتي
 در طرحهاي پيشين ، فوق گرمكنها در بالا يا در پشت رديف لوله هاي آبي قرار مي گرفتند تا از شعله احتراق و دما هاي بالا محفوظ بمانند و بدين سان طريقه اصلي انتقال گرما بين گازهاي احتراق و لوله هاي سوپرهيتر ، همرفت بود و اين نوع سوپرهيتر به سوپرهيتر همرفتي معروف است .
 برجسته ترين ويژگي اين سوپرهيتر ، جواب دهي آن به تغييرات بار است . هنگامي كه تقاضا براي بخار افزايش مي يابد ، بر جريان سوخت و هوا و از اين رو برجريان گازهاي احتراق نيز افزوده مي شود .

 ضرايب انتقال حرارت همرفتي نيز هم در داخل و هم درخارج لوله ها افزايش مي يابد كه اين هم موجب افزايش تندتر ضريب كلي انتقال حرارت بين گازها و بخار نسبت به افزايش آهنگ جرمي جريان بخار مي شود . از آنجا كه دماي احتراق بر حسب بار ثابت است . بنابراين بخار به ازاي هر واحد دبي جرمي جريان ، گرماي انتقالي بيشتري را جذب ميكند و دماي آن بر حسب بار افزايش مي يابد .

 سوپرهيتر تابشي
 نياز به جذب گرماي بيشتر موجب شد تا سوپرهيتر ها با دماهاي بالا ساخته شوند و در معرض شعله احتراق قرار گيرند . سرعت بخار افزايش داده شد با ضرايب كلي انتقال حرارت افزايش يابد .

 انتقال حرارت بين گازهاي داغ و شعله از يك طرف و سطوح خارجي لوله ها از طرف ديگر عمدتاً به روش تابش انجام مي شود كه به اين نوع ، سوپرهيتر تابشي اطلاق گرديد . انتقال حرارت تابشي با Tw 4 –Tf4 متناسب است كه Tf : دماي مطلق شعله و Tw دماي سطح لوله است . Tf تحت تأثير بار نيست لذا انتقال حرارت براي جريان واحد بخار ، با افزايش جريان بخار ، كم مي شود . لذا افزايش بار باعث كاهش دماي بخار مي گردد .
 بويلرهاي يكبار گذر (Once Through)

 اين نوع بويلرهارا بويلرهاي گردشي اجباري ، بنسون و با فشار فراگير نير مي نامند و عنوان فراگير به اين علت به كار رفته است كه اين نوع ديگها در همه دما ها و فشار ها مي توانند كاركنند .اين نوع بويلرها براي ظرفيت هاي بزرگ و فشارهاي فوق بحراني مناسب است . آب تغذيه در اين نوع بويلر در يك مسير پيوسته از اكونومايزر ، Water Wall ها و لوله هاي سوپرهيتر مي گذرد و به ترتيب به صورت مايع اشباع و بخار سوپرهيت در مي‌آيد . در اين بويلرها براي جداسازي بخار از آب جوشان به درام نياز نيست و گردش آب نيز صورت نمي گيرد . اين نوع بويلر تنها ديگي است كه براي كار درفشار هاي فوق بحراني (براي آب بالاتر از Mpa 1/22)مناسب است، زيرا گرماي نهان تبخير در فشار بحراني و بالاتر از آن صفر است و بخار وآب مايع نيز يكسان هستند و جداسازي آنها نه ممكن است و نه لازم . اين ديگها در فشارهاي فوق بحراني بيشتر به كار برده مي شوند ولي با اين همه استفاده از آنها در فشارهاي زياد زير بحراني نيز مي تواند مقرون به صرفه باشد .

 اين بويلرها در محدوده فشار mpa8/13 تا mpa6/27 و بخار دهي kg/s8/3 تا 1260 اقتصادي هستند .
 اكونومايزر (صرفه جو)
 اكونومايزر يك مبدل حرارتي است كه دماي آب تغذيه بويلر را پس از خروج از هيترهاي فشار قوي تا دماي اشباع مربوط به فشار بويلر افزايش مي دهد . اين كار توسط دودهايي كه آخرين سوپر هيتر باري هيتر را ترك مي كند انجام مي گيرد . دود در دماهاي بالا گرما را به سوپر هيتر وري هيترها مي دهد و با دمايي حدود 370 تا 540درجه سانتيگراد به اكونومايزر وارد ميگردد در ابتدا آب تغذيه پيش از گرمايش اوليه وارد اكونومايزر مي شد و چون دماي آب ورودي به اكونومايزر پايين بود، در نتيجه دماي سطح خارجي لوله ها نيز كمتر از دماي نقطه شبنم گاز ها مي شد كه اين امر به علت وجود so2 و so3 در گازها موجب چگالش و خوردگي مي شد رطوبت موجب تجمع خاكستر بر روي سطوح لوله مي گرديد و انتقال حرارت را كمتر ميكرد .
در مولدهاي مدرن ، آب تغذيه به صورت گرم شده وارد مي شود و صرفه جو (اكونومايزر) در آنها در دماي بالا تر از نقطه شبنم كار مي كند .
 با توجه به اين كه بخش بزرگي از اكسيژن آب تغذيه ، در دي اريتور و در دماي بالا تر از 100 درجه سانتيگراد خارج مي گردد لذا خوردگي داخلي كاهش مي يابد و اين عمل با حفظ ph آب اكونومايزر در محدوده 8 تا 9 تقويت مي گردد . اكونومايزر به گونه اي طراحي مي گردد كه تبخير نسبي آب تغذيه در قسمت هاي خروجي آن حداكثر تا %20 كيفيت در بار كامل و كمتر از آن در بارهاي كمتر ممكن باشد .بر روي لوله هاي اكونومايزر از فين استفاده مي شود.
 پيش گرمكن هاي هوا (GAH(Gas Air Heater
 پيش گرم كن هاي هوا مانند اكونومايزر مقداري از انرژي موجود در دود خروجي دودكش را قبل از تخليه به جو مورد استفاده قرار مي دهند دود در دماهاي بين 135 درجه سانتيگراد تا 177 درجه سانتيگراد مي باشد تا اولاً از چگالش گاز جلوگيري و ثانياً به پخش مطلوب دود در جو كمك گردد . GAH ها دماي هواي ورودي به كوره را تا 260 الي 343 درجه سانتيگراد افزايش مي دهد . GAH ها موجب صرفه جويي در سوخت مي شوند كه بدون اين كار مي بايست براي همان گرمايش به مصرف مي رسيد . صرفه جويي در سوخت و افزايش راندمان نيروگاه تناسب مستقيمي با افزايش دماي هوا در GAH دارد . با افزايش دماي هوا در GAH به اندازه 94 درجه سانتيگراد مصرف سوخت را حدود % 4 و با افزايش آن تا280 درجه سانتيگراد مصرف سوخت را به ميزان %11 كاهش مي دهد . به طور كلي دو نوع پيش گرمكن هوا وجود دارد :پيوسته – متناوب
 GAH هاي پيوسته آنهايي هستند كه گرما را مستقيماً از طريق تبادل گرما از گازهاي گرم به هوا منتقل
مي كنند كه اين نوع GAH ها از نوع لوله اي هستند ، اساساً اين نوع GAH ها مبدلهاي حرارتي از نوع Shell Ftube وبا جريان نا همسو هستند كه گاز داغ از داخل لوله هاي مستقيم عمودي يا افقي آنها در جريان است وهوا در خارج لوله ها جريان دارد .
 GAH هاي متناوب آنهايي هستند كه در آنها ابتدا گرما از گازهاي گرم به يك ماده واسطه اي ذخيره ساز گرما و سپس به هوا انتقال مي يابد متداول ترين نوع آنها (ژنگستروم) مي باشد .
 اين دستگاه از چرخانه اي تشكيل مي شود كه به وسيله موتور الكتريكي از طريق يك جعبه دنده كاهنده به طور آهسته و پيوسته در داخل پوسته با سرعت rpm 1 تا rpm 3 البته به قطر چرخانه مي چرخند .
 چرخانه داراي 12 الي 24 قسمت شعاعي ( قطاع) مي باشد . قطاعها با سطوح گرمايشي متشكل از صفحات فولادي پر مي شوند .اين صفحات يا مسطح هستند ويا مواج كه به صورت سبد در هم بافته شده اند . اين سطوح به عنوان محيط ذخيره ساز گرما در پيش گرم كن عمل مي كنند . در هر لحظه نيمي از قطاع هاي باقي مانده در معرض گازهاي گرم هستند كه هوا نيز در قسمت دوم داكت توسط پره هاي داغ گرم مي گردد .
 GAH هاي دوار بسته به نوع استقرار و كانال كشي با محور عمودي و افقي طراحي مي گردند و طراحي آنها مي تواند از نوع سطح لايه اي يا تلاطمي مي باشد . در نوع لايه اي ، اجزاي ذخيره ساز گرما نزديك به يكديگر قرار مي گيرند به ترتيبي كه جريان گذرنده از بين آنها از نوع لايه اي است . اين نوع GAH ها همراه با سوخت هاي گازي كه احتراق تميزي دارند به كار گرفته مي شوند . در نوع تلاطمي اجزاي ذخيره ساز گرما با فاصله بيشتري از يكديگر قرار مي گيرند و جريان بين آنها از نوع تلاطمي است اين نوع GAH ها براي سوخت زغال سنگ و مازوت مناسب است . چرخانه نوع تلاطمي عموماً به صورت قائم قرار مي گيرد در حالي كه در نوع لايه اي ، چرخانه معمولاً به طور افقي قرار مي گيرد .
 دمنده ها (Fan)
 تامين هواي مورد نياز براي احتراق سوخت در مولدهاي بخار توسط فنها انجام مي گيرد .
 امروزه دو نوع دمنده (فن )متداول است :
 دمنده با جريان اجباري هوا (Forced Draft Fan)
 دمنده جريان مكش هوا (Induced Draft Fan)
 دمنده ههاي جريان اجباري Forced Draft Fan
 در بسياري از موارد ازفنهاي با جريان اجباري استفاده مي گردد اين نوع فنها در محل ورود هوا به GAH قرار مي گيرند و كل مسير تا دود ورودي دود كش تحت فشار قرار مي دهند اين نوع فنها چون هواي سرد را منتقل مي كنند مزيت بالايي نسبت به فنهاي جريان مكشي دارند كه عبارتند از :
 مسائل تعميراتي كمتري دارند
 قدرت كمتري معرف مي كنند زيرا هواي سرد كمترين حجم ويژه را در مسير هوا به گاز دارد .
 اختلاف فشار dp و حجم ويژه vi ، كار wi وw= vdp
 بار آن كمتر است چون فقط هوا را منتقل مي كند و جرم اضافه گاز (دود) به همراه ندارد .
 هزينه سرمايه گذاري و كاركردي اندكي دارد . به دليل تحت فشار بودن كوره با Forced Draft Fan (FDF) آنرا كوره تحت فشار مي نامند .
 براي اين كه قابليت اتمينان خوبي در نيروگاه وجود داشته باشد معمولاً از دو FDF با ظرفيت نامي
حداكثر %50 بار كامل ، استفاده مي گردد .
 دمنده هاي جريان مكشي (IDF) Induced Draft Fan
 دمنده هاي با جريان مكشي در مسير جريان گازهاي خروجي از كوره و بين GAH و دودكش قرار ميگيرند اين فن دود را در مسير خود به جو تخليه مي كند و كل مسير را تحت فشار منفي قرار مي دهد . اين فنها بايد دودهاي گرم را كه شامل هواي اوليه و دود ناشي از احتراق است را انتقال مي دهند .بنابراين مصرف انرژي در آنها بيشتر از دمنده هاي جريان اجباري است. افزون بر اين ، اين فنها بايد توانايي مقابله با محصولات احتراقي خورنده و خاكستر را داشته باشند . معمولاً اين نوع فنها به صورت جفت به كار مي روند . هنگامي كه فنهاي با جريان اجباري و مكشي در بويلر به كار مي روند . فن با جريان اجباري (FDF) هواي جو را از GAHو كانالهاي مختلف هوا عبور مي دهد و به مشعلها مي رساند و وارد كوره مي كند و فن با جريان مكشي نيز گازهاي احتراق را از كوره بيرون مي كشد و آنها را از سطوح انتقال گرما در سوپر هيترها ، ري هيترها اكونومايزر و قسمت دود GAH مي گذراند و وارد دودكش مي كند (Gas Recirculating Fan-GRF)
 فنهاي سانتر نيوژ با پره هاي Back Ward را به عنوان Forced Draft Fan و از پره هاي مسطح يا Forward در دمنده هاي مكشي Gas Recircalating Fan استفاده مي شود (گاهي از پره هاي
Back Ward ولي با خميدگي كم نيز در GRF ها استفاده مي شود ) . خميدگي كمتر پره ها منجر به سرعت كمتر درنوك مي شود و اين موضوع چسبيدن گرد را به پشت پره ها كمتر مي كند و اثرات سايشي خاكستر را به حداقل مي رساند . فنهاي كم سرعت با پره متحرك مسطح را براي گازهاي خورنده و كثيف به كار مي برند .
 دو روش براي كنترل توان دمنده ها وجود دارد :
 روش اول كنترل از طريق دمپرهاي ورودي فنها است البته گاهي از دمپر خروجي نيز استفاده مي گردد .
 روش دوم كنترل با تغيير سرعت مي باشد .
 دود كش (Stack)
 مولدهاي بخار قديمي براي غلبه بر افت فشار كلي و ايجاد جريان مورد نياز هوا و گاز فقط متكي بر دودكش بودند . در بويلرهاي مدرن به جريان زياد گاز ودود خروجي نياز است و چون مبدل هاي حرارتي داخل بويلر (اكونومايزر ،وسوپر هيتر و ...) افت فشارهاي زيادي را ايجاد مي كنند گاهي از اوقات از فنهاي مكنده استفاده مي گردد .
توربيــن

 تجهيزي است كه شامل يك محور است كه تعداد بيشماري پره برروي آن نصب شده و بخار پس از برخورد با اين پره ها موجب چرخاندن توربين مي گردد,توربين بخار شامل سه مرحله پرفشار HP , فشارمتوسط IPو كم فشارLP مي باشد كه بخار سوپرهيت خروجي از بويلر ابتدا وارد توربين HP شده و پس از انجام كار مجدداً از طريق لوله هاي ري هيتروارد بويلر و پس از خروج از بويلر وارد توربين IP و پس از خروج ازتوربين مذكور مستقيماً به توربين LP وارد مي گردد و درنهايت بخار در هنگام خروج از توربين وارد كندانسور مي گردد.

انواع مشعلهاي نفتي

امروزه سه نوع اساسي اتمايزرهاي مشعلهاي نفتي مورد استفاده مي باشد اين سه نوع اتمايزر عبارتند از : - اتمايزر مكانيكي (يا فشاري ) كه معمولاً تحت نام Pressure jetشناخته مي شود . اين مدل مي تواند به صورت يك افشاننده فشاري ساده نصب شود يا به صورت افشاننده فشاري باز گردانندة ريزشي (Spill Return Pressure Jet) باشد.

- مشعل اتمايزر توسط بخار،(Steam atomizer) كه ميتواند به صورت داخلي با مخلوط شدن با بخار سوخت را به صورت پودر درآورده يا با كمك مخلوط شدن خارجي بخار عمل كند .
- مشعل اتمايزر توسط هوا ،(Air atomizer)
جت فشاري ريزشي بطور گسترده اي در سه دهه اخير بعنوان راه حل مشكل محدوديت حداكثر ، استفاده گرديده است . در اين نوع سيستم ،فشار ورودي در مقدار حداكثر خود ثابت نگه داشته مي شود و جريان مركزي خروجي از محفظه چرخشي از صفر تا يك مقدار حداكثر افزايش مي يابد .
اين كنترل به وسيلةوالوهايي كه فشار را در سيستم ريزشي كنترل مي كنند متأثر مي گردد . چنين والوهائي ممكن است به صورت متحد با ستون مشعل و يا بصورت خارجي و در يك جعبه شير كنترلي يا يك سيستم لوله بندي قرار گيرند . مشعل توضيح داده شده همچنين داراي تسهيلاتي جهت برگشت انتهايي جريان ، هنگامي كه بار روي مشعل قطع مي گردد مي باشد .

گرانروي مورد نياز نفت درر مشعل بايد بينst 12 و cst18 براي افشاندن مناسب باشد . آزمايش روي واحدهاي بزرگ با سوخت نفت نشان مي دهد كه كاهش گرانروي (بدليل افزايش دماي نفت ) باعث بهبود عمل سوختن و در نتيجه كاهش انتشار جامدات حاصل از سوختن مي گردد .براي نفت با باقيمانده سنگين دما در مشعل تا 140 درجه سانتيگراد كاملاً عادي مي باشد.
2-7-مشعلهاي اتمايزينگ بخار

در اين نوع مشعل فرايند اتمايزينگ بوسيلة شكستن نفت به قطرات كوچك بوسيله جريان بخار با سرعت بالا و عمود بر جريان خروجي نفت ايجاد مي شود . شكل اساسي اين نوع افشاننده اغلب به نام جت y شناخته مي شود . چنين افشاننده هايي بسته به ظرفيت مورد نياز شامل حداكثر 20-15 جت مجزاي نفت و بخار مي باشند جريان سوخت در چنين افشاننده هايي به طور كلي تابعي از فشار اعمالي روي جريان سوخت مي باشد . بخار و نفت توسط ستون مشعل كه از لوله هاي هم مركزي تشكيل شده اند به افشاننده انتقال مي يابند .

يك انتهاي اين لوله ها توسط سيستم گلند كاملاً آب بندي مي شود تا امكان انبساط جزئي فراهم گردد (زيرا بخار و نفت در دماهاي مختلفي هستند) بخار بطور معمول از درون لوله مركزي انتقال مي يابد .
در گو نه ديگري از اتمايزر بخاري ، بخار از لوله خارجي و نفت از لوله داخلي وارد مشعل مي گردند . اين امر توسط مته كاري هاي پيچيده اي در افشاننده (جت پيچشي) كه در ابتدا به منظور بهبود عمل افشاندن انجام گرفته محقق مي شود . شرايط بخار معمولاً فشار 11-7 بار بوده و همراه با مقدار كمي Superheat مي باشد .

فشار نفت جهت مقاثد كنترل جريان تغير مي كند و معمولاً به حداكثر 17 بار در مشعل مي رسد
افشانندههاي بخاري ، 4% يا بيشتر بخار نسبت به نفت مصرف مي كند و عموماً به يك بويلر كمكي نياز دارند .
3-7- مشعلهاي اتمايزر هوا

اين سيستم مشعل ، بطور مشابه ، از هوا بجاي بخار استفاده مي كند . هوا با فشار تا 22 بار استفاده مي شود و در نتيجه هزينه قابل ملاحظه اي براي كمپرسور نياز خواهد بود . در قياس با بخار هوا هيچگونه مزيت خاصي ندارد و انتخاب مسئله اقتصادي خواهد بود (هزينه كل كمپرسورها ، هزينه كاركرد آنها ، هزينة بويلرهاي كمكي و هزينه كاركرد آنها كه عمدتاً سوخت مي باشد ) .
البته هوا اثر خنك كنندگي دارد خصوصاً هنگامي كه سوخت اضافي استفاده مي شود و اين مي تواند بعنوان يك عيب براي سيستم باشد .
افشاننده هاي هوايي اصول عملكرد مشابهي با افشاننده هاي بخاري دارند .

در اين بخش تجهيزات اصلي احتراق به كار رفته در نيروگاه حرارتي شازند تشريح مي گردد .
ديگ بخار

ديگ بخار به كار رفته در نيروگاه شازند از نوع زير بحراني و درام دار و تحت فشار ، ري هيت دار
و با سيركوله طبيعي مي باشد كه داراي 24 مشعل بوده و با دو نوع سوخت گاز و مازوت كار مي كند . مشعلها در سه طبقه 8-12 و 16متري و در دو سمت Rear و Front بويلر قرار گرفته اند . ساختار بويلر
از نوع Complete Suspension Structure مي باشد .
بويلر را مي توان به اجزاي زير دسته بندي نمود :
سيستم گردش آب Water Cycle System

اين سيستم شاملSteamdrum ، Water Wall Tubes ، Down Commers ، Incoming Pipes ، Out Going Pipes مي باشد .
به تعداد چهار عدد Down comer در قسمت تحتاني درام تعبيه شده است كه آب درام از اين
طريق به هدرهاي تحتاني بويلر متصل مي گردد آب از هدر تحتاني بويلر با استفاده از632 عدد
Water Wall Tube به سمت بالايي بويلر جريان مي يابد .

Water Wall Tube ها از نوع Membrance Wall comprising Tube و Flat Steel Plate
مي باشد و قطر آنها mm5/7× 5/63 Ø مي باشد .
آب پس از ورود به water wallدر قسمت فوقاني بويلر به مايع اشباع تبديل مي گردد كه اين مخلوت در هدر فوقاني بويلر با استفاده از 124 عدد لوله به درام منتقل مي گردد .

مطابق با طراحي بويلر Water Wall ها به 30 حلقه تقسيم شده اند كه11 حلقه در سمت Front
و 11 حلقه در سمت real و 4 حلقه در سمت right و 4حلقه در سمت چپ قرار دارد .
درام (drum)

قطر دخلي درام mm 1792 بوده و ضخامت ديواره آن mm 145 و به طولm 8/17 مي باشد كه در ارتفاع 60متري بويلر واقع شده است . در داخل درام به تعداد 86 ست سپريتور قرار داده شده است كه اين اجزا به عنوان جزء اوليه جدا سازي آب از بخار در داخل درام به كار مي روند كه به صورت مارپيچ در دو رديف 43 تايي در داخل درام قرار گرفته اند . جزء ثانويه جدا سازي آب از بخار در درام w- Shaped Dryer ها مي باشند كه در اين قسمت آب و بخار ورودي به درام كه از سپريتور هاي اوليه عبور كرده است از ميان اين صفحات عبور كرده و كاملاً آب و بخار در آن جدا مي گردد و سپس بخار كاملاً خشك وارد سوپرهيترها مي گردد .
سوپرهيترها Super Heater System

سوپرهيترها با توجه به موقعيت قرارگيري آنها در بويلر به 5- stage تقسيم مي شوند .
1- Roof 2- Rear Enclouser 3- Low Temperature 4- Platen 5- Hig.Temp.
3-1- معرفي كلي سيستم

بخار اشباع خروجي از درام به هدر سوپرهيترRoof منتقل مي گردد و بخار اشباع از هدر سوپرهيتر roof توسط 87پانل كه هر پانل از 4 لوله موسوم به Rear Water Wall Tube تشكيل شده است به قسمت تحتاني بويلر منتقل مي گردد (اين بخش همان سوپرهيتر Rear Enclosor مي باشد ) در ميان 87 پانل مذكور تعداد 43 عدد از آنها مستقيماً به هدر سوپرهيتر Low Temp متصل مي گردد و 44 پانل باقي مانده به هدر تحتاني بويلر موسوم به هدر Rear Water Wall متصل شده و مجدداً توسط 43 پانل به هدر سوپرهيتر L.T متصل
مي گردد . لازم به ذكر است كه لوله هاي سوپرهيتر Roof همگي از نوع فين دار مي باشد .