نیروگاه سیکل ترکیبی

با صنعتی شدن جهان امروز لطمات فراوانی به محیط زیست وارد شده است، که بشر با درک آسیب هایی که به زمین و طبیعت همراهش وارد ساخته است، به دنبال کاهش آن و بازگرداندن محیط زیست به حالتی استاندارد است. در همین راستا نیز کاهش آلایندگی هوا، استنشاق هوای پاک، صنایع سازگار با محیط زیست از جمله اهدافی است که بشر امروز در حال پیگیری برای رسیدن به آن است.

نیروگاه چرخه(سیکل) ترکیبی نیروگاهی است که شامل تعدادی توربین گاز و توربین بخار می‌شود. در این نوع نیروگاه، با استفاده از بویلر بازیاب، از حرارت موجود در گازهای خروجی از توربین‌های گاز، برای تولید بخار آب مورد نیاز در توربین‌های بخار استفاده می‌شود. اگر توربین گاز به صورت سیکل ترکیبی نباشد، گازهای خروجی آن، که می‌توانند تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد دما داشته باشند، مستقیماً وارد هوا شده و انرژی باقی‌مانده در آن هدر می‌رود. در حالی که در نیروگاه سیکل ترکیبی، از این انرژی استفاده شده و بویلر توربین بخار بدون نیاز به سوخت، بخار آب تولید می‌کند. بنابراین، با استفاده از این روش، راندمان سیکل افزایش می‌یابد.

"نیروگاههای سیکل ترکیبی" راه‌حلی بسیار کارآمد، قابل اعتماد، مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست برای تولید برق است. در واقع این نوع نیروگاه، ترکیبی از توربین بخار و توربین گازی به نحوی است که در آن ژنراتور توربین گازی تولیدکننده نیروی برق شده و انرژی حرارتی حاصل از کار توربین گاز به جای اتلاف، برای تولید بخار مورد نیاز توربین مورد استفاده قرار می‌گیرد و به این طریق برق تولید می‌شود.

برخی از افتخارات شرکت سرو نیرو توس در زمینه نیروگاه سیکل ترکیبی میتوانید در اینجا ببینید.

انواع نیروگاه سیکل ترکیبی

نیروگاه‌های سیکل ترکیبی از نظر نوع توربین‌ها و بازیاب‌ها و وجود مشعل به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:

• نیروگاه‌های سیکل ترکیبی با مشعل: در نیروگاههای سیلک ترکیبی بدون مشعل ، کارکرد بخش بخار وابستگی کامل به کارکرد توربین گاز دارد . در مواردی که نیاز به کارکرد دائمی بخش بخار وجود دارد با تعبیه مشعل در بویلر ، به گونه ای که در صورت توقف بخش گاز کارکرد قسمت بخار با اشکال مواجه نگردد ، عملکرد مستقل این دو بخش تامین می شود و بدین ترتیب ، این نوع نیروگاههای سیکل ترکیبی شکل گرفته اند .
  این نوع سیکل ترکیبی عموماٌ به منظور بالا بردن قدرت و جلوگیری از نوسانات قدرت توربین بخار با تغییر بار توربین گاز به کار گرفته می شود . امکان کارکرد واحد بخار در نقطه کار مناسب تر با تعبیه مشعل ساده ، به کارگیری سوخت مناسب و استفاده از گاز داغ خروجی توربین گاز به عنوان هوای دم عملی است . قدرت واحد گاز و واحد بخار در حداکثر بار سیستم مساوی است . راندمان این نوع سیکل ترکیبی از واحد بخاری ساده بیشتر و از سیکل ترکیبی بدون مشعل کمتر می باشد . این نوع واحد ها غالباً در مواردی که علاوه بر تامین انرژی الکتریکی ، تامین آب مصرفی و یا بخار مورد نیاز واحدهای صنعتی نیز مد نظر باشد ، به کار می رود .
• نیروگاه‌های سیکل ترکیبی بدون مشعل:  در این نوع ، دود خروجی از اگزوز توربین گاز که حجم بالا و دمای زیادی ( دمای گاز خروجی در بار اسمی در حدود 500 درجه سانتی گراد است ) دارد به بویلری هدایت می شود و به جای مشعل و سوخت در واحدهای بخاری ، جهت تولید حرارت به کار می رود. بخار تولید شده نیز توربین بخار را به چرخش در می آورد. این امر باعث بالا رفتن راندمان مجموعه نیروگاهی می گردد ، ضمن آنکه هزینه های سرمایه گذاری به ازای هر کیلو وات تا حد قابل ملاحظه ای کاهش پیدا می کند . این مجموعه برای تولید برق پایه استفاده می شود و کارآیی آن در صورتی که فقط برای تولید برق به کار رود تا 50درصدهم‌بالا‌می‌رود .
  در مناطق سردسیر با بکارگیری توربین بخار با فشار خروجی زیاد (Back pressure) به جای کندانسور و برج خنک کن در تامین آب گرم و بخار مصرفی گرمایش مناطق شهری و صنعتی نیز استفاده می شود که در این صورت راندمان تا 80 درصد هم افزایش می یابد.

نیروگاه‌های سیکل ترکیبی با دیگ بازیافت گرما مجهز به بازیابی یا گرمایش آب تغذیه

نیروگاه‌های سیکل ترکیبی با دیگ بازیافت گرما با فشار بخار چند گانه

نیروگاه‌های سیکل ترکیبی با سیکل بسته توربین گازی با گرمایش آب تغذیه در چرخه بخار

گواهینامه ها و صلاحیت ها برای انجام امور عمرانی.

تاریخچه نیرگاه های سیکل ترکیبی

برای اولین بار ایده سیکل ترکیبی برای بهبود بازده سیکل ساده برایتون از طریق استفاده از حرارت گاز های خروجی توربین گازی در سال ۱۹۴۰ (۱۳۱۹ ه.ش) پیشنهاد شد.

این امر به‌وسیله بازیافت گرما مورد آزمایش قرار گرفت. بازیافت گرما توانست انرژی که از خروجی توربین گازی هدر می‌رفت را از ۷۰ به ۶۰ درصد انرژی داده شده برساند. مبادله گر گرما امکان افزایش توان خروجی را ندارد و فقط راندمان را افزایش می‌دهد. ازآنجایی‌که مبادله گر گرما افت فشار زیادی را به سیکل وارد می‌کند، استفاده از آن باعث کاهش نسبت فشار توربین و در نتیجه کاهش توان خالص خروجی می‌شود. باتوجه‌به توان بیشینه چرخه‌های ساده، از آنها در جاهایی بهره می‌گیرند که راندمان خروجی از اهمیت کمتری برخوردار باشد. درحالی‌که چرخه‌های بازیابی را در مواردی مورداستفاده قرار می‌دهند که راندمان بالا نیاز است. در نتیجه توان خروجی سیکل بازیاب در حدود ۱۱ تا ۱۴ درصد پایین‌تر از سیکل ساده است که در یک ارزیابی کلی به این نتیجه می‌رسیم که بازده نیروگاه توربین گازی همراه با بازیاب روش پرهزینه‌ای است. ازاین‌رو باید به دنبال روشی بود که از طریق آن بتوان به هر دو نیاز، یعنی راندمان و توان بالادست یافت. راه حلی که پیشنهاد شد در واقع بهره‌گیری از انرژی حرارتی بسیار بالای گازهای خروجی توربین گازی برای تولید بخار موردنیاز نیروگاه بخار بود. توربین گازی دارای گازهایی با دمای حدود ۱۲۰۰ تا ۱۶۰۰ درجه سانتی‌گراد، و توربین گازی ماشینی با دمای حدود ۵۳۰ تا ۶۴۰ درجه سانتی‌گراد می‌باشد که با ترکیب هم‌زمان توربین گازی در طرف گرم و توربین بخار در طرف سرد را نیروگاه سیکل ترکیبی می‌گویند. اولین نیروگاه سیکل ترکیبی در ۱۹۵۰ (۱۳۲۹ ه.ش) ساخته شد. از آن به بعد تعداد نیروگاه‌های سیکل ترکیبی به‌خصوص در دهه ۱۹۷۰ (۱۳۴۹ ه.ش) به‌سرعت افزایش یافت.

سوخت نیروگاه‌های سیکل ترکیبی

نیروگاه‌های سیکل ترکیبی معمولاً از گاز طبیعی استفاده می‌کنند، اگرچه از سوخت‌های دیگری مانند گاز مصنوعی نیز در این نیروگاه‌ها استفاده می‌شود. سوخت‌های مکمل که در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی مصرف می‌شوند عبارت‌اند از گاز طبیعی، زغال‌سنگ و غیره. نیروگاه‌های سیکل ترکیبی خورشیدی هم‌اکنون در الجزیره و مراکش در دست ساخت می‌باشد.

 

 

به‌طورکلی محاسن و معایب این‌گونه سیستم‌ها به‌صورت زیر است:

مزایا

• هزینه سرمایه‌گذاری کمتر
• سادگی زیاد و نگه‌داری ساده‌تر
• هزینه تعمیرات پایین
• تلفات کمتر
• زمان نصب سریع‌تر

معایب

• عدم امکان بهره‌برداری از توربین گاز در صورت وجود عیب بر روی تجهیزات بخار (عدم قابلیت انعطاف)
• وجود تلفات زیاد انرژی در نیم بار

یکی از زمینه هایی که سروین توس در آن فعالیت میکند نیروگاه سیکل ترکیبی است.

منابع:

• سرو نیرو توس