بخشی از مقاله
چکیده:
سیستم آب گردشی نیروگاه، به منظور خنک کردن آب کندانسور بایستی گرما را بطور موثري از چرخه بخار گرفته و به محیط دفع کند. یکی از انواع پرکاربرد سیستمهاي فوق، برج هاي خنک کن خشک با مکش طبیعی - برج هلر - میباشد که بطور گسترده در مناطق کم آب، نظیر ایران، استفاده می شوند .
عملکرد برج هاي هلر به شدت تحت تاثیرشرایط محیط، بویژه سرعت باد و دبی هواي مکیده شده به سمت برج، قرار می گیرد .بررسی ها نشان می دهد که عموماً افزایش سرعت وزش باد، کاهش عملکرد برج هلر را بدنبال دارد. از اینرو استفاده از دیوارهاي بادشکن به منظور کاهش این اثرات و نیز تزریق دود خروجی از نیروگاه بدرون برج جهت ایجاد مکش بهتر پیشنهاد شده است.
در این پژوهش سه برج هلر همراستا بهمراه لوله تزریق دود و دیوارهاي بادشکن مدل شده است و با در نظر گرفتن اثر شناوري - بویانسی - و با فرض جریان سه بعدي غیرقابل تراکم، معادلات ناویراستوکس و معادله انرژي با کمک روش دینامیک سیالات محاسباتی حل شده و میدان جریان هوا در اطراف و داخل مجموعه ي سه برج همراستا و میزان انتقال حرارت از رادیاتورها بدست آمده اند .
مقایسه عملکرد حرارتی برج ها در شرایطی که تزریق دود انجام نمی شود و دیوار بادشکن هم وجود ندارد، نشان می دهد که کاهش عملکرد حرارتی براي برج هاي تحت وزش باد و بدون استفاده از روشهاي بهبود عملکرد شدیدتر از حالتی است که این روشها بکار گرفته می شود. و نیز نتایج بیانگر اینست که مجاورت سه برج در کنار یکدیگر می تواند آثار مثبتی شبیه به استفاده از دیوارهاي بادشکن روي مکش بیشتر هوا بدرون برج ها داشته باشد که به نوبه خود موجب افزایش هرچه بیشتر راندمان حرارتی برج ها می گردد.
مقدمه
با کشف قدرت بخار آب، منابع مختلف انرژي، اغلب به منظور تولید انرژي الکتریکی مورد استفاده قرار گرفتند. در کشور ما ایران نیز با توجه به وجود منابع خدادادي سوخت هاي فسیلی، توجه بیشتري به سمت نیروگاه هاي حرارتی معطوف شده است .طی دو دهه گذشته، با افزایش شدید بهاي انرژي و مشکلات زیست محیطی پدید آمده، مسائل مرتبط با انرژي در صدر برنامه ریزي ها قرار گرفته است .برنامه ها و تلاشهاي زیادي براي بهره برداري مناسب از انرژي و بهبود فرایندها صورت پذیرفته است .
مطالعات نشان می دهند که نیروگاه هاي حرارتی مدرن بیش از % 60 حرارت ورودي را هدر می دهند .از این مقدار حدود10 % - 15توسط گازهاي داغ از اگزوز به بیرون رها می شود، حدود % 45 هم از طریق کندانسور نیروگاه به محیط ریخته می شود 5].در شکل 1 می توان جایگاه برج خنک کن خشک با مکش طبیعی که یکی از اجزاء اصلی سیستم خنک کن نیروگاهی بوده و نقش مهمی در صرفه جویی در زمینه انرژي و آب ایفا می کند را در چرخه یک نیروگاه مشاهده کرد .این نوع سیستم خنک کن عمدتاً در مناطق خشک جهان که با کمبود منابع آب روبرو هستند، مانند جنوب آفریقا، خاورمیانه، شمال چین و در ایران قابل استفاده میباشد.
عملکرد برج هاي خشک شدیداً به شرایط محیطی، از جمله شرایط وزش باد که می تواند بیش از % 40 ظرفیت خنک کاري کلی برج را کاهش دهد، وابسته می باشد .از اینرو، بررسی تأثیر وزش باد بر عملکرد برجهاي خنک کن و ارائه روش هایی براي بهبود عملکرد آنها در جهت افزایش کارایی و کاهشاتلاف انرژي اهمیت دارد.
اندازه گیري هایی در مقیاس واقعی براي مطالعه عملکرد حرارتی برج هاي خنک کن خشک صورت گرفته است .اما با توجه به اندازه بسیار بزرگ برج هاي خنک کن خشک و فیزیک پیچیده جریان سیال در آنها، انجام آزمایش هایی ماننداندازه گیري توزیع سرعت و دماي جریان سیال لذا بهره گیري از روشهاي عددي وار می باشد براي اندازه گیري، - CFD - متداول می باشد .
برج هاي خن ککن مورد مطالعه، دو برج خنک کن خشک با مکش طبیعی از نوع هلر که به صورت همراستا در نیروگاه سهند نصب شده، می باشند .در این تحقیق دو برج خنک کن همراستا در شرایط وزش باد مورد مطالعه قرار گرفته و اثرات برجها روي یکدیگر و استفاده از دیوارهاي بادشکن تحت این شرایط روي عملکرد دوبرج بررسی گردیده است در پایان نتایج حاصل با اطلاعات تجربی مقایسه شده اند.
مطالعه بر روي اثرات مختلف، قسمتی از تحقیقات پیشین را شامل می شود. ؛ شبیه سازي سه بعدي جریان داخل و اطراف یک برج خشک با مکش طبیعی را انجام دادیم. به بررسی اثرات باد و دماي محیط روي برج خنک کن خشک پرداختند؛ بطوریکه اثرات وزش باد با سرعت هاي مختلف را بر روي یک برج خنک کن خشک هلر بررسی کرده و سپس به مقایسه آثار نامطلوب وزش بادروي برج پرداختند و در تحقیق دیگر آثار وزش باد را به دو برج همراستا تعمیم دادند.
تاریخچه
از جمله پارامترهایی که تاثیر منفی در کارکرد سیستمهاي خنککن خشک دارد، تغییرات سرعت و جهت وزش باد میباشد. برخی مطالعاتی که در زمینه تأثیر باد روي عملکرد برجهاي خنککن با جریان طبیعی انجام شده و همچنین راهحلهایی که براي بهبود عملکرد آنها صورت گرفته و یا پیشنهاد شده را میتوان به اندازهگیري هاي تجربی بر روي یک نمونه کامل - برج واقعی - ، تست هاي انجام شده در تونل باد و در نهایت، شبیهسازيهاي عددي تقسیمبندي کرد.
در شبیهسازيهاي عددي، نوع نگاه به پدیده وزش باد بر برجهاي خنککن نیز میتواند متفاوت باشد. به عنوان نمونه کارهاي عددي زیادي در زمینه بررسی فیزیک جریان در پشت برج انجام گرفته است. این بررسی ها عمدتاً براي تودة خروجی برج و اثر باد بر گسترش این خروجی، به صورت دوبعدي و سهبعدي انجام شده است.
در این راستا فعالیتهایی نیز براي تعیین اثر نحوه چیدمان مبدلها - افقی- عمودي - بر میزان افت عملکرد برجهاي خنککن خشک در حین وزش باد صورت گرفته است.براي بهبود عملکرد برجها در حین وزش باد، شبیهسازيهایی نیز با در نظر گرفتن یک دیواره متخلخل در مرکز سازه برج و همچنین دیوارههایی با اندازه، تعداد و آرایش مختلف در اطراف برج انجام شده است.بررسی جریان باد حول برجهاي خنککن خشک، به منظور برآورد توزیع دماي آب خروجی از مبدلهاي برج و مقدار حرارت خارج شده از برج، از دیگر کارهاي صورت گرفته شده است.
سیستم خنک کن اصلی - MCT - Main Cooling Tower
برج هاي خنک کن نیروگاه سهند، - MAIN Cooling Tower - MCT عمل خنک نمودن آب مورد استفاده جهت پاشش در کندانسور و تبدیل بخار خروجی توربین LOW PRESSURE به آب را انجام می دهند.
در این سیستم براي ایجاد جریان آب بین کندانسور و برج خشک واحد از دو دستگاه پمپ چرخش آب - circulatin gwater 2 × 60 % pump - CWP و دو عدد هیدروتوربین باز یافت انرژي جنبشی استفاده میگردد.
این سیستم شامل 2 عدد برج خنک کن با مشخصات زیر می باشد:
- نو.ع برج: برج خشک هلر با سازه بتنی ارتفاع برج: 130 متر حداکثر قطر: 110.5 متر - در پایین - حداقل قطر: 63.2 متر
- پیش بینی سرعت باد در طراحی برج: 110 متر بر ثانیه در ارتفاع 10 متري ظرفیت خنک کاري هر برج: 46.349 گیگا کالري بر ساعت
