بخشی از مقاله
نيروگاهها:
نيروگاههايي كه به منظور توليد انرژي الكتريكي به كار برده مي‌شوند را ميتوان به انواع زير طبقه‌بندي كرد:
1-1- نيروگاه آبي
2-1- نيروگاه بخاري
3-1- نيروگاه هسته ای
4-1- نيروگاه اضطراری
5-1- نيروگاه گازی
1-1- نيروگاه آبي
تبديل نيروي عظيم آب به نيروي الكتريكي از بدو پيدايش صنعت برق مورد توجه خاص قرار داشته است زيرا علاوه بر اين كه آب رایگان در اختيار نيروگاه و صنعت قرار مي‌گيرد تلف نيز نمي‌شود و از بين نمي‌رود بخصوص موقعي كه بتوان پس از تبديل انرژي جنبشی آب به انرژي الكتريكي، در كشاورزي نيز از آن استفاده كرد ارزش چنين نيروگاهي دو چندان مي‌شود.
آن چيز كه استفاده از نيروي آب را براي توليد انرژي الكتريكي محدود مي‌كند و به آن شرایط خاصي مي‌بخشد گراني قيمت تأسيسات (سد و كانال كشي و غيره) مي‌باشد. از اين جهت است كه در كشورهاي مترقي و پيشرفته و صنعتي با وجود رودخانه‌هاي پر آب و امكانات آب فراوان هنوز قسمت اعظم انرژي الكتريكي توسط نيروگاههاي حرارتي توليد مي‌شود و نيروگاههاي آبي فقط در شرایط خاص مي‌تواند از نظر اقتصادي با نيروگاههاي حرارتي رقابت كند.
اگر براي به حركت در آوردن توربين آبي در هر ثانيه Q متر مكعب آب (QKg/sec * 1000) با ارتفاع ريزش H متر موجود باشد قدرت توليد شده برابر است با:
راندمان ماشين آبي است كه اگر برابر 75/0= فرض شود (اغلب راندمان ماشين‌هاي آبي در حدود %95-85 مي‌باشد) ميتوان رابطه 1 را به صورت ساده زير نوشت:
(1-2)
چنانچه ديده مي‌شود قدرت توربينهاي آبي متناسب با ارتفاع ريزش مؤثر آب مي‌باشد. كه در آن H ارتفاع ريزش آب Q: مقدار ريزش آب و N عده دور توربين است.
استفاده از توربينهاي با عده دور مخصوص زياد در ارتفاع ريزش آب زياد بي‌حاصل است زيرا در اثر سرعت زياد سيال، تلفات دستگاه زياد و راندمان آن كم خواهد شد. لذا نيروگاههاي آبي متناسب با ارتفاع ريزش آب به سه دسته زير تقسيم مي‌شوند:
نيروگاه آبي با فشار كم
نيروگاه آبي با فشار متوسط
نيروگاه آبي با فشار زياد
نيروگاههاي آبی را از نظر نوع آب به دو دسته زير تقسيم میکنند :
الف: نيروگاه آب رونده
ب: نيروگاه انباره‌اي
نيروگاه آب رونده نيروگاهي است كه از همان مقدار آب دائمي موجود در رودخانه و يا آبي كه به درياچه مي‌ريزد بهره مي‌گيرد و بدين جهت بايد دائماً كار كنند و برق پايه شبكه را تأمين كند.
نيروگاه انباره‌اي در مناطق كوهستاني كه مقدار آب رودخانه در فصول مختلف شديداً متغير است احداث شود در اين نيروگاه از مقدار آب جريان‌دار استفاده نمي‌شود. بلكه از
آبي كه در پشت سد به صورت درياچه انباشته شده براي توليد انرژي الكتريكي مصرف مي‌شود. چنين نيروگاهي بيشتر براي تأمين برق پيك بكار برده مي‌شود زيرا در مواقعي كه احتياج به نيروي برق زياد نيست ميتوان از هرز رفتن آب جلوگيري كرد و آب را براي مواقع ضروري در پشت سد انباشت.
نیروگاههای ابی بسته به نوع توربین بکار رفته در ان به 3 دسته تقسیم میشوند:
1-نیروگاه ابی با توربین فرانسیس
2- نیروگاه ابی با توربین کاپلان
3- نیروگاه ابی با توربین پلتون
که این تقسیم بندی با توجه به ارتفاع ریزش اب صورت گرفته است.
(1)
(1) نمونه ای از یک توربین کاپلان
(2)
(2) نمونه ای از یک توربین پلتون
2-1- نيروگاه بخاري:
اگر بتوان در تحويلات يك نيروگاه بخار از آن مقدار كالري كه در آخرين مرحله از توربين خارج شده و در كندانسور تبديل به آب مي‌گردد استفاده صنعتي نمود، راندمان حرارتي نيروگاه به مقدار قابل ملاحظه‌اي بالا مي‌رود بدين جهت در تمام جاهائي كه
علاوه بر انرژي الكتريكي احتياج به مقدار زيادي كالري يا انرژي حرارتي باشد از توربين بخاري استفاده مي‌شود كه بتوان پس از انجام كار الكتريكي از حرارت باقي مانده نيز استفاده كرد بعبارت ديگر در اين نوع توربين بخار، بخار خارج شده از آخرين مرحلة توربين توسط لوله‌هايي براي مصارف صنعتي و حرارتي هدايت مي‌شود و بخار پس از تحويل انرژي حرارتي خود تقطير شده و آب مقطر آن مجدداً به ديگ بخار باز مي‌گردد و چنانچه ديده مي‌شود عمل كندانسور را مصرف كننده انرژي حرارتي انجام مي‌دهد.
البته عمل تقطير در اينجا در درجه حرارت بيشتري انجام مي‌گيرد تا در كندانسور كه تقريباً خلاء ايجاد مي‌شود و بدين جهت گوئيم توربين در چنين نيروگاهي با فشار مخالف كار مي‌كند.
يك كارگاه صنعتي بزرگ كه دائماً انرژي حرارتي مصرف مي‌كند بهتر است مصرف الكتريكي خود را نيز خود، تهيه كند. زيرا در اين صورت نيروي برق توليد شده يك نيروي باز يافته است كه در كنار توليد انرژي حرارتي بدست آمده است. بدين جهت است كه در كارخانجات شيميايي، كاغذسازي، بريكت سازي، آب‌جو سازي و غيره اغلب از اين نوع مراكز حرارتي كه در ارتباط با مولد برق مي‌باشد استفاده مي‌شود
قسمتهاي مهم تشکیل دهنده يك نيروگاه بخار:
به طور كلي يك نيروگاه بخار از بخشهاي متعددي تشكيل شده است كه در زير به معرفي هر يك از آنها مي‌پردازيم:
1-بويلر:
به طور كلي بويلر به اسبابي اطلاق مي‌شود كه در آن توليد بخار صورت مي‌گيرد، بويلر يك مولد بخار است. يك بويلر نيروگاهي، شامل قسمتهاي مختلف است كه جهت سرويس، ارتباط و كنترل، بازديد و اطلاع رساني به اتاق كنترل و پرسنل بهره بردار تعبيه شده است. مهمترين اين قسمتها در زير آمده است.
يكي از مهمترين اجزاء يك بويلر نيروگاهي كه زير فشار بحراني كار مي‌كند، درام است. درام در لغت به معني مخزن غربال كننده آمده است و در اينجا نيز به منظور جدا كردن آب از بخار بكار گرفته مي‌شود. بطوري كه ميتوان وظايف درام را بصورت زير تعريف كرد:
1- جدا سازي بخار از آب
2- تصفيه شيميايي آب
3- ذخيره سازي آب به منظور تأمين بخار مورد نياز در هنگام تغييرات بار
جدا سازي بخار از آب كه از مهمترين وظايف درام است به سه صورت انجام مي‌شود:
1ـ جدا سازي ثقلي
2ـ جدا سازي به روش مكانيكي
3ـ جدا سازي به روش گريز از مركز
پس از آن كه سيال محرك (آب) در بويلر به صورت مافوق گرم (سوپر هيت) درآمد آن را به سمت توربين هدايت مي‌كنيم و اين سيال باعث به گردش در آمدن توربين و در راستاي آن توليد الكتريسيته مي‌شود.
به دليل اين كه سيال محرك در نيروگاه بخار، آب است و اين سيال پس از انجام كار در توربين بخار به صورت دو فازه مي‌باشد و بايد دوباره به بويلر ـ جهت تكرار سيكل ـ هدايت شود مي‌بايست آن را كاملاً تقطير نماييم. (زيرا اگر آب جديد را جايگزين آن نمائيم و بخار خروجي توربين را هدر بدهيم مقرون به صرفه نخواهد بود) اين فرآيند (تقطير) در سيستم تحت عنوان چگالش آب تغذيه صورت مي‌گيرد.
در حالت كلي سيستم چگالش آب تغذيه از قسمتهاي زير تشكيل شده است:
1ـ دستگاه انتقال گرما (چگالنده) CONDENSER
2ـ گرمكنهاي آب تغذيه (در صورت وجود)
3ـ دستگاه آب جبران MAKE UP WATER
4ـ دستگاه پرداخت آب چگاليده شده
CONDENSATE POLISHING PLANT
همانطور كه مي‌دانيد آب خنك كن پس از آن كه بخار خروج از توربين بخار را تحت فرآيند تقطير به طور كامل به مايع اشباع تبديل كرد، خود گرماي نهان سيال محرك را به صورت همرفت اجباري (اگر كندانسور از نوع تماس غير مستقيم باشد) دريافت مي‌كند، پس بايد به گونه‌اي اين گرما را از آب خنك كن بگيريم، تا امكان استفاده مجدد
آن در چرخه وجود داشته باشد، بدين منظور از سيستم خنك كننده آب چگالنده استفاده مي‌كنيم.
سيستم خنك كننده آب چگالنده
COOLING SYSTEM MAIN
امروزه روشهاي متعددي جهت خنك سازي آب چگالنده (آب خنك كن) وجود دارد، كه استفاده از هر يك بسته به شرايط محيطي و جغرافيائي محل نيروگاه مي‌باشد و ما قصد نداريم تمامي اين روشها را مورد بررسي قرار دهيم، تنها به بررسي متداول‌ترين اين روشها كه امروزه مورد توجه قرار دارد مي‌پردازيم (اين روش در ميان ساير روشها با قوانين و شرايط زيست محيطي تطابق زيادي دارد و همين امر باعث شده است تا مورد توجه قرار گيرد) البته اين روش در ميان روشهاي ديگر داراي كمترين راندمان مي‌باشد.
اساس كار اين سيستم مانند رادياتور در اتومبيل است. آب خنك كن پس از آنكه گرماي نهان سيال محرك را دريافت نمود (اين آب داراي حجم زياد است) توسط پمپ‌هاي پر قدرتي به سمت رادياتورهاي (دلتا) كه بيرون از چگالنده و در محل باز قرار دارند هدايت مي‌شود و گرماي دريافتي را به محيط بيرون پس مي‌دهد.
به منظور جابه‌جايي سريعتر هواي اطراف دلتا از برجهاي بلند كه تنها به منظور تقويت جابه‌جايي هوا بنا شده است بهره مي‌گيرند اين برجها كه در اصلاح برجهاي خنك كننده نام دارند تنها بايد فشار محرك لازم جهت جابه‌جايي مناسب هوا را فراهم آورند.
سيكل ترموديناميكي ايده‌آل براي نيروگاه، بخار، سيكل رانكين (RANKINE) است و روشهاي متعددي جهت افزايش راندمان اين سيكل وجود دارد كه در زير به معرفي آنها مي‌پردازيم.
1ـ سوپر هيت كردن بخار ورودي به توربين
2ـ افزايش فشار بويلر
3ـ كاهش فشار كندانسور
البته به كارگيري اين روشها در يك نيروگاه بخار با محدوديتهايي روبروست، روشهاي ديگري نيز در قالب سيكل رانكين ارائه شده است كه باعث افزايش راندمان نيروگاهي كه در اين سيكل كار مي‌كند مي‌شود اين نوع روشها عبارتند از:
1ـ سيكل گرمايش مجدد ( REAHEAT CYCLE)
2ـ سيكل بازيابي ( REGENERATIVE FEED HEATING)
نمایی کلی ازروند کاری یک نیروگاه بخار
3-1ـ نيروگاه هسته‌اي:
نيروگاه هسته‌اي، نيروگاهي است كه در آن از انرژي هسته‌اي براي توليد انرژي الكتريكي استفاده مي‌شود. نيروگاه حرارتي با سوخت فسيلي بعلت اين كه در سالهاي متمادي تكامل پيدا كرده است امروزه نسبت به نيروگاههاي هسته‌اي كه هنوز مراحل ابتدائي را مي‌گذرانند و در شرف تكميل هستند بسيار اقتصادي‌تر و ارزانتر است و فقط نيروگاه هسته‌اي با قدرت MW600 به بالا مي‌تواند تا حدودي با نيروگاههاي حرارتي نوع ديگر رقابت كند نيروگاه هسته‌اي با قدرت كمتر از M W600 فقط به عنوان يك نيروگاه آزمايشي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
بنا بر فرضيه‌هاي جديد، اتم تشكيل شده است از تعدادي الكترون با بار منفي و يك هسته با بار مثبت الكترون‌ها با سرعتي در حدود M/S1000000= V در فواصل معين و در روي مدارهاي مشخص به دور هسته داخلي اتم كه ساكن مي‌باشد مي‌گردند.
هسته اتم خود از ذرات الكتريسيته مثبت به نام پروتون و ذراتي از نظر الكتريكي خنثي و بدون بار بنام نوترون تشكيل شده است.
مجموع پروتون و نوترون، نوكلئون ناميده مي‌شود. ( NUKLEON) بديهي است چون اتم از نظر الكتريكي خنثي است لذا تعداد پروتون‌هاي هسته برابر تعداد الكترونهاي دوار آن است.
تعداد پروتونها را عدد اتمي عنصر مي‌نامند و تعداد كل پروتون و نوترون‌هاي اتم را عدد جرمي عنصر مي‌نامند. اين تعداد مساوي نزديك‌ترين عدد صحيح به وزن اتمي جسم است. مثلاً آلومينيوم كه وزن اتمي آن 27 است، داراي 14 عدد نوترون و 13 عدد پروتون در هسته و 13 عدد الكترون در خارج هسته مي‌باشد.
به ترتيب براي معرفي عناصر آنجايي كه فعل و انفعال‌هاي مربوط به هسته در ميان باشد هسته عناصر را با دو رقم فوق‌الذكر (عدد جرمي و عدد اتمي) مشخص مي‌كنند.
طبق قوانين فيزيكي بايد پروتونها كه همه داراي بار مثبت هستند و يكديگر را دفع مي‌كنند و چون اين كار انجام نمي‌شود بايد نيرويي قوي موجود باشد كه اينها را به هم متصل نگه مي‌دارد و نمي‌گذارد هسته متلاشي شود. اين نيرو را نيروي جاذبه هسته‌اي يا به اختصار نيروي هسته‌اي يا نيروي اتصالي مي‌ناميم. اين تجمع و ترتيب نوكلئون كاملاً مستقل از حرارت، فشار و اثرات شيميايي مي‌باشد و به اين جهت كاملاً پايدار و با ثبات است.
منبع اين نيرو كجاست؟ امروزه ثابت شده است كه جرم يك هسته كوچكتر از مجموع جرم‌هاي اجزاء تشكيل دهنده هسته (نوكلئون) است.
اين حقيقت را ميتوان فقط به كمك رابطه كه انيشتاين به نام قانون انرژيتيك ماده بيان كرده است ثابت نمود.
رابطه‌اي است بين جرم و انرژي و در آن سرعت نور مي‌باشد. از رابطه انيشتاين ميتوان چنين استنباط كرد كه جرم و انرژي در ذرات يكي هستند و بايد تحت شرايط خاصي و تحويلات بخصوصي بتوان جرم را به انرژي تبديل كرد. البته براي تبديل كامل جرم به انرژي هنوز علم فيزيك امكان‌پذيري را نشان نمي‌دهد. اما تكنيك امروز در حدي است كه بتوان به كمك تحويلاتي در هسته اتم جرم اتصالي‌ها را به صورت انرژي آزاد كرد. جرم اتصالي در اصل جزء بسيار كوچكي از هسته بوده و در حقيقت چيزي نيست جز تعداد معيني نوترون و پروتون كه از نوكلئون هسته گرفته شده و تبديل به انرژي گرديده است اين انرژي كه انرژي اتصالي ناميده مي‌شود باعث نگه داشتن هسته مي‌شود، زيرا همانطور كه گفته شد، هسته از تعداد زيادي پروتون يا بار الكتريكي مثبت تشكيل شده و بدون تأثير نيرويي بايد هم متلاشي مي‌شد.
ـ توليد انرژي در اثر تخليط يا تقطيع هسته:
اگر هسته يك اتمي را بخواهيم به اجزاء خودش تجزيه كنيم بايد به اندازه انرژي اتصالي آن انرژي صرف كنيم. پس ميتوان گفت كه در موقع تخليط مجدد، اجزاء كوچك نيز مقدار زيادي انرژي آزاد مي‌شود. به همين ترتيب در موقع تخليط هسته عناصر سبك براي به وجود آمدن عنصر نيمه سنگين مقداري از انرژي اتصالي‌ها اضافي مي‌آيد، كه مجبوراً آزاد مي‌شود.
تخليط يك كيلوگرم هليوم (تهيه مصنوعي يك كيلوگرم هليوم از طريق تخليط پروتون و نوترون) تقريباً كيلووات ساعت انرژي توليد مي‌كند. تخليط هسته (مبناي بمب هيدروژني) احتياج به درجه حرارت‌هاي بسيار زياد در حدود ميليون درجه دارد و هنوز تهيه آن از نظر فني با اشكالاتي مواجه است. از اين جهت است كه امروزه براي توليد انرژي از عمل تخليط استفاده نمي‌شود، بلكه از عمل تقطيع استفاده مي‌شود.
اگر انرژي اتصالي هسته‌اي كوچكتر از مجموع انرژي اتصالي دو نيمه همان هسته باشد، بايد دو نيم كردن، يا تقطيع هسته انرژي‌زا باشد. زيرا مصرف انرژي براي مجزا كردن تمام نوكلئون‌هاي هسته به مراتب كمتر از انرژي لازم براي جمع‌آوري نوكلئون‌ها و تركيب مجدد هسته مي‌باشد.
اين موضوع اساس بدست آوردن انرژي توسط تقطيع (شكستن) هسته عناصر سنگين است. زيرا انرژي اتصالي اين هسته‌ها كوچكتر از مجموع انرژي دو عنصر نيمه سنگين مي‌باشد كه در اثر تقطيع بدست آمده است.
آسانترين راه تقطيع هسته اين است كه يك هسته سنگين توسط يك نوترون بمباران شود. (اساس كار راكتورهاي اتمي). اگر هسته نوترون را بپذيرد، هسته از نظر انرژي اتصالي يك طبقه بالا مي‌رود و در نتيجه مي‌شكند. متأسفانه چنين راكسيوني تنها در يك ماده كه در طبيعت موجود است پيدا مي‌شود و آن هم ايزوتوپ اورانيوم است. البته عناصر سنگين ديگر را نيز ميتوان به همين طريق تقطيع كرد ولي اين عمل فقط به كمك نوترون كه داراي انرژي سنتيك فوق‌العاده زياد است ممكن است. در موقع تقسيم هسته سنگين اورانيوم به دو هسته نيمه سنگين مثلاً باريم و كرپتن و يا هگزانون و ساماريوم به ازاء هر نوكلئون يك انرژي اتصالي آزاد مي‌شود، و از تقطيع يك كيلوگرم اورانيوم در حدود انرژي بدست مي‌آيد.
اگر همين انرژي را بخواهيم با مواد سوختني از طريق شيميائي ايجاد كنيم تقريباً 1700 تن گازوئيل و يا 25000 تن زغال سنگ لازم است. عامل تقطيع همانطور كه ذكر شد يك عدد نوترون است كه با انرژي سنتيك زياد به داخل مجتمع نوكلئون هسته وارد مي‌شود. در هر تقطيع هسته به طور متوسط 46/2 نوترون آزاد مي‌شود كه قادر است مجدداً هسته جديدي را تقطيع كند.
يك راكسيون زنجيرهاي فقط موقعي به وجود مي‌آيد كه حداقل يكي از نوترون‌هاي آزاد شده در اثر تقطيع باعث تقطيع ديگري مي‌شود. اگر مقدار مواد قابل تقطيع كم باشد، مقدار زيادي از نوترون‌ها قبل از تقطيع ديگر از دست مي‌روند و از محيط عمل خارج مي‌شوند و به اين جهت براي راكسيون زنجيرهاي و پي‌درپي حداقل 50 كيلوگرم اورانيوم لازم است.
بين نوترون آزاد و يك هسته امكان تحويلات زير موجود است
1) نوترون داخل هسته شده و هسته باز مي‌شود. اين همان عمل تقطيع است كه فوقاً به آن اشاره شد.
2) نوترون داخل هسته مي‌شود و توسط هسته جذب مي‌شود در اين صورت يك ايزوتوپ بوجود مي‌آيد. اين همان عملي است كه در راكتورها براي بوجود آوردن عناصر مصنوعي آزمايش مي‌شود.
3) هسته و نوترون به هم برخورد مي‌كنند ولي نوترون به حالت ارتجاعي يا نيمه ارتجاعي به خارج پرتاب مي‌شود. در پرتاب نيمه ارتجاعي نوترون در ضمن برخورد به هسته مقداري از انرژي خود را به هسته مي‌دهد و با سرعت كمتري برمي‌گردد.
4-1- نيروگاه اضطراري:
طرز كار بعضي از مصرف كننده‌هاي بزرگ نيروي برق طوري است كه قطع برق براي مدت كوتاهي نيز باعث زيانهاي مالي و جاني مي‌شود و چون قطع شدن برق قسمتي از شبكه برق به علت ايجاد اتصال كوتاه، برخورد صاعقه و كشيدن بار زياد امري كاملاً طبيعي و غير قابل پيش‌بيني و جلوگيري است، لذا در مؤسساتي كه قطع برق باعث زيانهاي جانبي مي‌شود مثل بيمارستان‌ها و فرودگاه‌ها و مؤسسات خصوصي مثل فروشگاه، هتل، تئاتر و سينما و بانك و غيره كه قطع برق باعث ترس و وحشت و احتمالاً زيانهاي مالي مي‌شود بايد نيروگاه اضطراري نصب گردد. نيروگاه اضطراري بايد خود به خود (اتوماتيك) بكار افتد و سريع مقادير نامي و نرمال خود را باز يابد و بي‌درنگ و يا با تأخير جزئي و بسيار كوتاهي جانشين برق از بين رفته شود با در نظر گرفتن شرايط فوق بهترين وسيله براي تأمين برق اضطراري ديزل ژنراتور مي‌باشد.
زمان راه‌اندازي و آمادگي براي بارگيري از نيروگاه اضطراري بستگي به نوع نيروگاه و اهميت مصرف كننده دارد. مثلاً در بعضي از تأسيسات (سينما، فروشگاه و استاديوم ورزش) ميتوان زمان راه‌اندازي نيروگاه اضطراري تا چند ثانيه به طول انجامد ولي قطع شدن برق اطاق عمل و يا قسمتي از فردوگاه حتي براي يك لحظه نيز شايد مجاز نباشد. همانطور كه گفته شد امروزه تنها وسيله برق اضطراري مطمئن و ارزان ديزل ژنراتور مي‌باشد كه بر حسب مدت زمان تاريكي به سه دسته تقسيم مي‌شود:
1) نيروگاه اضطراري با راه‌اندازي خودكار
2) نيروگاه اضطراري با راه‌اندازي سريع
3) نيروگاه اضطراري با راه‌اندازي بدون تأخير
5-1 نيروگاه گازي:
بهترين نيروگاهي كه ميتوان جايگزين نيروگاه آبي به منظور فائق آمدن بر مسأله بار ماكزيمم مصرفي شبكه نمود نيروگاه گازي است از طرفي اين نيروگاه داراي مزاياي متعددي از قبيل نصب سريع (9 ماه) قيمت ارزان (نسبت به ساير نيروگاهها) عدم وابستگي به شرايط محيطي و … نيز مي‌باشد از سوي ديگر ميتوان به آساني اثبات كرد كه نيروگاههاي با قيمت ثابت ارزان و قيمت متغير (بار) بالا (قيمت سوخت) را بايد به منظور تأمين بار پيك در شبكه قرار دهيم و برعكس نيروگاههاي با قيمت ثابت بالا ولي قيمت بار پايين را براي توليد برق پايه در نظر بگيريم.
نيروگاه گازي از قيمت بار بالايي برخوردار است و راندمان آن پايين است و با توجه به اين كه سوخت‌هاي فسيلي از اصلي‌ترين نياز اين نيروگاه است و همچنين محدوديت اين منابع بايد به گونه‌اي راندمان اين نيروگاه را افزايش دهيم، در صورت دست يافتن به اين موفقيت ميتوان اين نيروگاه را كه قابليت‌هاي فراواني نيز دارد، به طور دائم در شبكه برق كشور قرار دهيم.
يك نيروگاه گازي به منظور توليد برق از قسمتهاي مهمي تشكيل شده است كه مهمترين آنها كمپرسور ـ محفظه احتراق و توربين گاز مي‌باشد.
كه به اين سه قسمت مولد گاز مي‌گوييم.
ـ كمپرسور:
كمپرسور به عنوان يكي از اجزاء مهم يك مولد گاز مي‌باشد.
وظيفه كمپرسور فشرده سازي هوا مي‌باشد. كمپرسور نظير توربين است و از دو قسمت اصلي تشكيل شده است.
1ـ استاتور (قسمت ثابت) 2ـ روتور (قسمت گردنده)
پرههاي ثابت روي استاتور متصل گرديده است و پرههاي متحرك روي روتور، ولي در اينجا شكل پره‌ها تقريباً مثل هم است. وقتي كمپرسور شروع به كار مي‌كند مانند يك فن قوي هوا را به طرف داخل مي‌كشد.
اتاق احتراق:
COMBUSTION CHAMBER
اتاق احتراق نيز به عنوان يكي ديگر از اجزاء مهم يك مولد گاز مي‌باشد و در حالت كلي تشكيل شده است از يك اتاقك كه اين اتاقك از يك طرف به هواي فشرده شده از طرف كمپرسور مربوط مي‌شود و از طرف ديگر نيز به سوخت، نحوه عمل آن به اين صورت است كه هوا بعد از فيلترزاسيون وارد كمپرسور مي‌شود و بعد از فشرده سازي با فشار وارد اتاق احتراق مي‌شود و از طرف ديگر سوخت كه مي‌تواند گاز يا گازوئيل پودر شده كمپرسور مخلوط مي‌شود سپس جرقه زده مي‌شود و مخلوط مشتغل مي‌گردد و پس از مدتي سيال كاركن با فشار و حرارتي بالا (در حدود C 900) به پرههاي توربين برخورد مي‌كند و آنرا به حركت در مي‌آورد.
توربين گازي:
توربينهاي گازي معمولاً براي توليد توان قله مورد استفاده قرار مي‌گيرند، هرچند كه برخي مواقع آنها را، به ويژه به هنگام خرابي عمده در شبكة توليد براي توليد بار مياني و پايه نيز به كار مي‌برند.
توربينهاي گازي موارد كاربرد متعددي دارند كه مهمتر از همه كاربرد نشان در رانش انواع هواپيما است، هرچند كه در صنايع هم از توربينهاي گازي براي راه‌اندازي وسايل مكانيكي مانند پمپ‌ها، كمپرسورها، و مولدهاي كوچك برق، و مخصوصاً براي تأمين بار قله و بار مياني و بعضاً بار پايه نيز استفاده مي‌شود.
همچنين در نيروگاههاي چرخه تركيبي از توربينهاي گازي به طور فزاينده‌اي استفاده مي‌شود اين نيروگاهها از تركيب توربينهاي بخار و گاز ساخته مي‌شوند و بسته به نوع توربين‌ها، ديگهاي باز‌يافت گرما، و دستگاههاي بازيابي، انواع متعددي دارند.
توربينهاي گازي كه در نيروگاههاي و صنايع مورد استفاده قرار مي‌گيرند مزاياي زيادي دارند اندازه نيروگاه توربين گازي، در مقايسه با نيروگاه بخار، كوچكتر، وزنش كمتر، هزينه اوليه آن براي توليد هر واحد توان از هزينه مربوط به نيروگاه بخار كمتر، مدت زمان لازم براي تحويل توربين گازي نسبتاً كوتاه است و ميتوان آن را سريعاً نصب كرد و مورد استفاده قرار داد.
راه‌اندازي نيروگاه توربين گازي سريع و غالباً از طريق كنترل از راه دور است و به صورت نرم كار مي‌كند. با استفاده از توربين گازي علاوه بر توليد برق ميتوان برخي نيازهاي جانبي را نيز مانند توليد هواي فشرده تأمين كرد. انواع سوخت‌هاي مايع و گازي از جمله سوخت‌هاي سنتزي جديد مانند گازهاي با ارزش گرمائي پايين را ميتوان در توربينهاي گازي به كار برد.
توربينهاي گازي در مقايسه با ساير دستگاههاي اساسي توليد، محدوديت‌هاي زيست محيطي كمتري دارند.
عيب عمدة توربين گازي كه استفاده از آنرا به عنوان يك نيروگاه تأمين بار پايه دچار مشكل مي‌كند. همانا پايين بودن بازده گرمائي آن است. عيب ديگر آن ناسازگاريش با سوخت‌هاي جامد است. توأم بودن هزينه سرمايه‌گذاري پايين و بازده پايين در توربين گازي موجب مي‌شود كه از آن عمدتاً به عنوان نيروگاه تأمين بار قله استفاده شود كه انتظار نمي‌رود چنين نيروگاهي بيشتر از 1000 يا 2000 ساعت در سال در مدار باشد. براي چنين مواردي استفاده از نيروگاههاي بزرگ بخار غير اقتصادي خواهد بود.
بازده چرخه توربين گازي با افزايش دماي گازهاي احتراقي ورودي به توربين افزايش مي‌يابد. امروزه اين دما در حدود 1100 تا 1260 درجه سانتيگراد است. سازندگان توربين گازي درگير تحقيقات پر هزينه‌اي هستند تا بتوانند اين دما را به 1540 درجه سانتيگراد برسانند، و در آينده حتي رسيدن به دماي 1650 درجه سانتيگراد نيز مورد نظر است.
با بكارگيري توربينهاي گازي در چرخه‌‌هاي تركيبي ميتوان پايين بودن بازده آن را برطرف كرد و در نتيجه آن را به عنوان نيروگاه تأمين بار پايه بكار گرفت، در عين حال از مزاياي ديگر آن نيز مانند راه‌اندازي سريع و انعطاف‌پذيري كار كردي آن در محدوده گستردهاي از بار بهره‌مند شد.
توربينهاي گازي ممكن است آرايش تك محوري يا دو محوري داشته باشند. در آرايش نوع اخير از دو محور استفاده مي‌شود كه با سرعت‌هاي مختلفي دوران مي‌كنند. روي يك محور كمپرسور و توربيني كه كمپرسور را تغذيه مي‌كند قرار دارند، در حالي كه روي محور ديگر توربين قدرت و بار خارجي قرار مي‌گيرند. همچنين ممكن است روي يك محور كمپرسور و توربين فشار بالا، ورودي محور ديگر كمپرسور و توربين فشار پايين و بار خارجي قرار گرفته باشند. در هر آرايشي، به بخشي از سيستم كه شامل كمپرسور، اتاق احتراق و توربين فشار بالاست مولد گاز مي‌گويند.
در آرايش دو محوري اين امكان وجود دارد كه بار سرعت متغيري داشته باشد و اين موضوع براي موارد متعددي از كاربردهاي صنعتي مناسب است. گاهي توربينهاي گازي را كه براي رانش هواپيما طرح شده‌اند، با انجام اصلاحاتي براي كاربردهاي صنعتي مورد استفاده قرار مي‌دهند. در توربينهاي تك‌محوري، كمپرسور، توربين، و بار روي يك محور قرار مي‌گيرند كه با سرعت ثابتي دوران مي‌كند. از اين نوع آرايش براي راه‌اندازي مولدهاي كوچك و همچنين مولدهاي بزرگ برق در نيروگاهها استفاده مي‌شود. چرخه ايده‌آل نيروگاه گازي، چرخه برايتون است اين چرخه از دو فرايند بي درو ـ بازگشت‌پذير (و در نتيجه آيزونتروپيك) و دو فرآيند فشار ثابت تشكيل مي‌شود. با انجام اصلاحاتي در اين چرخه ميتوان بازده اين نيروگاه را افزايش داد.
اين نيروگاه داراي شرايط خاص بهره‌برداري مي‌باشد كه با توجه به آن ميتوان بازده و طول عمر قطعات آنرا افزايش داد.
استفاده از دستگاههاي مبادل كولر و گرم‌كن و غيره گرچه باعث بهتر شدن راندمان حرارتي مي‌شود ولي قيمت تمام شده نيروگاه را نيز بيش از حد بالا مي‌برد، به اين جهت ميتوان بطور خلاصه چنين نتيجه گرفت كه:
الف: اگر قيمت يك نيروگاه گازي ساده با مدار باز 10$ فرض شود اضافه كردن وسايل ديگر براي بهتر كردن راندمان قيمتهاي زير را پيدا مي‌كند.
با كولر 115$ با كولر و مبادل 165$ با مدار بسته 260$
ب: راندمان يك نيروگاه گازي ساده با مدار باز (بدون تجهيزات جانبي مانند مبادله كن گرما خنك سازي …) در حدود 24-22% و راندمان يك نيروگاه گازي ساده با مبادل تا 30% و راندمان نيروگاه گازي دو طبقه با مدار باز و مبادل تا 35% و راندمان نيروگاه گازي مدار بسته تا 30% مي‌باشد
پ: نيروگاه گازي تقريباً احتياج به آب سرد ندارد و همين موضوع سبب مي‌شود كه نيروگاه گازي براي بسياري از كشورها كه با كمبود آب مواجه هستند بسيار پر ارزش شود
ث: براي نگهداري و بهره‌برداري احتياج به افراد كم دارد.
ج: احتياج به روغن‌كاري زياد ندارد و از اين بابت مخارج زيادي متحمل نمي‌شود.
چ: توربينهاي گازي بسيار زود در مدار قرار مي‌گيرند و براه مي‌افتند.
با توجه به آنچه که در بالا بدان اشاره شد ميتوان گفت كه براي مصارف كم مدت ساليانه، مثل دستگاههاي اضطراري توربين گازي ساده با مدار باز، يك نيروگاه ايده‌آل است در نيروگاههاي عمومي شهري و نيروگاههاي اختصاصي (كارگاه صنعتي) توربينهاي گازي بخصوص براي پوشاندن پيك برق مولدهاي با ارزشي هستند و مورد استعمال آن بخصوص در جايي است كه قيمت سوخت (گاز) ارزان باشد.
در كشورهاي در حال توسعه توربينهاي گازي واحدهاي بسيار خوبي براي توليد برق مي‌باشند زيرا قدرت نيروگاههاي گازي معمولاً كم و در حدود MW50 است و اين قدرت براي پوشاندن برق كشورهاي كوچك و در حال توسعه كافي است. بخصوص اگر اين كشورها با كمبود آب نيز مواجه باشند. امروزه بخصوص به خاطر استفاده صنعتي از انرژي اتمي توربين گازي ارزش بسيار زيادي پيدا كرده است، زيرا عامل خنك كردن راكتورها خود عامل مؤثر و محركي براي توربين گازي مي‌باشد.
فصل دوم
ساختمان توربين گازي
اجزاي اصلي توربين گازي عبارتند از: كمپرسور ـ اتاق احتراق و توربين
1-2 كمپرسور
وظيفه كمپرسور ايجاد تراكم براي سيال عامل كار بصورت آدياباتيك مي‌باشد. كمپرسورهاي به كار رفته در توربينهاي گازي از نوع محوري (axial) بوده ولي كمپرسورهاي گريز از مركز (centrifugal) نيز در گذشته مورد استفاده قرار مي‌گرفته است. امروزه به دليل پايين بودن نسبت فشار، از نوع گريز از مركز استفاده نمي‌شود. شكل 1-2 كمپرسور گريز از مركز را از دو نماي روبرو و پهلو نشان مي‌دهد. همانطور كه ديده مي‌شود كمپرسور گريز از مركز پروانه‌اي شامل پرههاي خميده شعاعي تشكيل شده است. هوا در نزديكي كلاهك كه چشم پروانه ناميده مي‌شود بدرون كشيده مي‌شود و با سرعت زيادي بوسيله پرههاي روي پروانه به گردش در آورده مي‌شوند. (با به گردش درآمدن پروانه). فشار استاتيكي هوا از طرف چشم پروانه به سوي بالاي لبه آن افزايش مي‌يابد تا اينكه بر روي هوا نيروي جانب مركز بوجود آورد. با عبور هوا از لبه بالايي پروانه اين هوا به گذرگاههاي پخش كننده (diffuser) وارد شده و از اينجا فشار هوا افزايش بيشتري مي‌يابد.
شكل 1-2 پروانه كمپرسور گريز از مركز
پروانه كمپرسور مي‌تواند مانند شكل 2-2 دو طرفه باشد. به اين ترتيب كمپرسور در هر طرف داراي يك چشم بوده بنابراين هوا از هر دو سو به درون كشيده مي‌شود. مزيت اين نوع كمپرسور در اين است كه پروانه بطور تقريباً مساوي تحت تأثير نيروهاي برابر در جهت محوري قرار خواهد گرفت. در عمل حدود نيمي از افزايش فشار در پرههاي پروانه و نيم ديگر آن در گذرگاههاي پخش كننده صورت مي‌گيرد. (يك پخش كننده وسيله‌اي است كه توسط آن با كاهش سرعت سيال در يك گذرگاه، فشار آن افزايش داده مي‌شود.)
شكل 2-2 كمپرسور گريز از مركز بطور كامل نصب شده
كمپرسور محوري (Axial compressor):
اين كمپرسورها بيشترين كاربرد را در توربينهاي گازي دارد. يك كمپرسور جريان محوري شامل رديفي از پرههاي متحرك است كه دور تا دور محيط يك روتور قرار گرفته‌اند. و همچنين رديفي از پرههاي ثابت كه دور تا دور محيط يك استاتور مرتب شده‌اند. هوا بطور محوري از راه پرههاي متحرك و ثابت به ترتيب جريان مي‌يابد. در ورودي نخستين رديف از پرههاي متحرك، پرههاي هدايت كننده ثابت قرار داده شده‌اند. را بدهد و از اينجا سرعت هوا نسبت به پره‌ها با عبور از راه آنها كاهش مي‌يابد و مقداري افزايش فشار بوجود خواهد آمد. در پرههاي ثابت استاتور هوا تحت زاويه‌اي منحرف مي‌شود كه جهت آن طوري است تا امكان عبور از پرههاي متحرك رديف دوم را بدهد. داشتن يك تعداد نسبتاً زياد از طبقات در كمپرسور محوري معمول است تا در هر طبقه يك كار ورودي ثابت حفظ شود. كاهش حجم با قيفي شكل كردن استاتور يا روتور امكان پذير است.
پره‌ها طوري مرتب مي‌شوند كه فضاي ميان آنها تشكيل گذرگاههاي پخش كننده
2-2 محفظه احتراق combustion chamber
توضيحات ارائه شده در اين بحث مي‌تواند بيشتر محفظه‌هاي احتراق مورد استفاده در واحدهاي گازي اعم از صنعتي و تروبوجت‌ها را در بر گيرد. مي‌دانيم كه توربين گاز قدرت را از طريق به كار بردن انرژي گازهاي سوخته و هوا كه دما و فشار زيادي دارند، با منبسط كردن آن در چندين طبقه از پرههاي ثابت و متحرك، توليد مي‌كند. براي توليد فشار زياد (از 4 اتمسفر تا 13 اتمسفر) در سيال عامل كار كه براي تراكم لازم مي‌باشد از كمپرسور استفاده مي‌شود. اگر پس از عمل تراكم روي سيال عامل كار، سيال فوق در توربين همان مقدار كار كه صرف تراكم شده است، توسط توربين بدست مي‌آيد و در نتيجه كار خالص صفر خواهد بود. ولي كار توليدي توربين را ميتوان با اضافه كردن حجم سيال عامل كار در فشار ثابت، يا افزايش فشار آن در حجم ثابت، افزايش داد. هر يك از دو روش فوق را ميتوان با بالا بردن دماي سيال عامل كار، پس از متراكم نمودن آن بكار برد. براي بالا بردن دماي سيال عامل كار، يك اتاق احتراق لازم است كه در آن هوا و سوخت محترق گردند تا موجب افزايش دماي سيال عامل كار بشود.
محفظه احتراق از لحاظ عملكرد بايد بتواند امكان سوختن مقدار زيادي سوخت را كه از راه مشعل سوخت تأمين شده با حجم وسيعي از هوا كه توسط كمپرسور تأمين گرديده فراهم آورد. اين وظيفه بايد طوري انجام گيرد كه بر اثر آزاد شدن انرژي گرمايي حاصل از احتراق هوا انبساط يافته و شتاب بگيرد تا يك جريان پيوسته از گازهاي داغ در همه شرايط كار توربين ايجاد گردد. البته اين وظيفه‌اي دشوار خواهد بود بويژه به اين دليل كه بايد با كمترين اتلاف يا افت فشار و با بيشترين انرژي گرمايي آزاد شده با توجه به فضاي محدود قابل دسترس همراه باشد.
مطلب ديگري كه در مورد عملكرد محفظه احتراق بايد مورد توجه قرار گيرد اين است كه مقدار سوخت اضافه شده به هوا در درون محفظه به بيشترين افزايش دمايي مورد نياز بستگي دارد. معمولاً اين دما چيزي ميان 700 تا 1200 درجه سانتيگراد به طور نمونه مي‌تواند باشد. از آنجائيكه هوا قبلاً در اثر كار انجام شده در طي تراكم گرم مي‌شود افزايش دما مي‌تواند بين 500 تا 800 درجه سانتيگراد ضرورت داشته باشد. چون دماي مورد نياز براي گازها در ورود به توربين وابسته به سرعت چرخش توربين بوده و با تغيير نمودن آن تغيير مي‌كند محفظه احتراق بايد از اين قابليت برخوردار باشد كه در دامنه وسيعي از شرايط كاري توربين، يك احتراق پايدار و مؤثر را براي آن حفظ كند.
نخستين مسئله‌اي كه محفظة احتراق با آن مواجه مي‌باشد اين است كه سرعت هوايي كه از كمپرسور به محفظه وارد مي‌شود زياد مي‌باشد. (براي نمونه در حدود 150 متر بر ثانيه) اين سرعت پايداري احتراق برهم زده مي‌تواند موجب خاموش شدن شعله يا احتراق نادرست آن شود. براي حل اين مشكل يك ناحيه با سرعت محوري پايين درون محفظه ايجاد مي‌گردد به اين ترتيب امكان پايدار نگه‌داشتن شعله در سراسر دامنه شرايط عملكرد سيستم توربين گاز فراهم مي‌آيد. در واقع براي انجام اين كار بايد در نظر كه نسبت هوا به سوخت در درون محفظه بالا مي‌باشد (45:1 يا 130:1) در حاليكه براي يك سوخت نفتي بهترين نسبت 15:1 بوده و بايد در ناحيه فوق‌الذكر تنها بخشي از هواي ورودي به محفظه بتواند وارد شود تا سوخت با آن بسوزد. اين ناحيه را اصطلاحاً ناحيه اوليه يا نخستين احتراق يا ناحيه احتراق مي‌نامند. اين كار توسط يك لوله آتش يا لاينر انجام مي‌گيرد.
در شكل 3-2 تصويري نمادين از يك محفظه احتراق بصورت برش نشان داده شده است. در اين تصوير بخشهاي مختلف يك محفظه احتراق به خوبي نشان داده شده است. گرچه اين تصوير مربوط به يك محفظه احتراق توربوجت ساخت كارخانه رولزرويس مي‌باشد ولي از نظر ساختماني مي‌تواند توجيه‌گر كامل طرز كار بيشتر محفظه‌هاي احتراق باشد.
(توجه داشته باشيد كه مطابق شكل 3-2 محفظه احتراق به صورت دو جداره بوده و جدار اول همان پوشش محفظه است و جدار دوم پوشش لوله آتش مي‌باشد).
شكل 3-2 تصوير نمادين يك محفظه احتراق به صورت برش،
شروع احتراق در محفظه احتراق بعهده شمع جرقه‌زني مي‌باشد كه بر روي محفظه نصب شده و پس از آنكه شعله آمد ديگر نيازي به جرقه آن نبوده و خاموش مي‌شود. اين شمع جرقه‌زن معمولاً توسط ولتاژ زيادي كار مي‌كند كه يا از طريق يك ترانسفورماتور ولتاژ زياد بصورت پيوسته و يا بصورت پالس به آن اعمال مي‌شود. در سيستمهاي با چند محفظه احتراق (مانند توربينهاي گازي بكار رفته در نيروگاهها و بيشتر هواپيماي جت) دو تا از محفظه‌ها داراي شمع جرقه‌زن مي‌باشند و احتراق سوخت از درون اين محفظه‌ها از راه لوله عبور آتش كه در شكل 3-2 نشان داده شده به بقيه محفظه‌ها كه فاقد شمع هستند سرايت مي‌نمايد.
در مورد چگونگي اعمال سوخت بدرون جريان هوا بايد گفت كه معمولاً بر پايه دو اصل جدا از هم استوار مي‌باشد. يكي بر پايه تزريق سوخت بصورت افشان با ذرات ريز تميز شده و ديگري بر پايه از پيش تبخير كردن سوخت قبل از ورود به ناحيه احتراق استوار مي‌باشد. روش اول معمول‌تر بوده و در بيشتر واحدهاي گازي بكار گرفته شده است.
انواع محفظه‌هاي احتراق
بطور كلي محفظه‌هاي احتراقي كه در توربينهاي گازي بكار مي‌رود به سه نوع اصلي تقسيم‌بندي شده است. اين سه نوع عبارتند از محفظه‌هاي چندتايي، محفظه‌هاي لوله‌اي ـ حلقوي و محفظه حلقوي.
محفظه‌هاي نوع چندتايي يا چندگانه
اين نوع محفظه احتراق روي واحدهايي بكار برده شده كه داراي كمپرسور نوع گريز از مركز هستند. همچنين در واحدهاي گازي قديمي كه داراي كمپرسور محوري مي‌باشند از محفظه‌هاي چندتايي استفاده شده است. همانطور كه در شكل 4-2 نشان داده شده محفظه‌ها دور تا دور واحد قرار داده شده‌اند. هواي كمپرسور بوسيله مسيرهايي به هر يك از محفظه‌ها داده مي‌شود. هر يك از محفظه‌ها داراي يك لوله آتش دروني مي‌باشد كه اطراف آنرا پوشش هوا احاطه كرده است. هوا از طريق لوله آتش و فضاي بين آن و پوشش خارجي همانند آنچه در بخشهاي قبل توضيح داده شده، عبور مي‌كند. لوله‌هاي آتش همگي از داخل به هم ارتباط دارند. اين كار اجازه مي‌دهد تا احتراق در طي راه‌اندازي واحد به درون همه لوله‌هاي آتش سرايت كند.
محفظه احتراق از نوع لوله‌اي حلقوي
اين نوع محفظه مطابق شكل 5-2 تركيبي از نوع چندتايي و حلقوي مي‌باشد. تفاوت اين نوع با نوع قبلي در اين است كه لوله‌هاي آتش درون يك پوشش مشترك قرار داده شده‌اند. اين طرح از نظر تعميرات و باز كردن سيستم از نوع قبل راحت‌تر مي‌باشد.
محفظه‌هاي احتراق نوع حلقوي اين نوع محفظه مطابق شكل 6-2 از تنها يك لوله آتش به شكل كاملاً حلقوي تشكيل شده‌اند.
شكل 4-2 تصويري از محفظه احتراق نوع چندتايي
1ـ محل ورود هواي اوليه 2ـ فلانج اتصال زانويي خروجي كمپرسور 3ـ محفظه احتراق 4ـ لوله اتصال و ارتباط ميان محفظه‌ها 5ـ لوله دررو 6ـ پوشش هوا 7ـ مانيفولد سوخت اصلي 8ـ حلقه آب‌بندي موتور 9ـ مانيفولد سوخت اوليه.
شكل 5-2 تصوير محفظه احتراق از نوع لوله‌اي حلقوي كه در صنايع هواپيماسازي داراي كاربرد است.
شكل 6-2 تصويري از محفظه احتراق نوع حلقوي
3-2-توربين
وظيفه توربين تبديل انرژي گرمايي به انرژي مكانيكي است. توربين گاز قدرت را از طريق بكار بردن انرژي گازهاي سوخته و هوا كه دما و فشار زيادي دارند، با منبسط كردن آن در چندين طبقه از پرههاي ثابت و متحرك توليد مي‌كند. توربينهاي گازي اساساً بر دو نوع هستند.
1) توربين جريان شعاعي و 2) توربين جريان محوري.
توربين گازي جريان شعاعي در ظاهر مانند يك كمپرسور گريز از مركز است، با اين تفاوت كه در آن جريان به جاي آنكه در جهت شعاع به طرف خارج باشد، به سمت داخل است. توربينهاي جريان شعاعي بطور گستردهاي در اندازه‌هاي كوچك مورد استفاده قرار مي‌گيرند. عيب اين نوع توربين‌ها در اين است كه با دماهاي بالاي گاز كه لازمه بازده گرمايي خوب است سازگار نيست. توربينهاي گازي جريان محوري مشابه حالت توربين بخار است، با اين تفاوت كه در آن شاره يا بصورت گاز خالصي مانند هليم است كه براي استفاده در راكتورهاي دماي بالا و خنك شونده با گاز مناسب است، يا بصورت هوا و محصولات احتراقي است كه در توربينهاي گازي فسيل سوز مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
نكته‌اي كه در مورد توربينهاي گاز داراي اهميت بسيار زيادي مي‌باشد مسئله خنك كردن پرههاي توربين است. همانطور كه قبلاً گفته شد براي افزايش ضريب بهره گرمايي توربين گاز نياز به افزودن هرچه بيشتر دماي ورود به توربين مي‌باشد. اين كار موجب مي‌شود تا خنك سازي پره‌ها و روشهاي مربوط به آن و همچنين جنس پره‌ها مورد توجه قرار گيرد.
معمولاً پرههاي ثابت بيش از ساير پره‌ها در معرض دماهاي زياد، تنشهاي شديد و عوامل شيميايي قرار دارند. آلياژ بكار رفته در پرههاي ثابت معمولاً سوپر آلياژهاي نيكل و يا كبالت مي‌باشد. طول عمر كاري پرههاي ثابت در حدود 30000 تا 100000 ساعت مي‌باشد. با توجه به اينكه دماي كاري آنها در حدود 900 درجه سانتيگراد مي‌باشد بايد سيستم خنك كاري مناسبي براي آن در نظر گرفته شود.
پرههاي متحرك نسبت به پرههاي ثابت كمتر در معرض دماهاي زياد قرار دارند، ولي از نظر تنشهاي شديد وارد شده، در وضعيت بدتري قرار دارند.
جدول زير اثرات تغيير نوع سوخت را روي عمر قطعات واحد گازي روشن مي‌سازد:
پوششهاي مورد استفاده در پرههاي توربين گاز
