Zoom Out
Zoom In
Skip Ribbon Commands
Skip to main content
SharePoint
شرکت مادر تخصصی تولید نیروی برق حرارتی
امروز  

نیروگاه های سیکل ترکیبی
وب سایت شرکت مادر تخصصی تولید نیروی برق حرارتی

نیروگاه های سیکل ترکیبی

فرآیند تبدیل انرژی موجود در سوخت به توان الکتریکی که شامل تولید کار مکانیکی می گردد و در ادامه به وسیله ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل می شود، موضوع کاری یک واحد تولید توان می باشد.

نیروگاه های بخاری ای که از بویلر برای سوزاندن سوخت های فسیلی و تولید توان استفاده می کنند، بازدهی متوسطی در حدود 36% دارند. سیکل های ساده توربین گازی (GTs) در هنگام کار با سوخت گاز، حداکثر بازدهیشان حدود 31% بوده . غالب این اتلاف انرژی در توربین های گازی به صورت انرژی حرارتی موجود در گاز داغ خروجی از اگزوز در فرایند احتراق مشاهده می شود. به جهت افزایش بازدهی کلی نیروگاه ها، فرآیندهای ترکیبی می توانند به جهت بهره گیری از باقیمانده انرژی گرمایی موجود در گازهای اگزوز مورد استفاده قرار گیرند. امروز با بکارگیری تکنولوژی های روز دنیا در حالت سیکل ترکیبی، نیروگاه ها می توانند به راندمان الکتریکی بیش از60% نیز دست پیدا کنند.

 ​1.png

مقدار و سهم ظرفیت نامی انواع نیروگاههای موجود در پایان سال 1397 در کشور (مگاوات)

در فرآیند سیکل های ترکیبی بویلرهای بازیافت حرارتی (HRSG) گرما را از گازهای دما بالای اگزوز جذب کرده و بوسیله آن تولید بخار می نماید.

شمایی کلی از یک واحد نیروگاه سیکل ترکیبی.png 

 

شمایی کلی از یک واحد نیروگاه سیکل ترکیبی

 

فرآیند تولید بخار و کار در توربین بخار، بر اساس سیکل ترمودینامیکی رانکین رخ می دهد.رایج ترین نوع نیروگاه های سیکل ترکیبی، مرکب از توربین گازی در مرحله اول و سپس توربین بخار می باشند.

همانطور که اشاره شد، در این بین، بویلر بازیاب حرارتی قرار می گیرد تا امکان استفاده از انرژی گازهای داغ خروجی از اگزوز توربین گاز را میسر نماید. پیکربندی های متنوعی برای نیروگاه های سیکل ترکیبی بر پایه توربین گاز معرفی شده اند که در رایج ترین نوع آن، هر توربین گاز به بویلر بازیاب حرارت (HRSG) مربوط به خودش متصل می باشد . برای مثال، در واحدی با آرایش 1*2*2، دو توربین GT/HRSG ، ورودی یک توربین بخار را تأمین می نمایند و توربین بخار بر اساس تعداد و ظرفیت توربین های تامین کننده آن، طراحی می شود.

 

  • مبانی عملکرد سیکل ترکیبی

با توجه به اینکه اساس ایجاد چرخه تولید توان به صورت ترکیبی، استفاده از گرمای خروجی از توربین گاز و جذب حرارت آن در مبدل بازیاب می باشد، در اینجا به طور مختصر به معرفی این تجهیزات پرداخته می شود. بویلر بازیاب حرارتی (HRSG)، نوعاً یک مبدل حرارتی می باشد. هم چنین از آنجایی که بخار مورد استفاده در توربین بخار را تامین می کند، بویلر نیز خوانده می شود. این عمل با عبور گاز داغ اگزوز توربین گاز از میان دسته لوله های مبدل حرارتی انجام می شود. این مبدل می تواند بر اساس گردش طبیعی جریان کار کند و یا با استفاده از پمپ های مناسب، از جریان اجباری سیال جهت انتقال حرارت استفاده کند. با جریان پیدا کردن گازهای داغ اگزوز در اطراف لوله های مبدل حرارتی ای که در آن، آب در حال گردش است، حرارت گازهای داغ جذب شده و سبب تولید بخار از آب درون لوله ها می گردد. لوله ها در بخش ها یا ماژول های مشخصی دسته بندی می شوند که هر کدام بخشی از فرایند تولید بخار سوپرهیت خشک را بر عهده خواهند داشت. این ماژول ها به صورت اکونومایزر، اواپوراتور، سوپرهیتر/ری هیتر و پری هیتر نامگذاری شده اند.

نمای HRSG درحال ساخت 3.jpgنمای HRSG درحال ساخت 2.jpgنمای HRSG درحال ساخت 1.jpg 

نماهای از (HRSG)  در مرحله ساخت

 

  • ملاحظات طراحی سیکل ترکیبی بر مبنای توربین گاز (CCGT)

طراحی و ملاحظات مربوط به انتخاب بویلر بازیاب و توربین بخار، بستگی به مشخصات گاز خروجی از اگزوز، ملزومات بخار تولیدی و توان مورد انتظار نیروگاه دارد.

از آنجا که دمای گازهای خروجی توربین گاز می تواند به 600 درجه سانتیگراد برسد، بویلرهای بازیاب می توانند بخار را در سطوح فشاری متفاوت تولید کنند تا استفاده بهینه از انرژی بازیافت شده صورت گیرد. بر این اساس، این بویلرها اغلب سه ماژول متفاوت را، یکی برای بخار فشار بالا (HP)، یکی برای فشار متوسط (IP)، و دیگری برای فشار پایین (LP) شامل می شوند. بخار فشار بالا در یک CCGT بزرگ، می تواند به 40 تا 110 اتمسفر برسد. در صورت استفاده از این نوع بویلرها، توربین های بخار متناظر نیز در سه سطح فشاری و در سه نقطه متناسب، دریافت بخار داغ را انجام می دهند.در شماتیک زیر، جریان سیال در یک سیکل حرارتی ترکیبی شامل توربین بخار سه فشاره آورده شده است.

شماتیک جریان سیال.png 

شماتیک جریان سیال سیکل بخار سه فشاره

سیل رانکین.jpg 

سیکل رانکین

 

  • سیستم خنک کاری واحد

سه ساختار متفاوت سیستم های سرمایشی که با یکدیگر تفاوت های بنیادینی دارند، در نیروگاه ها قابل استفاده می باشند. نخستین روش، خنک کاری مستقیم با هوا یا اصطلاحاً سیستم های ACC می باشد. دیگری سرمایش تبخیری با برج خنک کن تر یا هیبرید و سوم، خنک کاری یک بار گذر با استفاده از آب دریا و یا رودخانه ها می باشد. در سیستم خنک کاری هوایی، به آب برای پایین آوردن دمای سیال عامل سیکل نیازی نمی باشد اما به علت سطوح بالای خلاء ایجاد شده، توان و راندمان کلی پلنت کاهش می یابد. این سیستم در نواحی کم آب و یا با رویکرد حداقل نمودن مخاطرات زیست محیطی اجرای طرح مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان جایگزین، سیستم های خنک کاری هوایی غیر مستقیم می توانند بکار گرفته شوند که شامل برج های خنک کاری خشک می باشند. البته این روش ها عموماً هزینه بیشتری را در ساخت در بر دارند. سیستم های خنک کاری تبخیری، به آب فراوانی جهت جایگزینی آب تبخیر شده و تلفات بلودان نیازمندند که این مقدار آب مورد نیاز، به میزان خروجی توربین بخار بستگی دارد.

سیستم های یک بار گذر خنک کاری، به میزان آبی در حدود 40 تا 60 بار بیشتر از روش های تبخیری نیاز دارند که پس از استفاده به عنوان چشمه حرارتی سرد، مجدداً به منـبعی که از آن گرفـته شده بازگـردانده می شود. معمولاً انتخاب نوع سیستم خنک کاری مورد استفاده در نیروگاه، به منابع آب خنک کاری در دسترس نیاز دارد. چرا که اغلب، اقتصادی ترین نوع سیستم خنک کاری، سیستم یک بار گذر می باشد. اما در جاهایی که این دسترسی امکان پذیر نباشد، می بایست با لحاظ نمودن تمامی موضوعات، یکی از روش های فوق الذکر را جهت استفاده به عنوان سیستم خنک کاری واحدها برگزید.

در حالت کلی هراندازه اختلاف دماي منبع گرم و سرد در چرخه رانکین بیشتر باشد، بازده چرخه نیز افزایش بیشتری خواهد یافت.  دماي منبع سرد توسط سیستم خنک کن اصلی نیروگاه تأمین میشود.

ضعف سیستمهاي خنک کن تر وابستگی به منابع آب است.  با توجه به محدودیت منابع آب در کشور،استفاده از سیستم خنک کن خشک به جاي تر توصیه جدي میشود لیکن، ضعف عمده سیستمهاي خنک کن خشک تأثیرپذیري بالاي آنها از شرایط آب و هوایی منطقه است. از آنجا که سیستمهاي خنک کن خشک بر مبناي شرایط هواي محیط طراحی میشوند، هرگونه انحراف شرایط آب و هوایی از شرایط در نقطه طراحی، موجب کاهش شدید عملکرد سیستم خنک کن خشک میشود. گرچه با بالا بردن دماي نقطه طراحی میتوان معضل را حل نمود ولی انتخاب نقطه طراحی بر اساس بدترین شرایط آب و هوایی منطقه، هزینه سرمایه گذاري هنگفتی را به دنبال خواهد داشت که معقول نیست. از این رو لازم است با تحلیل شرایط جوي در ساختگاه یک نیروگاه، ارزیابی دقیقی از شرایط محیطی آن داشته و نقطه طراحی بهینه را براي آن انتخاب نمود؛ به گونه اي که از یک سو توان تولیدي نیروگاه در سطح مطلوب و از سوي دیگر هزینه سرمایه گذاري ساخت و احداث آن منطقی بوده باشد.

  • پروژه های طرحهای نیروگاهی سیکل ترکیبی

نیروگاه سیکل ترکیبی شیروان یکی از پروژه های مهم منطقه شمال شرق کشورمی باشد . این نیروگاه دارای شش واحد گازی هرکدام به ظرفیت 159 مگاوات و سه واحد بخش بخار هر کدام به ظرفیت 160 مگاوات می باشد که با تکمیل واحدهای بخش بخار ظرفیت کل نیروگاه 1434 مگاوات خواهد بود . پیمانکار اصلی پروژه شرکت مپنا و مشاور پروژه در انجام خدمات مهندسی و نظارت کارگاهی شرکت مشانیر می باشد .

در تاریخ 7/4/88 زمین به پیمانکارتحویل وعملیات اجرائی از اواسط تیرماه 88 آغاز گردیده است . در این نیروگاه نوع توربین های گازی نیروگاه از نوع V94.2زیمنس( کلاس E)، نوع توربین های بخارE type، بویلرها ازنوع بازیاب حرارت ( HRSG )، نوع سیستم خنک اصلی از نوع خشک ( هلر) می باشد .

واحد اول بخش بخار در مهرماه سال  1396و  واحد دوم بخش بخار تیرماه سال 98 با شبکه سراسری سنکرون شده است. در مجموع و در ادامه تکمیل واحد سوم بخش بخار، پر واضح است نیروگاه سیکل ترکیبی شیروان سهم بسزائی در افزایش تولید شبکه برق سراسری خواهد داشت .

 

طرحهای نیروگاهی سیکل ترکیبی در راستای  تامین برق مورد نیاز کشور )که در برنامه هاي متوالی پنج ساله کشور پیش بینی شده است(، عهده دار احداث 5000 مگاوات نیروي برق حرارتی بر اساس سیکل ترکیبی(کلاسF) در تعداد 8 ساختگاه مختلف در کشور میباشد. ساختگاه ها به شرح زیر در اقصی نقاط کشورجهت احداث نیروگاه در نظر گرفته شده است:

1-     نیروگاه سیکل ترکیبی کلاس F هنگام(2*2*1)

 مشاور احداث : شركت مهندسي قدس نيرو    

 پیمانکار اصلی : شرکت مپنا توسعه 3

 ظرفیت نامی کل:906 مگاوات

موقعیت جغرافیایی: استان هرمزگان – شهرستان بندرعباس

مرحله اجرا: عملیات اجرایی از سال 96 آغاز گردیده است و قرارداد در تاریخ 10/08/96 نافذ گردیده است.

تاریخ شروع اجرا: تاریخ تحویل زمین به پیمانکار  23/03/1395

راندمان تولید کل: نامی: 58 درصد(%)

ظرفیت ایستگاه گاز: NCMH 200،000

مخازن سوخت: 2 مخزن به ظرفیت 20،000 مترمکعب

پست بلافصل و خطوط : نوع آرایش پست:  باسبار دوبل

نسبت تبدیل: در بخش گازی KV 230  و در بخش بخار KV400        

ولتاژ خطوط: 400 و 230 کیلوولت (kV)

قابلیت شرکت در کنترل فرکانس : دارد

سیستم خنک کننده اصلی : Once Through

2-    نيروگاه سيكل تركيبي کلاس F دوكوهه (1*1*1)

مشاور احداث : شركت مهندسي قدس نيرو    

پیمانکار اصلی : شرکت مپنا

ظرفیت نامی کل: 451  مگاوات     

موقعیت جغرافیایی: استان خوزستان

تاریخ شروع اجرا: 01/10/97

ظرفیت ایستگاه گاز: 100.000 NCMH  

مخازن سوخت: 1  مخزن به ظرفیت 20،000 مترمکعب

پست بلافصل و خطوط : نوع آرایش پست:  باسبار دوبل با سكسيونر باي پس

نسبت تبدیل:                    230            ®       20                   کیلوولت (kV)

تعداد خطوط خروجی:  4 خط

ولتاژ خطوط:     230                                                               

سیستم خنک کننده اصلی :ACC

 

3-    نيروگاه سيكل تركيبي کلاس F سهند (1*1*1)

مشاور احداث : شركت مهندسي قدس نيرو    

پیمانکار اصلی : شرکت مپنا

ظرفیت نامی کل: 451  مگاوات

راندمان تولید کل : نامی: 58  درصد(%)

موقعیت جغرافیایی: استان  آذربایجان شرقی

تاریخ شروع اجرا: 10/05/1398

ظرفیت ایستگاه گاز: 100.000 NCMH  

مخازن سوخت: 2  مخزن به ظرفیت 35،000 مترمکعب

پست بلافصل و خطوط : نوع آرایش پست:  باسبار دوبل با سكسيونر باي پس

نسبت تبدیل:                    400          ®       20                   کیلوولت (kV)

تعداد خطوط خروجی:  3 خط

ولتاژ خطوط:     400                          کیلوولت (kV)

سیستم خنک کننده اصلی :ACC

4-    نيروگاه سيكل تركيبي کلاس F خرم آباد (1*1*1)

مشاور احداث : شركت مهندسي قدس نيرو    

پیمانکار اصلی : شرکت مپنا

ظرفیت نامی کل: 451  مگاوات

راندمان تولید کل : نامی: 58  درصد(%)

موقعیت جغرافیایی: استان  لرستان

ظرفیت ایستگاه گاز: 100.000 NCMH  

مخازن سوخت: 1  مخزن به ظرفیت 20،000 مترمکعب 

پست بلافصل و خطوط : نوع آرایش پست:  باسبار دوبل

نسبت تبدیل:                    400          ®       20                   کیلوولت (kV)

ولتاژ خطوط:     400                     کیلوولت (kV)

سیستم خنک کننده اصلی :ACC  

5-    نيروگاه سيكل تركيبي کلاس F بویین زهرا (1*1*1)

مشاور احداث : شركت مهندسي قدس نيرو    

پیمانکار اصلی : شرکت مپنا

ظرفیت نامی کل: 451  مگاوات

راندمان تولید کل : نامی: 58  درصد(%)

موقعیت جغرافیایی: استان  قزوین

ظرفیت ایستگاه گاز: 100.000 NCMH  

مخازن سوخت: 1  مخزن به ظرفیت 20،000 مترمکعب 

پست بلافصل و خطوط : نوع آرایش پست:  باسبار دوبل

نسبت تبدیل:                    230          ®       20                   کیلوولت (kV)

تعداد خطوط خروجی:4 خط

ولتاژ خطوط:     230              کیلوولت (kV)

سیستم خنک کننده اصلی :ACC

6-    نيروگاه سيكل تركيبي کلاس F ویس (2*2*1)

مشاور احداث : شركت مهندسي قدس نيرو    

پیمانکار اصلی : شرکت مپنا

ظرفیت نامی کل: 906  مگاوات

راندمان تولید کل : نامی: 58  درصد(%)

موقعیت جغرافیایی: استان  خوزستان

ظرفیت ایستگاه گاز: 200.000 NCMH  

مخازن سوخت: استفاده از مخازن موجود

پست بلافصل و خطوط : نوع آرایش پست:  باسبار دوبل

نسبت تبدیل:                    400          ®       20                   کیلوولت (kV)

تعداد خطوط خروجی:  3 خط

سطح ولتاژ پست :     400                    کیلوولت (kV)

سیستم خنک کننده اصلی :ACC

مطالعات مکان یابی و امکان سنجی در خصوص دو ساختگاه دیگر در دست پیگیری و اقدام نیز میباشد .

بلوک سیکل ترکیبی و محیط زیست

منشا ايجاد آلودگي هوا در نيروگاه هاي حرارتي، سوخت فسيلي فرايند احتراق مي باشد. طرح شماتيك ورودي ها و محصولات اين فرايند احتراق در شكل  نشان داده شده است.

ورودي‌ها و محصولات فرآيند احتراق در يك نيروگاه سيكل‌تركيبي

 

همانطور كه در شكل نشان داده شده است، دي اكسيد كربن، بخار آب، اكسيژن و نيتروژن به عنوان تركيبات خنثي و منواكسيد كربن، اكسيدهاي نيتروژن، اكسيدهاي گوگرد، ذرات معلق و هيدروكربن هاي نسوخته به عنوان آلاينده هاي هوا، محصولات احتراق را تشكيل مي دهند.

از آنجايي که سوخت اصلي در نيروگاههای سيكل‌تركيبي گاز طبيعي خواهد بود ميزان گوگرد موجود در سوخت گاز، قابل صرفنظر کردن است.

اکسيدهاي نيتروژن در تمامي فرايندهاي احتراق با هوا ايجاد مي شوند. ميزان اکسيدهاي نيتروژن توليدي در نيروگاه بر حسب نوع نيروگاه و طراحي سيستم احتراق مشعل ها و کنترل آنها متفاوت است. در يك سوخت فسيلي سبک مانند گاز طبيعي با توجه به ميزان کم نيتروژن سوخت، عامل اصلي توليد اکسيدهاي نيتروژن عملاً نيتروژن موجود در هواي احتراق مي باشد.

سازمان محيط زيست ايران در استانداردهاي خروجي از کارخانه­ها و کارگاه هاي صنعتي مقدار مجاز NOX  براي  دودکش نيروگاه را ppm 150 اعلام نموده است که اين مقدار به مراتب بيشتر از مقدار NOX توليدي توسط تمام توربين هاي گازي مجهز به تکنولوژي روز دنيا مي‌باشد.

ميزان خروجي گاز NOX توربين هاي گازي زيمنس SGT5-4000F (كلاس F ) بسيار پايينتر از استاندارد سازمان محيط زيست کشور مي باشد. در حالت سوخت مايع، ميزان SOx منتشره در هواي محيط پايینتر از حد استاندارد مي باشد.

نیروگاههای کلاس F دولتی تاکنون در ایران اجرا نشده اند لیکن با سابقه بیش از سه دهه در جهان، فناوری شناخته شده ای هستند که کارایی خود را با راندمان حدود 58 درصد (سیکل ترکیبی) اثبات کرده اند. مصرف آب پایینتر، آلاینده های هوای کمتر، مصرف سوخت کمتر و انعطاف پذیری بالاتر در کلاس F ویژگی های مهم برتری نسبت به کلاس E هستند.

 

 

بروزرسانی محتوا: 1399/03/07 09:58 ب.ظ (دفتر فناوری اطلاعات و آمار)