بخشی از مقاله
چکیده
از مهمترین نیروگاه هایی که امروزه به عنوان مولد قدرت کاربرد دارند، نیروگاههاي گازي می باشند. لذا استفاده از روشهایی که بتوان تولید انرژي در این منبع قدرت را بهینه ساخته و راندمان واحدهاي گازي را در جهت صرفه جویی در مصرف سوخت و کاهش آلودگی هوا اقتصادي ساخت، مورد استقبال صنایع از جمله پالایشگاهها و شرکت هاي پتروشیمی قرار خواهد گرفت. لذا براساس همین ضرورت در این مقاله سعی بر ارائه ي روشهایی در راستاي همین هدف می باشیم. هر چند چرخه ساده توربین گازي از لحاظ اقتصادي براي بسیاري از مقاصد مانند واحد هاي تامین بار قله کافی است. ولی در واحد هاي تامین کننده بار پایه براي بهبود قدرت و بازده توربین گازي باید اصلاحاتی صورت گیرد.
راهکارهایی چون استفاده از بازیاب، خنک کن میانی در کمپرسور، بازگرمایش در توربین، تزریق آب در انتهاي کمپرسور و یا محفظه احتراق، یا استفاده از دماهاي بالاتر در ورودي توربین از جمله ي این موارد هستند. البته ایجاد این دماهاي بالا مسائلی را موجب خواد شد که میتوان با رعایت برخی اصول از جمله خنک سازي پره هاي توربین از مزایاي این روش بهره مند شد همچنین در ماههاي گرم، خنک سازي هواي ورودي به توربین گاز جهت افزایش خروجی حائز اهمیت است. چرا که با افزایش دماي محیط ، جرم مخصوص هوا کاهش یافته و دبی جرمی عبوري از توربین پایین می آید در نتیجه قدرت تولیدي توسط توربین کاهش خواهد یافت که روشهاي مختلف براي این کار در این بررسی معرفی خواهند شد.
- 1 مقدمه
توربین گازي یک موتور احتراق داخلی چرخشی از خانواده توربوماشینهاست. که در ذهن عموم، موتور جت بعنوان پر مصرف ترین کاربرد ان شناخته شده است. اساسا این نوع موتور با هواي فشرده و سوخت، و عبور ماحصل ان از یک سري دیسکهاي چرخنده توربین کار می کند که موجب بروز قدرت چرخشی یک شافت و یا ایجاد نیروي عکس العمل رانشی می شود. بررسی عملکرد توربینهاي گازي جهت بهره برداري بهینه، امروزه در مراکز تحقیقاتی دنیا اهمیت ویژه اي پیدا کرده است. با توجه به اینکه در توربینهاي گازي سیال داراي سرعت و دماي بسیار بالایی هست. لذا تمامی پارامترهاي موثر بر عملکرد دستگاه باید بطور دقیق مورد بررسی قرار گیرند.
در خلال طراحی اولیه یک ماشین، خروجی ماشین و راندمان آن مورد ملاحظه و دقت قرار میگیرد. چرا که اینها با قیمت الکتریسیته، قیمت سوخت، سرمایه دستگاه، ارزش و سرمایه فروش الکتریسیته در ارتباط هستند. این عوامل انتخاب توربین گاز را به جلو هدایت خواهند کرد. در راستاي همین امر، در این مقاله سعی بر مطالعه روشهایی هست که به موجب ان بتوان راندمان یک نیروگاه گازي را افزایش داد. از مهمترین نتایج این اندیشه رسیدن به بهره اقتصادي بیشتر از طریق کاهش مصرف سوخت و افزایش عمر قطعات توربین گاز می باشد. ضمنا با توجه به اینکه امروزه مجوز انتشار گازهاي بطور جدي توسط نهادهاي دولتی تحت فشار قرار دارد. ارایه راهکارهایی که بتواند با هزینه اي قابل قبول مقدار این گازها را کنترل کند. مشتاقانه مورد قبول واقع می شود.
همچنین گزارشها نشان می دهد که تولیدکنندگان انرژي الکتریکی هزینه بیشتري براي انرژي تولیدي در ساعاتی که تقاضاي مصرف برق زیاد است - مانند بعدازظهرهاي گرم تابستان - می پردازند. نیاز به افزایش توان در ساعات گرم به علاوه ضرورت افزایش توان با هزینه کم از طرفی، و امکان محقق کردن این موارد در توربین هاي گازي از طرف دیگر، باعث شده است تا از روشهاي خنک کردن هواي ورودي به کمپرسور براي این منظور استفاده گردد.
- 2 تلفات در بخشهاي مختلف یک نیروگاه
عمده ترین تفاوت میان سیکل ایده ال و غیر ایده ال برایتون، علاوه بر تغییر برخی از خصوصیات سیال در چرخه غیر ایده ال، در تلفاتی هست که در اجزاي مختلف یک نیروگاه گازي میتواند باشد. شکل - 1 - میزان این تلفات در بخشهاي مختلف یک نیروگاه را بیان می کند. لذا از مهمترین فاکتورهاي انتخاب یک نیروگاه جهت راه اندازي و نصب ان، توجه به بازدهی و قدرت خروجی ان با توجه به پارامترهایی مهم از جمله راندمان تک تک اجزاي واحد گازي و همچنین دماي محیطی هست که این نیروگاه در انجا بکار گرفته خواهد شد.
- 3 عوامل موثر بر راندمان و قدرت خروجی
از موارد دیگري که بر راندمان واحد می توانند تاثیر بسزایی داشته باشند عبارتند از:
- دما و دبی هواي ورودي به کمپرسور.
- دبی هواي خنک کاري توربین.
- دماي ورودي به توربین.
- راندمان پلی تروپیک توربین و کمپرسور.
- راندمان اتاق احتراق.
- راندمان مکانیکی توربین گاز.
- نسبت فشار کمپرسور.
- 4 استفاده از دماهاي بالا در ورودي توربین
براي دست یابی به بازده و قدرت خروجی بالاتر، باید دماي ورودي توربین گاز هر چه بیشتر باشد. و این مستلزم هزینه سرمایه گذاري بیشتر می باشد. ضمن اینکه نگهداري واحد نیروگاهی بدلیل افزایش امکان خوردگی پره ها بالاست.
