آشنایی با نیروگاه توربین گازی

نیروگاه توربین گازی چیست؟

در تمام نیروگاه های تولید برق به جز نیروگاه خورشیدی از دینام برای تولید انرژی الکتریکی بهره می برند. دینام (alternator) یک ماشین دوار است که فقط در صورت چرخش می تواند برق تولید کند. بنابراین باید یک محرک اصلی وجود داشته باشد که به چرخاندن دینام کمک کند. آرایش اولیه همه نیروگاه ها این است که محرک اصلی را بچرخانند تا دینام بتواند الکتریسیته مورد نیاز را تولید کند. در نیروگاه توربین گازی برای چرخاندن توربین از هوای با فشار و دمای بالا به جای بخار فشار و دمای بالا استفاده می کنیم. با ما در آداک، بهترین شرکت سازنده تابلو برق صنعتی در ایران همراه باشید تا در این باره بیشتر بدانید.

اساس کار نیروگاه توربین گازی

اصل کار یک نیروگاه توربین گازی مانند یک نیروگاه توربین بخار است. تنها تفاوت این است که در نیروگاه بخار از بخار فشرده برای چرخاندن توربین استفاده می کنیم، اما در نیروگاه گازی از هوای فشرده برای چرخاندن توربین استفاده می کنیم. در نیروگاه گازی هوا در یک کمپرسور فشرده می شود. سپس این هوای فشرده از یک محفظه احتراق عبور می کند که در آن دمای هوای فشرده بالا می رود. این هوای با دمای بالا و فشار بالا از یک توربین گاز عبور می کند. در توربین هوای فشرده به طور ناگهانی منبسط می شود. از این رو انرژی جنبشی به دست می آورد و به دلیل این انرژی جنبشی هوا می تواند کارهای مکانیکی برای چرخش توربین انجام دهد.

اجزای نیروگاه توربین گازی

در نیروگاه گازی، شفت توربین، دینام و کمپرسور هوا رایج است. انرژی مکانیکی ایجاد شده در توربین تا حدی برای فشرده سازی هوا مورد استفاده قرار می گیرد. نیروگاه های گازی عمدتاً به عنوان منبع تغذیه کمکی آماده به کار در یک نیروگاه برق آبی استفاده می شود. در هنگام راه اندازی یک نیروگاه برق آبی، نیروی کمکی تولید می کند.

مزایای نیروگاه توربین گازی

• ساختن نیروگاه توربین گازی بسیار ساده تر از نیروگاه توربین بخار است.
• اندازه نیروگاه توربین گازی کوچکتر از نیروگاه بخار است.
• یک نیروگاه گازی هیچ قطعه ای مانند دیگ بخار ندارد و از این رو، لوازم جانبی مربوط به دیگ در اینجا وجود ندارد.
• این سیستم با بخار سروکار ندارد، بنابراین نیازی به کندانسور ندارد، پس هیچ ساختاری مانند برج خنک کننده در اینجا مورد نیاز نیست.
• از آنجایی که طراحی و ساخت نیروگاه های گازی بسیار ساده تر و کوچکتر است، هزینه سرمایه و هزینه جاری بسیار کمتر از نیروگاه توربین بخار معادل است.
• تلفات ثابت در نیروگاه گازی در مقایسه با نیروگاه توربین بخار بسیار کمتر است زیرا در نیروگاه توربین بخار دیگ بخار باید به طور مداوم کار کند حتی زمانی که سیستم بار را به شبکه تامین نمی کند.
• یک نیروگاه گازی را می توان سریعتر از یک نیروگاه بخار معادل آن راه اندازی کرد.

معایب نیروگاه توربین گازی

1-انرژی مکانیکی ایجاد شده در توربین نیز برای راه اندازی کمپرسور هوا مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجایی که بخش عمده ای از انرژی مکانیکی ایجاد شده در توربین برای راه اندازی کمپرسور هوا استفاده می شود، راندمان کلی نیروگاه گازی به اندازه یک نیروگاه  بخار معادل نیست. نه تنها این، گازهای خروجی در نیروگاه گازی گرمای قابل توجهی را از کوره می گیرند.

2-برای راه اندازی نیروگاه به پیش فشرده سازی نیاز است. بنابراین قبل از راه اندازی واقعی توربین، هوا باید از قبل فشرده شود که به منبع تغذیه کمکی برای راه اندازی نیروگاه توربین گاز نیاز دارد. پس از راه اندازی نیروگاه، دیگر نیازی به تامین برق خارجی نیست، اما در نقطه شروع، برق خارجی ضروری است.

3-دمای کوره در نیروگاه توربین گازی بسیار بالا است. این باعث می شود طول عمر سیستم کمتر از یک نیروگاه توربین بخار معادل باشد.

4-به دلیل راندمان پایین تر، نیروگاه توربین گازی را نمی توان برای تولید تجاری برق مورد استفاده قرار داد، در عوض معمولاً از آن برای تامین نیروی کمکی سایر نیروگاه های معمولی مانند نیروگاه برق آبی استفاده می شود.

نمودار شماتیک نیروگاه توربین گازی

اجزای اصلی یک نیروگاه توربین گازی عبارتند از

• کمپرسور
• احیا کننده
• محفظه احتراق
• توربین گازی
• دینام 
• موتور راه انداز

کمپرسور در نیروگاه گازی

کمپرسور هوای مورد استفاده در نیروگاه گازی عمدتاً از نوع روتاری است. فیلتر هوا در ورودی کمپرسور وصل می شود که هوا از گرد و غبار فیلتر می شود. تیغه های دوار متصل به شفت هوا را بین بلوک های ثابت فشار می دهند و در نتیجه فشار هوا افزایش می یابد. هوای با فشار بالا در خروجی کمپرسور موجود است.

همچنین بخوانید: نیروگاه ترمو الکتریک چیست

احیا کننده

همیشه مقداری گرما در گازهای خروجی در یک نیروگاه توربین گاز وجود دارد. بخشی از این گرما در احیا کننده استفاده می شود. در احیاگر، شبکه ای از لوله های ریز وجود دارد. هوای فشرده از این لوله های ریز عبور می کند. کل آرایش در ظرفی محصور شده است که گازهای داغ خروجی از توربین از آن عبور می کنند. هنگام عبور از لوله های ریز، هوای فشرده بخشی از گرما را توسط گازهای خروجی منتقل می کند. به این ترتیب، بخش قابل توجهی از گرمای گازهای خروجی، دمای هوای فشرده را قبل از ورود به محفظه احتراق افزایش می دهد.

محفظه احتراق

هوای داغ فشرده پس از عبور از احتراق وارد محفظه احتراق می شود. در محفظه احتراق مشعل هایی وجود دارد که از طریق آنها نفت کوره به صورت اسپری روغن تزریق می شود. به دلیل احتراق این اسپری روغن داغ در داخل محفظه احتراق، هوا در دمای بسیار بالایی قرار می گیرد. دما حدود 3000 درجه فارنهایت است. هوای فشرده با گازهای احتراق مخلوط شده و سپس به دمای 1500 درجه فارنهایت تا 1300 درجه فارنهایت خنک می شود تا اینکه برای انجام کارهای مکانیکی در آنجا به توربین تحویل داده شود.

آلترناتور (دینام)

روتور یک دینام به همان شفت توربین متصل است، از این رو دینام همراه با توربین می چرخد و انرژی الکتریکی تولید می کند.

راه اندازی موتور

در نیروگاه توربین گازی کمپرسور، دینام و توربین به یک شفت متصل می شوند. برای راه اندازی سیستم، کمپرسور باید هوای پیش فشرده را در هنگام راه اندازی تحویل دهد. شفت باید بچرخد تا هوای فشرده مورد نیاز برای شروع کار تولید شود. از این رو، یک آرایش جایگزین برای راه اندازی کمپرسور قبل از راه اندازی سیستم مورد نیاز است. این کار توسط یک موتور راه اندازی متصل به همان شفت انجام می شود. یک موتور همراه با شفت اصلی نیروی مکانیکی مورد نیاز برای فشرده سازی هوا را قبل از راه اندازی تامین می کند.

توربین

سپس هوای فشرده مخلوط شده با گازهای احتراق از طریق نازل ها وارد توربین می شود. در اینجا مخلوط گازها به طور ناگهانی منبسط می شود و انرژی جنبشی لازم برای انجام کارهای مکانیکی برای چرخش شفت توربین (شفت اصلی) را به دست می آورد. در توربین دمای گازها به 900 درجه فارنهایت کاهش می یابد.

ساخت و تولید انواع تابلو برق با فناوری روز دنیا 

آیا می دانید آداک در راستای ارائه جدیدترین فناوری ها در صنعت تابلو برق، طیف وسیعی از محصولات را طراحی و تولید می کند؟ برای آشنایی بیشتر با راهکارهای حرفه ای آداک در این زمینه و دریافت مشاوره جهت طراحی و ساخت تابلو برق فشار ضعیف و تابلو برق فشار متوسط برای پروژه صنعتی یا مسکونی خود، هم اکنون با کارشناسان ما تماس بگیرید.

دفتر مرکزی: کرج، عظیمیه. بلوار 45 متری کاج، پلاک 199، واحد 1 و 3

تلفن: 02634156000

ایمیل: info@adakbn-co.com

دفتر تهران: بزرگراه اشرفی اصفهانی، خیابان مخبری، پلاک 10 واحد 6

تلفن: 02144491255

ایمیل: sales@adakbn-co.com

کارخانه: شهرک صنعتی صفادشت، بلوار فروردین، خیابان فروردین نهم غربی، پلاک 104

تلفن: 02634156000