پيام نفت -رسانه خبري تحليلي نفت، گاز و انرژي : مقايسه انواع نيروگاه ها و راندمان آنها
جمعه، 27 خرداد 1401 - 04:47 کد خبر:49013
پيام نفت:

مقايسه انواع نيروگاه ها و راندمان آنها


نيروگاه بخاري

 

تفاوت يك نيروگاه بخار با نيروگاههاي ديگر در چگونگي توليد بخار است. هر روشي كه براي توليد بخار بكار مي‌رود بايد مقدار زيادي گرما استفاده شود تا توربين‌هاي بخار بكارانداخته شود كه اين گرماي زياد باعث كاهش راندمان نيروگاه بخاري مي شود  اما اگر بتوان در يك نيروگاه بخار از تلفات حرارتي  زياد كه در كندانسور اتفاق مي افتد ، استفاده صنعتي شود راندمان حرارتي نيروگاه بخار به مقدار قابل ملاحظه اي بالا مي رود به همين جهت در تمام جاهايي كه علاوه بر انرژي الكتريكي احتياج به مقدار زيادي انرژي حرارتي باشد از توربين بخاري استفاده مي شود تا بتوان پس از انجام كار الكتريكي از حرارت باقيمانده استفاده حرارتي كرد . كه درتوربين بخار، بخار خارج شده از آخرين مرحله توربين توسط لوله هايي براي مصارف صنعتي و حرارتي هدايت مي شود .

راههاي بالا بردن راندمان و كم كردن تلفات در نيروگاه بخاري :

1. بهتر كردن راندمان ماشين ها  و دستگاهها توسط  تغيير دادن ساختمان آنها و بزرگ كردن قدرتشان .

2 . كم كردن مصرف داخلي نيروگاه توسط بكار انداختن صحيح ماشين ها و دستگاهها .

3 . كم كردن تلفات حرارتي توسط بازيابي از حرارت آب تقطير شده و تلفات بخار توربين .

4.  بهتر كردن راندمان حرارتي .

راندمان حرارتي را مي توان بطريق زير بالا برد :

الف- كم كردن فشار داخل كندانسور

ب- بالا بردن فشار و درجه حرارت بخار تازه

پ- داغ كردن مكرر بخار

ت- پيش گرم كردن آب تغذيه شدير توسط بخار زير كش شده از توربين

عيب اين نوع نيروگاه توليد گازكربنيك فراوان واكسيدهاي ازت وگوگرد وغيره است كه درجو زمين رها شده ومحيط زيست را آلوده مي سازد. ماكسيمم راندمان اين نيروگاه 41٪ است كه با تمامي امكانات موجود امروزي مي توان به دست آورد.

نيروگاه گازي

نيروگاه گازي به نيروگاهي مي گويند كه برمبناي سيكل گازكارمي كند وازسيكل هاي حرارتي مي باشد يعني سيال عامل كاريك گازمي باشد وعامل انتقال وتبديل انرژي گازيست مانند هوا ،  اما درنيروگاه هاي بخارعامل انتقال  بخارمايع مي باشد . قدرت نيروگاه هاي گازي از 1Mw و تا بالاي100Mw  نيزساخته مي شود.
مزيت نيروگاه گازي  :
1. سادگي آن : تمام تجهيزات روي يك شافت سواراست .
2. ارزان بودن : چون تجهيزات آن كم است .
3. سريع النصب است .
4. كوچك است : درسكوهاي نفتي كه نياز به  توليد برق زيادي مي باشد بايد ازنيروگاه گازي استفاده كرد، تا جاي كمتري بگيرد.
5. احتياج به آب ندارد :  درسيكل اصلي نيروگاه نياز به آب نيست اما درتجهيزات جنبي مثلا براي خنك كردن هيدروژن به كاررفته جهت سرد كردن ژنراتور درسرعت هاي  بالا نياز به آب است.
6. راه اندازي اين نيروگاه سريع است .

يك نيروگاه بخار رابعد از راه اندازي نبايد خاموش كرد  اما نيروگاه گازي بدين صورت است كه صبح مي توان روشن كردوآخرشب خاموش نمود. همچين نيروگاه گازي بسيارمناسب براي بارپيك است اما نيروگاه بخاربراي بارپيك نامناسب مي باشد .
معايب :
1. آلودگي محيط زيست
2. عمركم  :  فرسوده شدن توربين وكمپرسور
3. استهلاك زياد : پره توربين ، پره كمپرسور 
4. راندمان كم

دلايل راندمان پايين  :
الف ) خروج دود با دماي زياد
ب ) حدود 3/1 توان توربين صرف كمپرسورمي شود .بنابراين درنيروگاه گازي براي استفاده درازمدت اصلا جايزنيست چراكه هزينه مصرف سوخت گران است .
5. امكان استفاده ازسوخت جامد فراهم نيست . ( مانند زغال سنگ ) چراكه بلافاصله پره هاي رتورپرازدود مي شود .
اگرزمان بهره برداري بالاي 2000ساعت درسال باشد نيروگاه بخارو اگرزمان بهره برداري درسال بالاي 5000 ساعت باشد ، نيروگاه آبي استفاده مي شود.دركشورما برق عمده مصرفي برق خانگي است ( 60% ) وحدود 30 % برق صنعتي است . درنتيجه 50 % نيروگاه هاي كشوربايد هرشب روشن شود ؛ بنابراين قسمت عمده برق توليدي ما بايد ازنوع نيروگاه گازي باشد.  نيروگاه گازي رابه دليل ارزاني دركارخانجات نيز مي توان به كاربرد . نيروگاه  گازي  را در نيروگاه اتمي نيزبه كار مي برند و از آن در جهت سردكردن رآكتور استفاده مي شود كه هواي داغ و فشرده شده به  نيروگاه گازي داده مي شود كه برق مصرفي  نيروگاه اتمي  را  تأمين مي كنند .
درنيروگاه هاي گازي جهت افزايش راندمان روش هايي را اتخاذ مي كنند.

1.با  دود خروجي هواي ورودي به اتاق  را گرم مي كند : سيكل پيچيده ترشده اما راندمان بالامي رود .

2.استفاده از كمپرسور دو مرحله اي 

بالاترين راندمان چيزي درحدود 35% است كه نيروگاه داراي كمپرسور دومرحله اي توربين دومرحله اي وپيش گرم كن مي باشد.
 

نيروگاه سيكل تركيبي

يكي از پركاربرد ترين نيروگاهها در كشور ما نيروگاهاي سيكل تركيبي هستند : اين نيروگاه از تركيب دو نيروگاه حرارتي و گازي تشكيل شده است. نيروگاه سيكل تركيبي به مراتب داراي راندماني بالاتر از نيروگاه حرارتي است و يكي ديگر از مشخصه هاي خوب آن ،اين است كه خيلي زود وارد مدار ميشود ! نيروگاه نكا در شمال كشور - نيروگاه شهيد رجايي قزوين - نيروگاه شازند اراك - نيروگاه قم ، از اين دسته نيروگاهها هستند. نيروگاههاي سيكل تركيبي علاوه بر داشتن بازده و توان بالا، از مزاياي ديگري نيزبرخوردار است :

1.     انعطاف‌پذيري

2.      راه‌انداز سريع

3.      مناسب بودن براي تأمين بار پايه و عملكرد دوره‌اي

4.       بازده بالا درمحدود گسترده‌اي ازتغييرات بار

5.      امكان استفاده از زغال سنگ وانواع ديگر سوختها

عيب بارز چرخه تركيبي، پيچيدگي آن است، زيرا اساساً در چرخه تركيبي از دو نوع تكنولوژي متفاوت استفاده مي‌شود.

نيروگاههاي برق - آبي  كه به عنوان يكي از نيروگاههاي سيكل تركيبي و جز نيروگاه هاي استراتژيك مي باشد وتوليد انرژي در اين نيروگاه به اين ترتيب است كه توليد اين نيروگاهها هيچگاه دائمي نيست و فقط بستگي به زمان خروج آب از دهانه سد دارد ! قدرت توليدي اين نيروگاهها معمولا پايين است و تنها برتري آنها اين است كه از نظر اقتصادي نيازي به هزينه كردن براي مواد اوليه ندارند ! و عملا با آب كار ميكنند . به خاطر توليد ثابت آنها معمولا براي كنترل فركانس شبكه از اين نيروگاهها زياد استفاده ميشود ! نيروگاههاي سيكل تركيبي با راندمان بيش از۵0 درصد بيشترين بازده را دارا مي باشد.  

نيروگاه هسته اي

يك نيروگاه برق هسته اي با يك نيروگاه برق كه از سوخت فسيلي استفاده مي كند در بسياري از قسمت ها مشترك هستند. هر دو آنها به بخار آب براي بگردش در آوردن توربين بخار نياز دارند ، تنها تفاوت آنها در اين است كه در نيروگاه هسته اي بجاي سوخت فسيلي از واكنش هاي هسته اي براي تهيه بخار استفاده مي شود.

از طرفي هم مي توان ادعا كرد كه نيروگاه برق اتمي، اقتصادي ترين نيروگاهي است كه امروز در دنيا احداث مي شود . دلايل ديگري هم براي استفاده از نيروگاه اتمي براي توليد برق وجود دارد كه از مهم ترين آنها مي توان به پاكيزه بودن اين روش، عدم توليد گاز گلخانه اي و ديگر آلاينده هاي زيست محيطي اشاره كرد. سوخت هاي فسيلي مانند ذغال سنگ، مقدار قابل توجهي از انواع آلاينده ها همانند تركيبات كربن و گوگرد را وارد محيط زيست مي سازند كه براي سلامت انسان زيانبار است. انرژي هسته‌اي داراي بازده فوق‌العاده زيادي نسبت به منابع ديگر انرژي برق مي‌باشد فقط مشكل عمده در تهيه تجهيزات و دستگاههاي لازم براي غني‌سازي اورانيوم و استفاده ازآن براي توليد برق است و امروزه اين تكنولوژي بيشتر در اختيار كشورهاي صنعتي قرار دارد . از معايب اين نيروگاه اين است كه نيروگاه هسته اي براي توليد برق پيك بسيار نامساعد است و بايد فقط براي توليد برق پايه بكار ميرود.

نيروگاه آبي

امروزه استفاده از نيروگاههاي آبي بهترين گزينه در بهبود محيط زيست و كاهش انواع آلودگي ها مي باشد .

ازجمله مزاياي نيروگاه آبي :

1- استفاده از منابع طبيعي .

2- سازگاري زياد با محيط زيست

3- عمر اين نيروگاه طولاني است

4- بر طرف كننده نياز عمده بخش كشاورزي

5- اصلاحات زيست محيطي                                                                                 از معايب نيروگاه آبي و يا چيزي كه استفاده از نيروي آبي را براي توليد انرژي محدود مي كند گراني قيمت تاسيسات مي باشد به همين جهت در كشورهاي پيشرفته از نيروگاه آبي فقط در شرايط خاص استفاده مي كنند .

نيروگاه بادي

با توسعه نگرشهاي زيست محيطي و راهبرد هاي صرفه جويانه در بهره برداري از منابع انرژي هاي تجديد ناپذير، استفاده از انرژي باد در مقايسه با ساير منابع انرژي مطرح در بسياري از كشورهاي جهان رو به فزوني گذاشته است. استفاده از تكنولوژي توربين هاي بادي به دلايل زير مي تواند يك انتخاب مناسب در مقايسه با ساير منابع انرژي تجديد پذير باشد.

1. عدم نياز به آب

2. عدم آلودگي محيط زيست

  3 . عدم نياز توربين بادي به سوخت

5.  ايجاد سيستم پايدار انرژي

6. قيمت پايين توربين هاي بادي در مقايسه با ديگر صورت هاي انرژي هاي نو

يكي از بزرگترين موانع بهره برداري از نيروي باد ، مسأله تأثير زيست محيطي آن است. بسياري از مردم عقيده دارند ، مولدهاي بادي از نظر ظاهري ناخوشايند بوده و پر سر و صدا مي‌باشند؛ بخصوص چون در نواحي زيباي خارج از مناطق شهري قرار دارند   صداي متوالي توربينهاي دكلهاي آسياب بادي براي كساني كه در نزديكي آنها مي‌باشند، يك موضوع مهم به شمار مي‌رود . راندمان كلي اين نيروگاه 33% مي باشد .