آموزش نیروگاه| سعید کردی زاده

روند تکامل چهار نسل نیروگاههای سیکل ترکیبی

نیروگاههای سیکل ترکیبی

به طور کلی روند تکامل نیروگاههاي سیکل ترکیبی را می توان به چهار قسمت تقسیم کرد.

اولین نسل نیروگاههای سیکل ترکیبی

اولین نسل نیروگاههای سیکل ترکیبی در سال 1949 در آمریکا با استفاده از یک توربین گاز 5,3 مگاواتی براي گرمایش آب تغذیه بویلر به وجود آمد.

استفاده از این روش که همان حالتی از بازتوانی نیروگاه هاي بخار است به شدت مورد توجه قرار گرفت

و در نیروگاه هاي مختلف بخاري آن زمان استفاده از توربین گاز مورد توجه واقع شد.

 

دومین نسل نیروگاههای سیکل ترکیبی

در سال 1959 استفاده از بویلرهاي بازیاب با لوله هاي پره دار شده براي جذب حرارت از دود خروجی توربین گاز براي اولین بار ابداع شد.

بدین ترتیب نسل دوم نیروگاههاي سیکل ترکیبی به وجود آمد.

 

سومین نسل نیروگاههای سیکل ترکیبی

از آنجا که در نسل دوم نیروگاههاي سیکل ترکیبی توربین هاي گاز براي حالت سیکل ساده بهینه شده بودند،

نسل سوم نیروگاههاي سیکل ترکیبی با بهینه کردن طراحی توربین گاز در حالت سیکل ساده و ترکیبی به وجود آمدند.

در این طراحی با بهینه کردن نسبت فشار، دماي احتراق و دماي دود خروجی بهینه سازي بازده در حالت سیکل ترکیبی،

بیشتر از حالت سیکل ساده مد نظر قرار گرفت.

در توربین گازی کلاس F معمولا جهت بهبود بازده کل سیکل نسبت فشار کمپرسور را چندان بالا نمی برند

تا علاوه بر کاهش توان مورد نیاز آن دماي دود خروجی از توربین گاز را افزایش دهند.

در این نسل علاوه بر افزایش دماي احتراق توربین گاز،

با بهبود کیفیت آلیاژهاي مورد استفاده در آن و با استفاده از بویلرهاي بازیاب با لوله هاي پره دار مارپیچ پیوسته

و طراحی توربین بخار با فشار خروجی پایین و استفاده از سیکل بخار گرمایش مجدد در قسمت بخار،

بازده این نسل از نیروگاههای سیکل ترکیبی به خوبی بهبود داده شده است.

در نسل هاي اول، دوم و سوم نیروگاههاي سیکل ترکیبی سیستم خنک کن پره هاي توربین به صورت یک سیکل باز

و با استفاده از هواي فشرده اي که از کمپرسور توربین گرفته می شود انجام می گیرد.

در این سیستم خنک کاری قطعات داغ در قسمت مسیر گاز داغ توربین گاز

با استفاده از مقدار فراوانی از فیلم هواي خنک، که از کمپرسور خارج می شود خنک کاري می شود.

ورود این هواي خنک کن به مسیر گاز داغ و اختلاط با آن باعث کاهش شدید دماي گاز خروجی،

در عبور از ردیف اول پره هاي توربین میگردد.

این روش باعث می شود گاز داغ در دماي پایین تري به مراحل بعدي توربین وارد شود.

همچنین افزایش دماي محفظه احتراق لزوم افزایش این هواي خنک کن را در بر دارد

که باعث می شود اثرات افزایش این دماي احتراق با افزایش جریان هواي خنک کن پره ها از بین برود.

چهارمین نسل نیروگاههای سیکل ترکیبی

در نسل چهارم نیروگاههاي سیکل ترکیبی تکنولوژي استفاده از یک سیستم خنک کن بسته با بخار،

باعث شد امکان افزایش دماي ورودي به توربین بدون نیاز به افزایش دماي محفظه احتراق به وجود بیاید.

زیرا در این روش خنک کاري، از کاهش دماي گاز ورودي به توربین به دلیل عدم استفاده از فیلم سیال خنک کن،

تا حدود زیادي از افت دماي گاز ورودي کاسته شده است.

و با افزایش دماي محفظه احتراق به کمک سیال خنک کن سیکل بسته می توان دماي ورودي به توربین را به 1700 درجه سانتی گراد نیز ارتقا داد.

تصاویر زیر دماي حداکثر ورودي به توربین گاز در کلاس هاي مختلف و

تاثیر استفاده از تکنولوژي هاي جدید در بهبود دماي ورودي به توربین را به صورت افزایش پله اي دماي مجاز سطح فلز نشان می دهد.

نیروگاههای سیکل ترکیبی

نیروگاههای سیکل ترکیبی

 

شکل زیر مقایسه اي بین سیستم خنک کن باز فیلم هوا و بسته بخار در پره یک توربین گاز پیشرفته را نشان می دهد.

با توجه به شکل زیر گاز خروجی از ردیف اول پره هاي ثابت توربین گاز

در حالت فیلم هوا به اندازه 155 درجه سانتی گراد افت می نماید.

در صورتی که در حالت سیستم خنک کن بسته بخار، تنها به اندازه 44 درجه سانتی گراد افت می کند.

نیروگاههای سیکل ترکیبی

نیروگاههای سیکل ترکیبی

جالب است بدانید افزایش 56 درجه سانتی گراد در دماي ورودي به قسمت توربین باعث بهبود 2 تا 4 درصدي بازده

و 8 تا 13 درصدي در توان خروجی توربین گاز می شود.

این موضوع به خوبی اثرات استفاده از این سیستم خنک کن و ارتقا بازده توربین گاز با این روش را نشان می دهد.

منبع: هادی اله یاری، فاطمه نام آور، مبانی و اصول مهندسی نیروگاه و تجهیزات اصلی آن، جلد اول انتشارات سارگل، 1395

 

دیدگاه‌ها (0)

*
*

*

code