پایان نامه نیروگاه سیکل ترکیبی سبلان

پایان نامه کارشناسی

گرایش مهندسی تکنولوژی ساخت و تولید

چکیده

توضیحی مختصر در مورد شرکت مدیریت تولید برق آذربایجان

در راستای سیاست کلان وزارت نیرو، مبنی بر ایجاد شرکت‌های خصوصی، مدیریت تولید برق آذربایجان شرقی به منظور مدیریت تولید برق حرارتی بخار، گازی و دیزلی استان آذربایجان شرقی و اردبیل در اسفند ماه سال 1370 به عنوان یکی از شرکت‌های اقماری برق منطقه‌ای آذربایجان به ثبت رسید. ظرفیت اسمی نیروگاه‌های تحت پوشش این شرکت درحال حاضر مجموعا نزدیک به8801 مگاوات است که وظیفه تأمین حدود5درصد برق مصرفی کشور را به عهده دارد. نیروگاه‌های تحت پوشش این شرکت به شرح زیر است:

نیروگاه حرارتی تبریز                            نیروگاه حرارتی سهند

      واحدهای گازی صوفیان

واحدهای گازی نیروگاه تبریز                   

نیروگاه دیزلی مغان و اردبیل         

توضیحی مختصر در مورد نیروگاه گازی سبلان

این نیروگاه در 33 کیلومتری جاده اردبیل – مشکین‌شهر، در زمینی به مساحت 80 هکتار با ارتفاع 1350 متر از دریا واقع شده است. نیروگاه سبلان دارای 6 واحد گازی، هر کدام با ظرفیت اسمی 157.5 مگاوات است، که در آینده با ساخت سه واحد بخار دیگر تکمیل و تبدیل به سیکل ترکیبی خواهد شد. سوخت اصلی این نیروگاه گاز طبیعی و سوخت دوم آن گازوئیل است.

معرفی کلی نیروگاه گازی

نیروگاه گازی، نیروگاهی است که از هوا به عنوان سیال عامل و از گاز طبیعی (و یا گازوئیل و دیگر سوخت‌های فسیلی) به عنوان سوخت احتراق استفاده می‌کند. بازده کلی این نیروگاه پایین است و در حدود 30 الی 40 درصد می‌باشد. برای افزایش بازده، این نیروگاه را با نیروگاه حرارتی بخار ترکیب می‌کنند و گازهای خروجی که در حدود545 درجه دما دارند به جای تخلیه به محیط، صرف گرمایش سیال نیروگاه حرارتی می‌شود. در نتیجه بازده نیروگاه‌های سیکل ترکیبی بهتر از نیروگاه‌های گازی است.

مزایای نیروگاه‌های گازی به شرح زیر است:

در مقایسه با نیروگاه‌ها و توربین‌های بخار، دارای اندازه‌ی کوچک، مواد مصرفی و هزینه‌های اولیه‌ی کم هستند

دارای زمان راه‌اندازی کوتاه است و سریع وارد مدار می‌شود و در دسترس قرار می‌گیرد (قابل کنترل از راه دور)

انعطاف زیاد در رابطه با چگونگی استفاده از هوای فشرده و انواع سوخت‌های مایع و گاز دارند

آلودگی محیطی کمتری دارند

عیب اصلی نیروگاه‌های گازی در عدم استفاده گسترده در باردهی سیستم برای این نیروگاه‌ها، پایین بودن بازده چرخه این نیروگاه‌ها، عدم سازگاری با سوخت‌های جامد است. در ضمن انتظار نمی‌رود طول مدت استفاده از نیروگاه‌های گازی به طور On Line بیش‌تر از 1000-2000 ساعت در سال باشد.

اجزای اصلی نیروگاه گازی شامل توربین، کمپرسور، محفظه‌ی احتراق و ژنراتور است. توربین‌های گاز در دو مدل یک یا دو محوری طراحی می‌شوند. در مدل دو محوری هر توربین (توربین فشار بالا و فشار پایین) در سرعت متفاوتی در حال چرخش است.

مقدمه

پروژه ارائه شده شامل9 فصل است که در زیر به معرفی مختصری از فصول می پردازیم، در ابتدا آشنایی با نیروگاههای گازی و تشریح کلیه نیروگاه، به همراه kks های مربوطه پرداخته شده است در فصل دوم به چگونگی فیلتراسیون هوای ورودی و فشرده شدن آن در کمپرسور و انتقال هوای فشرده به محفظه احتراق و نیز ترکیب آن با سوخت و تبدیل انرژی حاصل از سوخت مکانیکی و در نهایت تحریک در استاتور و روتور ژنراتور که تولید توان الکتریکی است ارائه گردیده است. در فصل سوم نسبت به قسمت های ابزار دقیقی سیستم از جمله سنسورهای سرعت و ویبرو مترها بیان شده است در فصل چهارم کنترل دمای توربین گاز توسط ترموکوپلها و RTD های بکار رفته در سیستم، کنترل می شود. که سیستم در حالت نرمال بهره برداری گردد، ارائه شده است. در فصل پنجم دستورالعمل بهره برداری در شرایط بحرانی و چگونگی عملکرد در این شرایط مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل ششم آماده سازی برای راه اندازی سیستم که مربوط به فراهم کردن شرایط لازم جهت در سرویس قرار دادن واحد می باشد توضیح داده شده است. در فصل هفتم آماده سازی برای راه اندازی با سوخت گاز و گازوئیل و در فصل هشتم چگونگی بهره برداری از این دو سوخت بیان شده است. در فصل نهم نتیجه گیری کلی از پروژه توضیح داده شده است.

فصل اول

آشنایی با نیروگاه سیکل ترکیبی سبلان

فصل اول

تشریح کلی نیروگاه

شمای کلی

نیروگاه اردبیل، نیروگاهی حلقه باز (فقط شامل واحدهای گازی) بوده و شامل تجهیزات اصلی زیر می باشد:

چهار  واحد توربین گازی V94.2

1-  دو   واحد توربین گازی  V94.3

2-  شش  ژنراتور

سوخت نیروگاه گاز طبیعی بوده و از گازوئیل بعنوان سوخت دوم استفاده می شود.

پیکر بندی نیروگاه سبلان

نیروگاه فوق در حال حاضر یک نیروگاه گازی حلقه باز 4 واحد با توربین های V94.2 و 2 واحد با توربین های V94.3 و ژنراتورهای مربوطه می باشد که امکان سیکل ترکیبی شدن نیروگاه فوق با 3 واحد توربین بخار  پیش بینی شده است.

عمده ترین مشخصات توربینهای V94.2

تک محور

دو سوخته، گاز طبیعی و گازوییل

کارکرد زیاد توربین

فرکانس بهره برداری 50HZ

که برای راه اندازی ژنراتور در بار پایه و بار حداکثر مناسب می باشد.

توان بار پایه خروجی در شرایط ISO عبارتند از:

159 MW با سوخت گاز

155.5 MW با سوخت مایع سبک

چیدمان تک محوری توربین، اجازه راه اندازی کمپرسور را بطور مستقیم و مستقل از ژنراتور می دهد.

احتراق گاز یا سوخت مایع در دو محفظه احتراق متقارن با چندین مشعل که در دو طرف توربین قرار دارند انجام می شود هر محفظه احتراق دارای 8 مشعل می باشد.

هوا با گذشتن از کانال مکش و عبور از فیلترها و صداخفه کن ها وارد کمپرسور می شود، در کمپرسور فشار هوا تقریباً تا 11 بار افزایش می یابد. هوای فشرده به سمت مشعل ها( بالای هر محفظه احتراق) هدایت و در اتاق های احتراق سوخته می شود. گازهای داغ و سوخته  شده از طریق توربین به توان مکانیکی تبدیل می شود.

ژنراتور از طریق محور(شفت) به سمت کمپرسورِ توربین متصل شده است. توان الکتریکی تولید شده توسط ژنراتور از طریق ترمینالهای ژنراتور تحویل ترانس می گردد.

گازهای خروجی در دمای تقریبی 545˚C از طریق یک دیفیوزر محوری به فشار اتمسفر می رسد گاز خروجی از طریق یک اگزوز عمودی وارد هوای آزاد می شود.

علاوه بر مجموعه توربین گاز/ژنراتور، یک مجموعه خنک کننده برای روغن روانکاری و ژنراتور در نظر گرفته شده است. سیستم فوق قادر به خنک سازی روغن روانکاری توربین و یاتاقانهای ژنراتور تحت هر بار و شرایط محیطی می باشد، همچنین سیستم هوای خنک کن ژنراتور، دمای ژنراتور را بطور مناسب کاهش میدهد. سیستم خنک ساز متشکل از دو سلول خنک کن(66 %×2) بوده که هر سلول شامل دو فن می باشد. در حالت عادی یکی از سلولها با هر دو فن خود، کار کرده و سلول دیگر فقط از یک فن خود استفاده می کند. در صورتیکه هر یک از فن ها به هر دلیل تریپ دهد، فن چهارم بطور خودکار شروع به کار می کند. این عملکرد را تلویحاً به معنی افزایش سطح تبادل حرارتی می توان تلقی نمود.

جانمایی نیروگاه

جانمایی نیروگاه برای چیدمان تمامی تجهیزات به گونه ای طراحی شده است که می توان آن را به چهار حوزه اصلی تقسیم نمود

الف) حوزه توربین گاز و ژنراتور

ب) حوزه کنترل و الکتریک

پ) حوزه سیستمهای کمکی

ت) حوزه گاز/گازوئیل

الف) چیدمان حوزه توربین گاز و ژنراتور به شیوه ای طراحی شده است که بهترین شرایط برای بهره برداری و نگهداری توربین محیا گردد. علاوه بر Enclosure ساختمان به نحوی طراحی شده است که جلوی صدا را می گیرد. ژنراتور و تجهیزات کمکی آن در یک اتاقک جداگانه قرار گرفته و پیش بینی های لازم برای باز کردن روتور در نظر گرفته شده است. فیلتر هوای ورودی، بالای ژنراتور نصب شده است.

ب) سیستم کنترل توربین و ژنراتور در یک ساختمان مجزا با کف کاذب (برای رد کردن کابل ها) نصب شده اند.

پ) سومین ناحیه، مربوط به سیستم تصفیه آب و تجهیزات کمکی خارجی توربین می باشد.

ت) ناحیه سوخت گاز/ گازوئیل شامل ایستگاه تقلیل فشار گاز، مخزن اصلی سوخت، ایستگاه تخلیه سوخت، ایستگاه پمپ خانه و مخازن شیمیایی.

ابعاد نواحی سوخت دیزل مطابق با ظرفیت ذخیره سازی می باشد.

بخش عمده لوله کشی بر روی پایپ راک انجام شده است.

جانمایی کلی نیروگاه شامل ساختمانها و تجهیزات عبارتند از:

ترانسفورماتور اصلی بخش گازی                           ایستگاه تصفیه آب

ترانسفورماتور اصلی بخش بخاری (آینده)               ایستگاه فاضلاب

ترانسفور ماتور واحد                                          HRSG (آینده)

پست 132KV                                                اگزوز خروجی

ساختمان پست                                              Condensate polishing plant (future)

خط لوله گاز                                                  توربین هال بخار (آینده)

خط آب demineralsed                                  توربین هال واحدهای گازی

مخزن آب                                                      کندانسور هوایی (آینده)

پست 230 kv                                                سیستم خنک کن کمکی

ساختمان آتش نشانی                                      کارگاه مکانیک

مبدل حرارتی روغن روانکاری                              ایستگاه تقلیل فشار گاز

ساختمان سوئیچ گیر (آینده)                              ساختمان تجهیزات کمکی (آینده)

ساختمان کنترل مرکزی                                    ساختمان اداری

ایستگاه تخلیه گازوئیل                                      مسجد و نهار خوری

تانک سوخت                                                  gate house

مسیر (چاله) جمع آوری روغن                            نگهبانی

پمپ خانه سیستم رانش                                   استراحتگاه نگهبانها و راننده ها

خنک کن آب ژنراتور                                        پارکینگ

سیستم demineralization                             انبار

ایستگاه آتش نشانی                                         انبار (آینده)

Water basin (آینده)                                     دیزل ژنراتور اضطراری

پیکر بندی سیستم الکتریکی

یک ترانسفورمر 3 فاز برای خروجی ژنراتور در نظر گرفته شده است. این ترانسفورمر به نحوی انتخاب شده است که توان خروجی تولید شده واحد را در هر شرایطی انتقال خواهد داد.

در نقاط انتهایی هر یک از خطوط فشار قوی یک SURGE ARRESTER نصب شده است.

نقطه ستاره سیم بندیهای HV بطور دائمی اتصال زمین شده اند. ژنراتور از طریق باس داکتهای مجزا بطور مستقیم بعدِ عبور از Circuit Breaker  به ترانس اصلی متصل می شود.