بخشی از مقاله
چکیده
در تحقیق حاضر، سیکل بخار 440 مگاواتی در شرایط طراحی و اندازه گیري با استفاده از نرم افزار Thermoflow در بارهاي مختلف مدل شده است. راندمان نیروگاه در شرایط اندازه گیري بین 2/5 تا 4 درصد با نتایج طراحی اختلاف دارد. بعلاوه نتایج تحلیل انرژتیک و اگزرژتیک سیکل بخار، نشان میدهد که برخلاف شرایط طراحی، راندمان نیروگاه در بار 95 درصد کمتر از راندمان نیروگاه در بار 75 درصد است. از طرف دیگر، با مقایسه راندمان تجهیزات مختلف سیکل بخار میتوان دریافت که عملکرد کندانسور و توربین فشار ضعیف نامطلوب است. در بارهاي نزدیک به بار 100 درصد، با افزایش دبی بخار ورودي به کندانسور، عوامل موثر در افت راندمان تشدید میشود و عملکرد کندانسور نا مطلوب تر میگردد.
مقدمه
با توجه به رشد روز افزون جمعیت جهان، نیاز به گونه هاي مختلف انرژي در بخش هاي مختلف همچون صنعت، حمل و نقل و مسکن افزایش یافته است. از این رو، در چند دهه اخیر بهبود عملکرد تجهیزات مختلف مصرف کننده انرژي مورد توجه صنعتگران قرار گرفته است. از آنجاییکه نیروگاه هاي حرارتی بعنوان یکی از عمده ترین مصرف کنندگان انرژي در بخش صنعت بشمار می روند، ارزیابی و بهبود عملکرد تجهیزات مختلف نیروگاه سهم بسزایی در کاهش مصرف انرژي دارد
هدف از تحقیق حاضر، تحلیل انرژتیک و اگزرژتیک نیروگاه بخار 440 مگاواتی در شرایط اندازه گیري و ارزیابی راندمان نیروگاه در بارهاي مختلف است. بدین منظور، با استفاده از داده هاي شرایط طراحی، سیکل بخار نیروگاه در بارهاي 100، 75، 50 و 35 درصد، با استفاده از نرم افزار Thermoflow مدل شده است و راندمان تجهیزات مختلف نیروگاه و تجهیزات مختلف در شرایط طراحی محاسبه شده است.
همچنین با استفاده از داده هاي اندازه گیري، در بارهاي 95، 75 و 50 درصد، سیکل بخار نیروگاه مدل شده است و راندمان تجهیزات مختلف با توجه به داده هاي نرم افزار در هر حالت محاسبه شده است. از طرف دیگر، بمنظور بررسی علل افت راندمان، تاثیر پارامترهاي مختلف بر عملکرد نیروگاه همچون دماي آب دریا، افزایش فشار کندانسور، تاثیر هیترهاي پیشگرم کن و ... مورد بررسی قرار گرفته است. بدین ترتیب با مقایسه نتایج شرایط طراحی با نتایج اندازه گیري و با توجه به عوامل موثر بر عملکرد سیکل بخار، به تحلیل وضعیت نیروگاه پرداخته شده است.
١-١. مشخصات نیروگاه مورد مطالعه
توان نامی نیروگاه بخار مورد مطالعه، 440 مگاوات میباشد و در منطقه اي با آب و هواي مرطوب واقع است.
رطوبت و دماي محیط در شرایط اندازه گیري در حدود 60 درصد و 27 درجه سانتیگراد ثبت شده است. همچنین ارتفاع نیروگاه از سطح دریاي آزاد منفی 26 متر است.
سیکل بخار مورد مطالعه، داراي 3 توربین فشار قوي - HPT - ، فشار متوسط - IPT - و فشار ضعیف - LPT - هم محور است که بخار ورودي به توربین فشار متوسط در بویلر باز گرم میشود. همچنین ژنراتور نیروگاه، دو قطبی با ولتاژ خروجی 21 کیلو ولت و توان ظاهري 517/6 مگا ولت آمپر میباشد. در کندانسور نیروگاه از آب دریا براي خنک کردن بخار خروجی از توربین استفاده میشود. فشار بخار کندانسور در شرایط طراحی به ازاي دماي 21 درجه سانتیگراد آب دریا ، 0/066kg/cm2 میباشد.
نیروگاه مورد نظر داراي 4 هیتر پیش گرم فشار ضعیف می باشد که با استفاده از بخار زیرکش شده از توربین هاي فشار متوسط و فشار ضعیف، آب خروجی از کندانسور را پیش گرم میکند. آب خروجی از هیترهاي فشار ضعیف وارد دي اریتور نیروگاه می شود و فرآیند اکسیژن زدایی آب سیکل انجام می پذیرد. پمپ آب تغذیه بویلر از نوع توربوپمپ دور متغیر است که با استفاده از بخار خروجی از توربین فشار قوي کار میکند.
همچنین نیروگاه داراي 2 هیتر فشار قوي می باشد که در شرایط طراحی دماي آب سیکل را تا حدود 260 درجه سانتیگراد پیش گرم میکند. بویلر نیروگاه مورد مطالعه از نوع بدون درام - Once Through - ، است که از دو بخش تشکیل شده است. در بخش اول محفظه احتراق قرار دارد و لولههاي آب در دیوارهها تعبیه شده است که در این بخش آب به بخار تبدیل می شود. در بخش دوم 4 سوپرهیتر و 2 ري هیتر قرار دارد که بخار را سوپرهیت میکند.
همچنین ارتفاع و قطر خارجی نوك دودکش بویلر به ترتیب 135و 8 متر میباشد در جدول 1 گزیده اي از اطلاعات ترمودینامیکی مربوط به نقاط مختلف سیکل بخار در شرایط طراحی ارائه شده است
یکی از ابزارهاي توانا جهت مدل سازي نیروگاه هاي مولد برق مجموعه نرم افزاري Thermoflow است که امکان طراحی و مدل سازي نیروگاه هاي گازي، سیکل ترکیبی و بخار را با استفاده از نرم افزارهاي مختلف فرآهم میکند. مدلسازي نیروگاه بخار مذکور با استفاده از نرم افزارهاي Steam Pro و Steam Master در دو مرحله انجام میپذیرد. در مرحله نخست، اطلاعات اولیه در خصوص ساختار نیروگاه در نرم افزار Steam Pro، وارد می شود و اجزاي مختلف نیروگاه، شرایط کارکرد و چگونگی ارتباط آنها با یکدیگر - از قبیل تعداد و چگونگی ارتباط زیرکش ها، هیترها، توربین ها و... - تعیین می شود.
با اجراي برنامه، و با برقراري بالانس جرم و انرژي در سیکل، پارامترهاي ترمودینامیکی و دبی جرمی جریان در سیکل بخار محاسبه می شود. براي بررسی تأثیر پارامترهاي موثر در کارکرد نیروگاه همچون اثر تغییر بار نیروگاه، دما و رطوبت محیط، دماي آب دریا و مشخصات موثر بر راندمان تجهیزات مختلف میبایست از نرم افزار Steam Master استفاده شود.
