دانلود تحقیق نیروگاه های بخار

با افزایش مقدار مصرف بالطبع مهندسین و متخصصین شروع به افزایش ظرفیت نیروگاه ها نمودند و تا حدی که امکانات فنی و تکنولوژی وقت اجازه می داد ظرفیت نیروگاه ها افزایش داده شده است .

تعیین ظرفیت نیروگاه بصورت بهینه ، متاثر از فاکتور های متفاوتی می باشد.

امروزه بسیار واضح است که قیمت برق تولید شده با افزایش ظرفیت نیروگاه کاهش می یابد .

البته باید به این موضوع توجه داشت که برای یک نیروگاه افزایش ظرفیت باعث ازدیاد طول خط انتقال میشود و لذا افت انرژی در طول خط انتقال افزایش می یابد .

با توجه به دو حقیقت فوق الذکر ، تعیین ظرفیت بهینه یک نیروگاه به طور ساده و ابتدایی توسط تجزیه و تحلیل مخارج نیروگاه در طول عمر آن و مسائل انتقال انرزی برق می باشد ولی این تحلیل بسیار ساده موضوع می‌باشد.

نکات بسیار دیگری نیز در تعیین ظرفیت واحد های نیروگاه می تواند موثر باشد که در این پیشگفتار با آن آشنا شده و در گزارش به طور مفصل شرح داده می شود و نتیجه گیری های لازم اتخاذ خواهد گردید .

فاکتورهای مهم در تعیین ظرفیت واحد :
پس از مشخص شدن و تعریف مقدار بار مورد نیاز برای زمان حال و آینده ، ظرفیت کل نیروگاه تعیین می شود .

میتوان گفت که کمترین مقدار مورد نیاز برای ظرفیت نیروگاه حداقل می بایست برابر با بار پیک یا بالاترین مقدار مصرف مورد نیاز باشد .

عوامل و فاکتور هایی که در تعیین ظرفیت و قدرت واحد های تشکیل دهنده یک نیروگاه موثر می باشند عبارتند از :
الف) جنبه های اقتصادی در انتخاب و تعیین ظرفیت واحد .

ب) قابلیت اطمینان در سیستم تامین کننده برق .

ج‌) قابلیت عملیاتی و فنی .

د)حساسیت نسبت به مسائل غیر قابل پیشگوئی و نامطمئن .

ه)تامین بودجه جهت ساخت .

و)مسائل خاص طراحی .

ز)محل و موقعیت نیروگاه و مسائل محیط زیست .

ک)جاده و راه های ارتباطی .

ل)امکانات ساخت در داخل کشور .

م)امکانات تعمیرات و بهره برداری در داخل کشور .

ت)‌مسائل شبکه .

نکات فوق مهمترین عواملی میباشند که در تعیین ظرفیت نیروگاه دخالت دارند .

برای آشنا شدن با هریک ار فاکتور های فوق در این پیشگفتار توضیحات مختصری به شرح زیر داده میشود :
الف ) جنبه های اقتصادی در انتخاب ظرفیت واحد :
علت اصلی انتخاب واحد های بزرگ مسئله اقتصادی بودن آنها می باشد .

با افزایش ظرفیت نیرو گاه هزینه نسبی ساخت آن کاهش می یابد .

واحد سنجش اقتصادی در مورد نیروگاه های تولید برق معمولا بر اساس دلار بر کیلووات ساعت می باشد که نسبت به ظرفیت نیروگاه بر حسب مگاوات ترسیم می گردد .

شکل1-2 تغییرات هزینه نسبی ساخت بر اساس ظرفیت واحد
منحنی اول هزینه ساخت جهت گسترش واحد های موجود ومنحنی دوم هزینه ساخت جهت گسترش واحدهای موجودو منحنی سوم هزینه ساخت واحد به طور کامل نشان داده شده است .

به طور کلی طبق مطالعات انجام شده توسط EPRI و مقالات ارائه شده IEEE افزایش قیمت واحد بر حسب افزایش ظرفیت واحد مطابق رابطه زیر بیان می شود.

در این رابطه :
C(S) قیمت نیروگاه
S ظرفیت واحد
K ضریب ثابت
A ضریبی که بستگی به کیفیت مهندسی و تکنولوژی واحد فاکتور های اقتصادی هر کشور دارد .

منظور از ارائه رابطه فوق صرفا اشاره به نحوه تغییرات قیمت یک نیروگاه ( c) بر حسب ظرفیت آن می باشد.

ب- قابلیت اطمینان در سیستم :
یکی از محدود کننده های مهم در افزایش ظرفیت واحد مسئله قابلیت اطمینان سیستم می باشد .

در اکثر موارد قبول قطع برق منطقی نیست .

مثلا متوقف شدن خط تولید یک کارخانه صنعتی در اثر قطع برق ممکن است باعث خسارات و صدمات مالی بسیار زیادی گردیده و یا مواد اولیه در حال ساخته شدن به کلی از بین برود .

در موارد دیگر قطع برق ممکن است حیاتی باشد مثل سیستم هوارسانی در بعضی از فعالیت های صنعتی و معدن و برق بیمارستان ها و غیره که ممکن است باعث مرگ یا صدمات جبران ناپذیری گردد .

بنا به دلائل فوق می بایست پیش بینی هایی به عمل آید تا بتوان تولید برق را بطور مداوم و در حد وسط مطلوب نگه داشت .

اکثر سیستم های برق مقداری به صورت نهان در خود موجود دارند که این مقدار را می توان با کاهش در ولتاژ تا حدی بدست اورد .

شکل 1-2ایش دهنده احتمال خروج اجباری واحد ها بر حسب ظرفیت واحد خارج شده از سیستم می باشد .

با ملاحظه این شکل می توان به این نتیجه رسید که با یک واحد 300 مگاواتی احتمال از دست دادن تمام برق بسیار زیاد و با داشتن 4 واحد 75 مگاواتی احتمال از دست رفتن برق به طور فزاینده کاهش پیدا می کند .

شکل1-3 مکان از دست دادن برق بر اساس ظرفیت وتعداد واحدهای انتخاب شده


ج- قابلیت عملیاتی و فنی :
همانطور که قابلیت اطمینان سیستم به طور وضوح تابع ظرفیت نیروگاه میباشد ، قابلیت عملیاتی و فنی نیز از نظر اصولی میبایست تابع ظرفیت نیروگاه باشد .

نکته مهم اینست که در واحد های با ظرفیت بالا صرفنظر از هزینه و زمان لازم برای تعمیرات ، جایگزین برق از دست رفته می تواند بر روی قابلیت عملیاتی وقتی تاثیر داشته باشد .

هنگامی که ظرفیت واحد زیاد باشد تامین برق از دست رفته توسط نیروگاه های گازی یا بخاری بسیار مشکل تر از تامین برق از دست رفته توسط واحد های با ظرفیت کوچکتر می باشد .

د- حساسیت نسبت مسائل غیر قابل پیشگوئی و نامطمئن : به طور کلی عوامل بسیار زیادی میتواند برنامه ساخت نیروگاه را تحت تاثیر قرار دهد .

خصوصا اگر ظرفیت نیروگاه بالا باشد امکان دارد که رشد بار تغییر پیدا کند و یا مقدار سرمایه گزاری جهت ساخت تغییر نماید .

هـ - تامین بودجه جهت ساخت : فاکتور بودجه و تامین ان در ساخت نیروگاه جدید با واحد های بزرگ بشدت میتواند تحت تاثیر عوامل نامعلوم و غیر قابل انتظار قرار گیرد .

عواملی مانند تورم و یا نابسامانی های اقتصادی براحتی می تواند برنامه های ساخت واحد های با ظرفیت بالا را کاملا بهم ریخته و احداث نیروگاه با ظرفیت بزرگ را کاملا متوقف نماید .

و- مسائل خاص در طراحی : مسئله اقتصادی در تعیین ظرفیت واحد نیروگاه بستگی به نوع نیروگاه نیز دارد .

مثلا واحد های نیروگاه اتمی از ظرفیت بالاتری برخوردار می باشند .

در حالی که نیروگاه های زغال سنگی و سوخت فسیلی از واحد هایی با ظرفیت کوچکتری تشکیل می گردند .

لازم به ذکر است که در این گزارش فقط نیروگاه های حرارتی با سوخت فسیلی مورد بررسی قرار خواهد گرفت .

ز- محل و موقعیت نیروگاه : یکی از دیگر از پارامترهای موثر در تعیین ظرفیت نیروگاه محل و موقعیت آن می باشد که خود متاثر از عوامل زیر می باشد : الف : منابع زیر زمین آب ب : میزان آلودگی مجاز لازم به ذکر می باشد که طبق روش دومی ، ارتفاع موثر دودکش از رابطه زیر به دست می اید : که در آن : H ارتفاع دودکش ( متر ) A ضریبی که به توزیع نامتعادل درجه حرارت در جو بستگی دارد .

( بدون واحد ) Q مقدار کلی خروج عناصر الوده کننده از تمام دودکش های نیروگاه ( گرم در ثانیه ) .

F ضریب مربوط به سرعت نشست ناخالصی های موجود در هوا ، این مقدار برای برابر با 1 می باشد ( بدون واحد ) .

M ضریب مربوط به سرعت نشر دود ( بدون واحد ) .

ماکزیمم حد تمرکز نشست عناصر الوده کننده در سطح زمین است که به طور متوسط در 20 دقیقه اندازه گیری می شود ( میلی گرم بر متر مکعب) N تعداد دودکش های مشابه و هم ارتفاع .

R مقدار کلی خروج گاز از تمامی دودکش ها ( متر مکعب در ثانیه ) T اختلاف درجه حرارت گازهای خروجی و حرارت محیط بنابراین با افزایش تعداد واحد ها ( n ) ارتفاع دودکش نیز افزوده شده و نتیجتا در برگیرنده هزینه ساخت بیشتری می باشد ز- جاده ها و راه های ارتباطی : کشور ایران از نظر وضعیت پستی و بلندی های طبیعی دارای ساختار بسیار خاصی می باشد در گزارش ، مطالعات راه ها فقط از نظر اشنایی با محدودیت های موجود درایران انجام خواهد گرفت و باید در نظر داشت که محدودیت راه ها برای هر پروژه فرق میکند و نمی توان یک قانون کلی و جامع برای محل قطعات سنگین و یا حجیم در جاده های ایران بدست اورد .

درهر پروزه بسته به محل اجرای آن می بایست بر طبق شرایط اقلیمی راه مناسب را بررسی و بر اساس امکانات موجود ظرفیت واحد را تعیین کرد .

البته در این مورد باید در نظر داشت که افزایش ظرفیت واحد لزوما باعث افزایش وزن یا حجم دستگاه ها نمی گردد و معمولا وزن و حجم دستگاه ها بستگی به کشور سازنده و پیشرفته بودن تکنولوژی ساخت دارد .

ل- امکانات ساخت در داخل کشور : مطالعه امکانات ساخت در داخل کشور و ارتباط ان با تعیین ظرفیت واحد یکی دیگر از مسائل مورد بحث دراین گزارش خواهد بود .

در ضمن باید اشاره نمود که در این گزارش امکانات عینی و همچنین امکانات بالقوه ای که در حال حاضر در کشور موجود می باشد و بعضی هنوز به طور کامل به بهره برداری نرسیده اند ، مورد ارزیابی قرار گرفته است .

مسلم است که بسیاری از این گونه توانایی ها را میتوان با برنامه ریزی و مدیریت صحیح در آینده نزدیک به فعلیت در آورده و از آنان بهره جست .

م- امکانات تعمیر و بهره برداری در داخل کشور : افزایش ظرفیت نیروگاه همراه با پیشرفت در تکنولوژی انجام میگیرد .

برای دستیابی به ظرفیت های بالاتر نیاز به افزایش فشار و درجه حرارت در دیگ بخار و توربین می باشد .

افزایش فشار و درجه خرارت نیاز به تکنولوژی بهتر و پیشرفته تر در ساخت ، بهره برداری و تعمیرات دارد .

بنابراین هر قدر ظرفیت نیروگاه بیشتر باشد ، پیچیدگی دستگاه ها از نظر نگهداری و تعمیرات و همچنین بهره برداری بیشتر می گردد .

ن- مسائل شبکه : ظرفیت نیروگاه اثر مستقیم بر روی شبکه دارد .

در صورتی که ظرفیت نیروگاه طوری انتخاب گردد که با از دست دادن واحد شبکه و یا قسمتی از ان از دست برود این ظرفیت مناسب نخواهد بود .

مسائل بسیار زیادی در رابطه با ظرفیت نیروگاه در ارتباط با شبکه میباشد که در متن گزارش به طور مفصل و مبسوط در باره آن بحث و نتیجه گیری خواهد شد .

در این بخش اثر خروج یک واحد بخاری با ظرفیت مشخص از شبکه بر روی فرکانس مورد بررسی قرار می گیرد .

برای تحلیل این مسئله از مدل های کنترلی یک سیستم قدرت ساده کمک گرفته شده و شبیه سازی توسط کامپیوتر انجام گرفته است .

در حالت کلی سیستم قدرتی پایدار محسوب میگردد که پس از بروز اختلال و خطایی در آن بتواند سنکرونیزم خود را حفظ کند یا به عبارت دیگر بتواند در صورت به وجود آمدن خطا مجددا به حالت عادی باز گردد .

بدیهی است سیستمی که نتواند همزمانی ( سنکرونیزم ) خود را حفظ کند ناپایدار خواهد شد .

موضوع ناپایداری در یک سیستم به هم پیوسته وابسته به عوامل مختلفی است که مهمترین آنها عبارتند از : الف )بروز اتصال کوتاه در روی خطوط انتقال نیرو ب)خروج اضطراری واحد ها ج)خروج بارهای بزرگ به طور همزمان د)اضافه بار ناگهانی هـ )اضافه بار تدریجی موارد سوم و چهارم یعنی قطع بار و اضافه بار ناگهانی تقریبا اثری مانند مورد دوم دارند یعنی اثر این دو نوع اتفاق را می توان با خروج اضطراری اضطراری واحد ها مدل نمود .

در این نوع حوادث ، تغییرات فرکانس در محدوده مجاز مشخص کننده پایدار بودن سیستم است .

پایداری با توجه به نوع و میزان اغتشاش و اخلال وارده بر سیستم به سه نوع تقسیم می گردد .

الف) پایداری حالت مانا ( ماندگار ) ب)پایداری دینامیک ج)پایداری گذرا مهمترین مسئله در بررسی پایداری حالت مانا تعیین بیشترین میزان تولید نیروگاه میباشد .

بعبارت دیگر در این حالت که بارگزاری بر روی نیروگاه ارام و تدریجی صورت می گیرد .

تعیین حد نهایی توانی که می توان از ماشین گرفت .

در حقیقت همان تعیین حد پایداری سیستم است .

به طور کلی از آنجایی که پیکره یک سیتم