بررسی پروسه تبدیل نیروگاه گازی به سیکل ترکیبی از دیدگاه فنی و اقتصادی

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:135
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

چکیده

بررسی پروسه تبدیل نیروگاه گازی به سیکل ترکیبی از دیدگاه فنی و اقتصادی

بررسی پروسه تبدیل نیروگاه گازی به سیکل ترکیبی از دیدگاه فنی و اقتصادی

چکیده ۱
فصل اول: نیروگاه سیکل ترکیبی ۳
۱-۱-a) توربین گازی ۳
۱-۲-a) انواع توربین گازی ۴
۱-۲-۱-a) نیروگاه گازی مدار باز ۴
۱-۱) مقدمه ۷
۱-۲) تاریخچه ۷
۱-۳) پارامترهای الکتریکی و ترمودینامیکی نیروگاه سیکل ترکیبی ۱۱
۱-۳-۱) راندمان و نرخ حرارتی سیکل ۱۱
۱-۳-۲) بررسی عملکرد در پاره بار ۱۳
۱-۳-۳) حساسیت به شرایط محیطی ۱۴
۱-۳-۴) قابلیت دسترسی (Availability) و قابلیت اطمینان (reliability) 15
۱-۳-۵) راه اندازی سرد و گرم
۱-۳-۶) بهره برداری و کنترل ۲۰
۱-۳-۷) قدرت سیستم ۲۱
۱-۳-۸) کنترل دمای اگزوز ۲۱
۱-۳-۹) دمای احتراق ۲۲
۱-۳-۱۰) کار مخصوص ۲۲
۱-۳-۱۱) سوخت ۲۲
۱-۳-۱۲) انتخاب محل ۲۳
۱-۳-۱۳) تحویل ۲۳
۱-۳-۱۴) سرمایه گذاری و بررسی اقتصادی ۲۴
۱-۳-۱۵) نگهداری و تعمیرات ۲۵
فصل دوم: کلیاتی در رابطه با ژنراتور سنکرون ۲۶
۲-۱) اساس کار ژنراتور سنکرون ۲۶
۲-۲) فرم و شکل منحنی نیروی الکتروموتوری ۲۹
۲-۳) پاندولی شدن ژنراتور سنکرون ۳۱
۲-۴) تحریک ژنراتورهای بزرگ ۳۶
۲-۴-۱) ژنراتورهای بدون جارو ۳۸
۲-۴-۲) تنظیم سریع ولتاژ ژنراتور ۳۹
۲-۵) خنک کردن ژنراتور ۴۰
۲-۶) موازی بستن ژنراتورها (سنکرونیسم) ۴۳
۲-۶-۱) کنترل اتصال صحیح فازها ۴۴
۲-۶-۲) پارالل کردن ژنراتورها در عمل ۴۴
۲-۶-۲-۱) اختلاف فاز ۴۴
۲-۶-۲-۲) وجود اختلاف پتانسیل ۴۴
۲-۷) پایداری سیستم انتقال انرژی ۴۶
۲-۷-۱) مشخصه قدرت ۴۶
۲-۷-۲) پایداری استاتیکی ۴۸
۲-۷-۳) پایداری دینامیکی ۵۳
۲-۷-۴) چگونگی تقویت پایداری ۵۶
فصل سوم: نیروگاه بخاری ۵۸
۳-۱) مقدمه ۵۸
۳-۲) سیکل نیروگاه بخار ۵۸
۳-۳) سیکل رانکین ۵۹
۳-۴) اثرات فشار و درجه حرارت بر سیکل رانکین ۶۱
۳-۵) سیکل باز گرمایش ۶۵
۳-۶) سیکل بازیاب ۶۶
فصل چهارم: مقایسه نیروگاه توربین گازی- سیکل ترکیبی و بخار خشک با
نرم افزار WASP 77
۴-۱) مقدمه ۷۷
۴-۲) قیمت ۱KW قدرت نیروگاه ۷۹
۴-۳) راندمان ۸۰
۴-۴) شرایط محیطی ۸۰
۴-۵) روش کار و حالات مورد مقایسه ۸۱
۴-۶) نتیجه گیری ۸۲
۴-۷) حالات مورد مطالعه تکمیلی ۸۷
۴-۸) جمع بندی نهایی ۸۹
۴-۹) کاربرد بررسی های به عمل آمده در انتخاب نیروگاه های موردنیاز کشور ۹۱
فصل پنجم: نیروگاه های سیکل ترکیبی درایران، توجیه یا عدم توجیه اقتصادی ۹۳
فصل ششم: تبدیل نیروگاه گازی به سیکل ترکیبی ۹۹
۶-۱) مقدمه ۹۹
۶-۲) تبدیل نیروگاه های گازی به نیروگاه سیکل ترکیبی ۱۰۲
۶-۳) هزینه تولید برق ۱۰۳
۶-۴) مقایسه نیروگاه گازی و نیروگاه سیکل ترکیبی ۱۰۶
۶-۵) نیروگاه های گازی موجود ۱۰۹
۶-۶) صرفه جویی در هزینه با ارقام ۱۱۰
۶-۷) خلاصه مطالب ۱۱۲
فصل هفتم: نتیجه گیری و پیشنهادات ۱۱۴
۷-۱) نتیجه گیری ۱۱۴
۷-۲) پیشنهادات ۱۱۵
فصل هشتم: پیوست ها: ۱۱۶
پیوست الف: مفاهیم اولیه در اقتصاد الکتریسیته ۱۱۶
الف-۱) منحنی بار روزانه ۱۱۶
الف-۲) منحنی تداوم بار ۱۱۷
الف-۳) مفهوم بار پایه بار میانب و بار پیک ۱۱۷
الف- ۴) پارامترهای مهم در اقتصاد الکتریسیته ۱۱۹
پیوست ب: محاسبه هزینه تولید انرژی الکتریکی ۱۲۲
ب-۱) مقدمه ۱۲۲
ب-۲) هزینه های وابسته به میزان توان نامی ۱۲۲
ب-۲-۱) هزینه سالیانه وابسته به میزان سرمایه گذاری ۱۲۲
ب-۲-۲) هزینه سالیانه وابسته به آماده نگهداشتن نیروگاه جهت بهره برداری ۱۲۳
ب-۲-۳) هزینه کل سالیانه وابسته به میزان توان نامی نیروگاه ۱۲۴
ب-۳) هزینه های وابسته به میزان انرژی تولیدی ۱۲۴
ب-۳-۱) هزینه سوخت مصرفی ۱۲۴
ب-۳-۲) هزینه های وابسته به بهره برداری ۱۲۵
ب-۳-۳) هزینه کل سالیانه وابسته به میزان انرژی الکتریکی ۱۲۵
ب-۴) هزینه سالیانه تولید برق نیروگاه ۱۲۵
ب-۵) هزینه ویژه تولید برق ۱۲۶
ب-۶) هزینه ویژه تولید برق با احتساب مصرف داخلی نیروگاه ۱۲۷
مراجع ۱۲۸

چکیده:

با استناد بر آمارهای اعلام شده از سوی وزارت نیرو در سال ۱۳۸۱، ظرفیت مجموع نیروگاه های گازی و سیکل ترکیبی کشور حدود ۱۳۰۰۰ مگاوات است که معادل ۴۴% مجموع کل قدرت نصب شده در کشور می باشد. نیروگاه های سیکل ترکیبی به دلایلی از قبیل راندمان بالاتر، طول عمر بیشتر، هزینه تولید برق کمترو پارامترهای مهم دیگری که به تفصیل به آنها پرداخته خواهد شد از نظر تئوریک بر نیروگاه های گازی ارجحیت دارند. اما با توجه به طرح های در دست اجرای وزارت نیرو برای تبدیل نیروگاه های گازی به سیکل ترکیبی، می بایست پارامترهای مطرح شده در بحث مقایسه به آن سمت سوق داده شوند. در این مطالعه سعی شده است پس از بررسی های علمی و ساختاری سه نوع نیروگاه گازی، بخار و سیکل ترکیبی از دو دیدگاه الکتریکی و ترمودینامیکی در سه فصل جداگانه، در مبحثی به مقایسه این سه نوع نیروگاه پرداخته، سپس با دیدی واقع بینانه تر و با تکیه بر آمار و ارقام سازمان توانیر از نیروگاه های نصب شده داخلی، به مسئله توجیه یا عدم توجیه اقتصادی سیکل های ترکیبی پرداخته و در نهایت به صورت اختصاصی مبحث تبدیل نیروگاه های گازی و سیکل ترکیبی مطرح گردد.

-۴) تحریک ژنراتورهای بزرگ:
متناسب با وسعت پیدا کردن شبکه برق و ازدیاد مصرف انرژی الکتریکی قدرت هر واحد ژنراتور باید بالا رود به همین جهت امروزه توربوژنراتورهای دو قطبه با قدرت ۱۱۰۰MVA و چهار قطبه تا ۱۵۰۰MVA در بعضی از نیروگاههای برق کشورهای مختلف مشغول کار هستند. مثلاً در یکی از نیروگاههای امریکا در سال ۱۹۷۶ ژنراتوری با مشخصات: [۴]
N=1800U/min f=60Hz U=22KV N=1525MVA
در سال ۱۹۷۵ در کشور آلمان ژنراتوری با مشخصات: [۴]
N=1500U/mi8n f=50Hz U=27KV N=1530
شروع بکار کردند.
با امکانات فنی و صنعتی امروزی می توان ژنراتورهای دوقطبه با قدرت ۱۸۰۰MVA و ژنراتورهای چهارقطبه با قدرت ۲۵۰۰ تا ۳۰۰۰ میلیون ولت آمپر ساخت. چنین قدرتهایی ممکن است احتیاجات برق کشورهای مترقی و پیش رفته را تا ۱۰ سال دیگر بپوشاند ولی بعد از آن چه خواهد شد؟ آیا باز هم ابعاد ژنراتورها برای بالابردن قدرتشان بزرگتر خواهد شد؟
کارخانجات سازنده ژنراتور و موسسات پژوهشی، تحقیقاتی را درباره نوع مخصوصی از ژنراتور آغاز کرده اند که ساختمان آن با ژنراتورهای متداول امروزی بکلی متفاوت است. این ژنراتورها که امروزه مراحل ابتدائی و آزمایشی را می گذرانند دارای سیم پیچی تحریک سوپرهادی می باشند.
یکی از مزایای این ماشین این است که آهن در آن کم بکاررفته و اندوکسیون در فاصله هوایی آن چندین برابر اندوکسیون در فاصله هوایی ژنراتورهای متداول امروزیست در نتیجه این ژنراتورها با ابعاد کوچک دارای قدرت بسیار زیاد می باشند.
در این نوع ژنراتور سیم پیچی استاتور که تقریباً فاقد هسته آهن است و آهن فقط بعنوان حفاظ در آن بکار برده شده با آب خنک می شود و سیم پیچی رتور که سوپر هادی است توسط هلیوم مایع تا ۴ درجه کلوین سرد نگهداشته می شود و یک سیلندر گردان سیم پیچی تحریک کننده را در مقابل اثر متقابل سیم پیچی استاتور حفظ می کند.
این ژنراتور همانطور که گفته شد هنوز مراحل آزمایشی را می گذراند و شاید در حدود ۱۰ سال دیگر بطول انجامد تا ساختمان آن تکمیل شده و قابل بهره برداری شود و یا شاید تا آن موقع بشر موفق به ساختن نوع دیگری از ژنراتور شود.
تهیه جریان تحریک ژنراتورهای بزرگ امروزی توسط ژنراتورهای جریان دائم بسیار مشکل و در حقیقت وقتی قدرت ژنراتور از ۱۰۰MVA تجاوز کرد تقریباً غیرممکن می گردد. زیرا اگر بفرض ولتاژ تحریک ژنراتور بین ۴۰۰ تا ۶۰۰ ولت باشد جریان تحریک ژنراتوری بقدرت ۴۰۰MVA در حدود ۳۵۰۰ آمپر خواهد بود و اگر قدرت ژنراتور برابر ۲۵۰۰MVA باشد جریان تحریک آن از ۱۱۰۰۰ آمپر نیز تجاوز خواهد کرد از این جهت است که امروزه بخصوص برای تحریک ژنراتورهای بزرگ از ژنراتورهای جریان متناوب سه فاز با یکسوکننده دوار استفاده می شود.
در ضمن بعلت بزرگ بودن شدت جریان (تا ۱۲۰۰ آمپر)
نمی توان برای تنظیم جریان تحریک از رگولاتورهایی شبیه تیریل و سلکتور گردان و امثال آنها استفاده کرد. در حال حاضر برای تهیه انرژی الکتریکی تحریک کننده ژنراتورهای با قدرت زیاد دو روش بکار برده شده است.
تأمین برق تحریک کننده توسط ژنراتور جریان متناوب (ژنراتور بدون جارو)
تأمین برق تحریک کننده از شبکه
۲-۴-۱) ژنراتور بدون جارو:
تحریک ژنراتورهای بزرگ همانطور که گفته شد احتیاج به جریانهای بسیار زیاد دارد. ساختن ژنراتورهای جریان دائم با قدرت زیاد به علت وجود کلکتور و جارو و اصولاً کموتاسیون امروزه با مشکلات زیادی مواجه است. از این جهت برای تحریک ژنراتورهای بزرگ اول مرتبه از ماشین جریان متناوب سه فاز استفاده شد. بطوریکه جریان سه فاز توسط دیودهای ثابت یکسوشده و بکمک کابل و جارو و رینگ به سیم پیچی قطبهای گردان ژنراتور هدایت می شد. سپس با از میان رفتن کلکتور و مشکلات آن درصدد برداشتن رینگ و جارو برای هدایت جریان از مکان ثابت به سیم پیچی قطبهای گردان ژنراتور شدند. لذا در مرحله بعدی بجای دیودهای ثابت از دیودهای گردان استفاده شد چنانچه می دانیم تحریک کننده جریان متناوب جانشین ژنراتور جریان دائم شده و برای نصب دیودها در روی محور گردان رتور جاسازی گردید و باین ترتیب تمام مشکلات جارو و کلکتور و حلقه های تماس و غیره مرتفع شد.
یکی از بزرگترین مزایای ژنراتور بدون جارو در حقیقت همان نداشتن جاروست زیرا جاروها اجسامی با خواص کاملاً متغیر در مقابل حرارت اثرات شیمیایی و رطوبت و غیره هستند و کارکردن با آن بسیار مشکل است و از این جهت باید دائماً تحت کنترل و مراقبت و نگهداری بسیار دقیق قرار داشته باشند، در صورتیکه ژنراتور بدون جارو تقریباً احتیاج به نگهداری و مراقبت ندارد.
این ژنراتور از نوع ژنراتور سه فاز با قطبهای خارجی است. جریان متناوبی که در سیم پیچی رتور این ماشین ایجاد می شود توسط یکسوکننده های سیلسیومی که در محور رتور جا داده شده است و با رتور می گردد یکسوشده و پس از تبدیل به جریان دایم توسط کابلی که از داخل محور ژنراتور عبور می کند به سیم پیچی تحریک ژنراتور هدایت می شود و پیچک اندوکتیو برای سنجش جریان تحریک و جارو و ریسک ها برای کنترل اتصال زمین می باشد.
۲-۴-۲) تنظیم سریع ولتاژ ژنراتور:
از ژنراتورهایی که در نیروگاهها کار می کنند انتظار می رود تا آنجا که ممکن است ولتاژ شبکه را نگهدارند و چون بار ژنراتورها دائماً در تغییر است لذا تغییر دائمی جریان تحریک ضروری است. برای اینکه این تغییرات محدود شود و در یک دامنه وسیعی صورت نگیرد در گذشته ژنراتورها طوری طرح ریزی و ساخته می شدند که راکتانس سنکرون آنها کوچک باشد (فاصله هوایی زیاد). امروزه برای اینکه ژنراتورها اقتصادی تر ساخته شوند آنها را با راکتانس سنکرون زیاد محاسبه می کنند. البته در چنین ماشینی باید جریان تحریک در موقع تغییر بار بشدت تغییرپذیر باشد.
از آنجا که تنظیم ولتاژ بکمک دست تقریباً غیرممکن است و در ضمن تا آن حد که بوسایل الکتریکی اعتماد هست نمی توان به اشخاص و متصدیان نیروگاه اعتماد کرد. دستگاههای خودکار تنظیم سریع ساخته شد. این دستگاهها در موقع تغییر بار بسیار سریع تحریک را متناسب بار ژنراتور تنظیم می کنند.
یک ژنراتور با بارنامی را در نظر می گیریم که غفلتاً بار آن کم شود. اگر خواسته باشیم که ولتاژ ترمینال آن ثابت بماند باید جریان تحریک آن کوچک گردد لذا باید مقاومیت در مدار حوزه تحریک a اضافه گردد. با اضافه شدن مقاومت در مدار حوزه جریان در مدار حوزه بلافاصله تغییر نمی کند بلکه بعلت وجود اندوکتیویته سیم پیچی تحریک این تغییرات تا رسیدن به مقدار قطعی و نهایی خود آهسته انجام میشود و متناسب با آن اختلاف سطح ژنراتور تحریک نیز آهسته می افتد پس ولتاژ آلترناتور نیز دراین لحظات بالا می رود.
بوسیله تنظیم کننده های سریع می توان این سستی و تنبلی و یا اینرسی ماشین تحریک را در موقع تنظیم ولتاژ کوچک کرد.
۲-۵) خنک کردن توربوژنراتور:
توربوژنراتورها ژنراتورهای سنکرون و معمولاً دوقطبه می باشند. بخصوص ژنراتورهای با قدرت زیاد بدون استثناء دوقطبه ساخته می شوند و برای فرکانس ۵۰ با سرعت ۳۰۰۰U/min می گردد. [۴]
بزرگ ترین مسئله در ساختمان ژنراتور با قدرت زیاد حرارتی است که در اثر تلفات ژنراتور (تلفات اصطکاک، تلفات آهن و تلفات مس) بوجود می آید. لذا برای بالابردن قدرت نامی ژنراتورها دو راه موجود است. یکی کم کردن تلفات و دیگری خنک کردن ژنراتور (خارج کردن حرارتی که پدیده تلفات می باشد) با بکاربردن ورق آهن مخصوص با ضریب تلف کوچک و انتخاب صحیح و نوع سیم پیچی و انتخاب اندوکسیون مناسب می توان تلفات ژنراتور را به حداقل ممکن رساند. مثلاً اگر فرض کنیم این تلفات فقط یک درصد توان ژنراتور باشد، پس یک ژنراتور ۱۰۰ میلیون واتی دارای یک میلیون وات تلف حرارتی می باشد و به جرأت می توان گفت بزرگترین مسئله و مشکل در ساختمان ژنراتورها بود که توسط فن هایی که در دو طرف طولی ژنراتور نصب شده است به داخل ژنراتور راه می یافت و از کانال های هوائی که به همین منظور در هسته آهن استاتور و رتور ژنراتور تعبیه شده بود عبور می کرد و پس از گذشتن از لابلای هسته آهن ژنراتور و گرم شدن از ژنراتور خارج می شد.
جهت جلوگیری از ورود کثافات و گرد و خاک در این روش خنک کردن هوا یک سیکل و مسیر کاملاً بسته ای را طی می کند. در نتیجه هوای گرم پس از خنک شدن در کولرهای آبی مجدداً به ژنراتور برگردانده می شود و تماس وسیله خنک کننده با خارج به کلی قطع است.
بزرگ ترین توربوژنراتوری که تا امروز با این روش خنک می شود توربوژنراتورهای بقدرت ۸۰MVA و سرعت ۳۰۰۰ دور در دقیقه می باشد. با ازدیاد روزافزون مصرف برق ساختن ژنراتورهای بزرگتر ضروری گردید و لازم شد ژنراتورهایی ساخته شوند که بوسیله ای غیر از هوای خنک گردد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت