منبع: کتاب صنعت برق ایران، حمیدرضا ناصری

 

اجزای نیروگاه‌ های بخار

در مقاله قبلی، در رابطه با دومین جزء نیروگاه‌ های بخار یعنی توربین توضیحات کافی داده شد و در این مقاله به دو جزء آخر توربین های بخار که پمپ . کندانسور می‌باشد، می‌پردازیم.

پ- کندانسور

پس از خروج بخار از انتهای آخرین توربین (توربین LP) که در اصطلاح به آن «بخار خسته» می‌گوییم، باید دوباره آن را به آب مایع تبدیل کرده و به سوی پمپ افزایش فشار (پمپ آب تغذیه) روانه کنیم. روشن است که مایع کردن بخار آب، با خنک کردن آن یا به عبارت بهتر، گرفتن گرما از آن انجام می‌شود. این کار وظیفه‌ی کندانسور است؛ یعنی می‌توان گفت کندانسور دو وظیفه‌ی مهم دارد:

• حفظ فشار پایین (زیر فشار اتمسفر) در خروجی توربین برای کسب حداکثر انرژی ممکن از بخار و در نتیجه بالا بردن راندمان.
• بازگردانی آب تغذیه‌ی خالص به پمپ، زیرا همان‌گونه که گفتیم آب به کار رفته در سیکل بسیار باکیفیت و تأمین آن پرهزینه است و نمی‌توان آن را در هوا رها کرد.

حجم بخار خروجی از توربین بسیار زیاد است و برای کنترل نقاط کاری چرخه و برهم نخوردن تعادل آن، باید این سرد کردن تا حد ممکن سریع و مؤثر انجام شود. بسته به طراحی نیروگاه، یکی از سه نوع کندانسور (شکل 1 الی 3) زیر ممکن است استفاده شود:

• جت آب سرد (کندانسور اختلاطی): در این روش، دوشی از آب سرد که با حجم زیادی از آب پاشیده می‌شود، فضای کندانسور را پر می‌کند. با جذب گرمای بخار آب، آن را به‌طور کامل تبدیل به مایع نموده و فشار کندانسور را پایین نگه می‌دارد. روشن است که آبی که به داخل کندانسور پاشیده می‌شود، باید از جنس آب سیکل (آب با کیفیت بالا) باشد.

 

• کندانسورهای تبادل سطحی (کندانسور غیر‌اختلاطی): در این نوع کندانسور، بخار پس از خروج از توربین با سطوح فلزی که توسط آبی غیر از آب سیکل خنک می‌شوند و ضمن از دست دادن گرمای خود مایع می‌شوند.

 

• کندانسور هواخنک مستقیم: بخار خروجی از توربین مستقیماً به رادیاتورهایی که هوای محیط توسط فن از میان آن‌ها عبور داده می‌شود، فرستاده شده و خنک می‌گردد و آب مایع از پایین رادیاتورها جمع‌آوری و به سمت پمپ فرستاده می‌شود.

 

 

در دو نوع نخست، بخار تقطیرشده در پایین کندانسور، در حوضچه‌ای که در اصطلاح «چاه داغ» نامیده می‌شود، جمع شده و سپس به سمت پمپ می‌رود. روشن است که هر یک از این روش‌ها برتری‌ها و کاستی‌هایی نسبت به دو روش دیگر دارد و گزینش روش کندانس، به پارامترهای گوناگونی وابسته است.

درباره‌ی دو روش نخست، همچنین خنک کردن آب اهمیت دارد، زیرا به هر حال گرمای جذب‌شده از بخار برای تقطیر آن، دمای آب را بالا می‌برد. در کندانسور اختلاطی، بخشی از آب گرم چاه داغ توسط پمپ برداشت شده و به رادیاتورهایی فرستاده می‌شود که این آب را در معرض هوا خنک می‌نمایند. آب خنک برگشت به چاه (دوش) فرستاده می‌شود. بخشی از آب چاه داغ نیز به سمت پمپ آب تغذیه می‌رود.

در روش دوم، آب خنک ممکن است از یک منبع دائمی آب خنک (مانند رودخانه یا دریا) تأمین شود؛ یعنی به‌طور مداوم مقداری آب از رود یا دریا برداشت شده و پس از گذراندن از کندانسور و جذب گرمای بخار، دوباره به رود یا دریا برگردانده می‌شود. ملاحظات زیست‌محیطی الزام می‌کنند که افزایش دمای آب به چیزی در حدود ۱۰ درجه محدود گردد. البته در عمل، به دلایل مختلف، روش منسوخی به شمار می‌آید.

روش دیگر خنک کردن آب در کندانسور تماسی، گرداندن آب خنک‌کننده در رادیاتور و خنک کردن آن با هوای محیط (همانند کندانسور اختلاطی) است. در هر دو نوع کندانسور، هنگامی که می‌خواهیم آب را با هوا خنک کنیم، عبور حجم تا حد ممکن زیاد هوا از میان پره‌های رادیاتور برای تبادل گرمای مؤثر میان آب و هوا اهمیت زیادی دارد. برای این کار دو روش به کار می‌رود:

• دمش اجباری هوا توسط فن‌های الکتریکی که روشی مؤثر بوده و فضای نسبتاً کمی را اشغال می‌کند، اما مصرف برق فن‌ها قابل توجه بوده و ممکن است چند درصد از برق تولیدی نیروگاه را مصرف کند.
• استفاده از برج‌های خنک‌کننده‌ی مرتفع و استفاده از جریان طبیعی هوای گرم که انرژی خاصی مصرف نمی‌کند، اما برج‌های خنک‌کننده بسیار بزرگ و پرهزینه هستند؛ یعنی هم زمین زیادی اشغال می‌کنند و هم هزینه‌ی ساخت بالایی دارند.

ضمن این‌که در شرایط وزش باد شدید، کارایی آن‌ها به‌شدت افت می‌کند (به این مسئله در اصطلاح «خفگی برج» می‌گویند) و هنگامی روی می‌دهد که باد افقی منجر به اختلال در جابه‌جایی طبیعی عمودی هوا در برج شود. جالب این‌که عموماً سازه‌های دودکش‌مانند غول‌آسایی که در نیروگاه‌ها وجود دارد و دودکش نیروگاه پنداشته می‌شوند، همین برج‌های خنک‌کن هستند!

البته برجی که توضیح داده شد، برج خنک‌کن خشک (شکل 4) است. در کندانسور تماسی ممکن است از برج خنک‌کن تر استفاده شود. در این نوع، آب گرم از بالا به داخل برج پاشیده شده و بخشی از آن تبخیر می‌شود و باقی آن خنک می‌شود. برج خنک‌کن تر (شکل 5) مصرف آب بسیار زیادی دارد و در جغرافیای کم‌آب، استفاده از آن‌ها عواقب وخیمی مانند آنچه درباره‌ی نیروگاه مفتح همدان اتفاق افتاده در پی خواهد داشت. از دهانه‌ی این نوع برج خنک‌کن، همواره حجم بالایی از بخار به شکل ابر به بیرون می‌رود، درحالی‌که در برج خشک چنین چیزی اتفاق نمی‌افتد.

در برخی مناطق سردسیر مانند شمال روسیه و کشورهای شمال اروپا معمول است که بخشی از انرژی حرارتی سیکل را که باید در کندانسور از آن گرفته شود، صرف یخ‌زدایی خیابان‌ها یا باند فرودگاه‌های نزدیک به نیروگاه می‌کنند؛ یعنی آب گرم‌شده‌ای که انرژی کندانسور را جذب کرده و گرم شده است، از طریق لوله‌هایی به خارج از نیروگاه منتقل و در زیر زمین گردش داده می‌شود.

 

 

 

ت- پمپ

پمپ آب تغذیه بویلر نوعی پمپ خاص است که برای پمپاژ آب تغذیه به دیگ بخار استفاده می‌شود و می‌تواند از نوع گریز از مرکز یا از نوع جابه‌جایی مثبت باشد. اندازه‌ی پمپ‌های آب تغذیه‌ی نیروگاهی تا چند صد یا چند هزار کیلووات نیز ممکن است باشد و 3 تا 5 درصد توان ژنراتور را مصرف نماید. در شکل 6 چند نوع پمپ جابه‌جایی مثبت و گریز از مرکز را می‌بیند.

 

 

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای مهندسی برق با اساتیدی مجرب هستید، می‌توانید فیلم‌های آموزشی دپارتمان برق  آکادمی کاشانه را مشاهده کنید.