تحقیق :نیروگاه گازی

-2 : نیروگاه گازی:

نیروگاه های گازی، کاربردهای ویژه ای دارند. نیروگاه گازی به نیروگاهی می گویند که برمبنای سیکل گاز ( سیکل برایتون) کارمی کند؛ و ازسیکل های حرارتی می باشد، یعنی سیال عامل کار یک گاز است (عامل انتقال وتبدیل انرژی گازی است، مثلاً هوا). درنیروگاه های بخار عامل انتقال بخارمایع می باشد. نیروگاه گازی دارای توربین گازی است،یعنی باسیکل رایتون کارمی کند.ساختمان آن درمجموع ساده است :
1- کمپرسور: وظیفه فشرده کردن هوا را برعهده دارد.
2- اتاق احتراق : وظیفه سوزاندن سوخت درمحفظه را دارد.
3- توربین: وظیفه گرداندن ژنراتور را دارد.
کمپرسور به کاررفته درنیروگاه های گازی شبیه توربین است، دارای رتوری است که برروی این رتور پره متحرک است، هوا به حرکت درآمده وبه پره های ساکنی برخوردکرده ، درنتیجه جهت حرکت هوا عوض شده واین هوا بازبه پره های متحرک برخورد کرده واین سیکل ادامه دارد ودرهرعمل هوا فشرده ترمی شود. کمپرسور مصرف کننده عظیم انرژی است. هوای فشرده گرم است .هوای فشرده کمپرسور وارد اتاق احتراق که دارای سوخت گازوئیل است می شود. چون هوای فشرده شده گرم است ودر اتاق احتراق سوخت آتش گرفته و هوافشرده وداغ می شود، هوای داغ فشرده کارهمان بخارداغ فشرده توربین های بخار را انجام می دهد. هوای داغ فشرده رابه توربین می دهیم،(توربین دارای پره های متحرک وساکن است)، (پره های ثابت چسبیده به استاتور می باشد، پره های متحرک چسبیده به رتور می باشد).حال ژنراتور رامی توان به محور وصل کرده واز ترمینال های ژنراتور می توان برق گرفت. طول نیروگاه ممکن است به 20متر برسد. ژنراتور را می توان به محل B ویا A متصل نمود ؛ اما محل A بهتراست. نیروگاه های گازی از 1Mw وتا بالای 100Mw نیز ساخته می شود. برای راه اندازی واستارت نیروگاه درابتدا نیاز به یک عامل خارجی است تا توربین رابه سرعت 3000 دور در دقیقه برساند.
1-2-1 : مزایای نیروگاه گازی:
1- سادگی آن است تمام آن روی یک شافت سوار است.
2- ارزان است، چون تجهیزات آن کم است. یکی از عواملی که برروی راندمان(بازده) تأثیرمی گذارد این است که هوای ورودی چه دمایی دارد.
3- سریع النصب است.
4- کوچک است. درسکوهای نفتی که نیاز به برق زیادی می باشد بایدازنیروگاه گازی استفاده کرد، تاجای کمتری بگیرد.
5- احتیاج به آب ندارد. ( درسیکل اصلی نیروگاه نیاز به آب نیست) اما درتجهیزات جنبی نیازبه آب است برای خنک کردن هیدروژن به کاررفته جهت سردکردن ژنراتور درسرعت های بالا.
6- راه اندازی این نیروگاه سریع است.
7- پرسنل کم می خواهد. زمانی نیروگاه گازی خاموش است که دراتاق احتراق سوخت نباشد. یک نیروگاه بخار را بعد از راه اندازی نباید خاموش کرد.
8- اما نیروگاه گازی بدین صورت است که صبح می توان روشن کرد و آخرشب خاموش نمود .
9- نیروگاه گازی بسیارمناسب برای بارپیک است ونیروگاه بخاربرای بارپیک نامناسب است.
1-2-2 : معایب نیروگاه گازی:
1. آلودگی زیست محیطی زیاد دارد.
2. عمر آن کم است. (به علت فرسودن توربین و کمپرسور). سوخت مازوت به علت آلودگی بیشتری که نسبت به سوخت گازوئیل دارد، کمتربه کارمی رود.
3. استهلاک آن زیاداست. (پره توربین، پره کمپرسور دارای استهلاک است)
4. راندمان آن کم است. ( مصرف سوخت آن نسبت به انرژی تولیدی زیاد است). این نقصی است که کشورهای اروپایی با آن مواجه اند. دلایل راندمان پایین :1-4- خروج دود بادمای زیاد 2-4- حدود 3/1 توان توربین صرف کمپرسور می شود . بنابراین درنیروگاه گازی برای استفاده درازمدت اصلا جایزنیست چراکه هزینه مصرف سوخت گران است.
5. امکان استفاده ازسوخت جامد فراهم نیست. (مانند زغال سنگ) چراکه بلافاصله پره های رتور پرازدود می شود.
6- نیروگاه های گازی را اگربخواهیم برای مدت طولانی استفاده کنیم ، هزینه نیروگاه گازی بالا ست.
نیروگاه گازی را در جایی استفاده باید کرد که زمان بهره برداری زیر2000 ساعت در سال باشد. اگرزمان بهره برداری بالای 2000 ساعت باشد، نیروگاه بخار و اگر زمان بهره برداری درسال بالای 5000 ساعت باشد، نیروگاه آبی استفاده می شود.
درکشورما برق عمده مصرفی برق خانگی است (60%) وحدود 30 % برق صنعتی است. درنتیجه 50 % نیروگاه های کشور باید هرشب روشن شود؛ بنابراین قسمت عمده برق تولیدی ماباید ازنوع نیروگاه گازی باشد. نیروگاه گازی رابه دلیل ارزانی درکارخانجات نیز می توان به کاربرد. نیروگاه گازی در نیروگاه اتمی نیز جهت سردکردن رآکتور به کارمی رود که درنتیجه هوا داغ و فشرده می شود و درنتیجه به نیروگاه گازی داده و برق مصرفی نیروگاه اتمی راتأمین می کنند.
روش های افزایش راندمان در نیروگاه گازی:
1- دود خروجی هوای ورودی به اتاق را گرم می کند. (سیکل پیچیده ترشده اما راندمان بالا می رود.)
حالت اول: دود با هوای ورودی کمپرسور کناریکدیگر قرارداده دراین صورت راندمان تجهیزات به شدت افت می کند.
حالت دوم: باروش ذیل راندمان 1 الی 2 درصدقابل افزایش است. ( هوای ورودی به اتاق احتراق گرم می شود).
2- استفاده از توربین های دو مرحله ای:زیاد شدن راندمان مستلزم مخارج و صرف هزینه نیز می باشد. در استفاده از کمپرسور دومرحله ای هر چه دمای ورودی کمپرسور پایین تر باشد، راندمان بیشتراست. با این روش دمای ورودی کمپرسور به طور مصنوعی پایین نگه داشته می شود درمرحله L P به دلیل بالارفتن فشار هوا گرم می شود که ازکولر استفاده می کنند، آب سرد برروی لوله فشارهوا ریخته وهواخنک کرده آب گرم می شود وخارج می شود. بالاترین راندمان چیزیست درحدود 35% که نیروگاه دارای کمپرسور دومرحله ای توربین دو مرحله ای وپیش گرم کن می باشد.