طرح احداث نیروگاه های گازی CHP

مقدمه

نیروگاه گازی یکی از انواع نیروگاه‌های تولید برق است که از سوخت گاز طبیعی برای تولید برق استفاده می‌کند. این نوع نیروگاه‌ها به دلیل سرعت بالای راه‌اندازی و قابلیت تولید برق به صورت لحظه‌ای، برای تأمین برق در مواقع پیک مصرف و همچنین به عنوان منبع تولید برق اضطراری کاربرد دارند.

در این مقاله، به بررسی مراحل راه‌اندازی نیروگاه گازی، هزینه‌های ساخت و راه‌اندازی، ظرفیت توجیه‌پذیر، مواد اولیه و ماشین‌آلات مورد نیاز، سودآوری سالیانه، تعداد کارمندان و ساختمان‌ها و متراژ زمین مورد نیاز برای راه‌اندازی نیروگاه گازی می‌پردازیم.

اطلاعات شروع راه اندازی نیروگاه گازی

برای شروع راه‌اندازی نیروگاه گازی، ابتدا باید یک طرح توجیهی فنی و اقتصادی تهیه شود. این طرح باید شامل موارد زیر باشد:

پس از تهیه طرح توجیهی، باید مجوزهای لازم از سازمان‌های مربوطه، مانند وزارت نیرو، سازمان محیط زیست و شهرداری، اخذ شود.

برای سفارش طرح توجیهی نیروگاه های گازی CHP با شماره  09120085243 مهندس خلیلیان تماس حاصل فرمایید.

هزینه ساخت نیروگاه گازی کوچک

هزینه ساخت نیروگاه گازی کوچک، بسته به عوامل زیر، متفاوت است:

با توجه به عوامل ذکر شده، می‌توان هزینه ساخت نیروگاه گازی کوچک را به صورت زیر دسته‌بندی کرد:

ظرفیت توجیه پذیر

ظرفیت توجیه‌پذیر نیروگاه گازی، به عوامل مختلفی، مانند میزان مصرف برق منطقه، هزینه سوخت و سایر عوامل، بستگی دارد. به طور کلی، برای ظرفیت‌های کمتر از ۱ مگاوات، معمولاً سرمایه‌گذاری در نیروگاه گازی مقرون‌به‌صرفه نیست.

مواد اولیه مورد نیاز

مواد اولیه مورد نیاز برای راه‌اندازی نیروگاه گازی، شامل گاز طبیعی، آب و هوا است.

ماشین آلات مورد نیاز

ماشین‌آلات مورد نیاز برای راه‌اندازی نیروگاه گازی، شامل موارد زیر است:

سودآوری سالیانه

سودآوری سالیانه نیروگاه گازی، بسته به عوامل مختلفی، مانند ظرفیت، میزان مصرف برق منطقه، قیمت فروش برق و سایر عوامل، متفاوت است. به طور کلی، سودآوری نیروگاه‌های گازی در ایران، نسبتاً خوب است.

ساختمان ها و متراژ زمین

ساختمان‌های مورد نیاز برای راه‌اندازی نیروگاه گازی، بسته به ظرفیت نیروگاه، متفاوت است. به طور کلی، برای نیروگاه‌های گازی کوچک، به یک ساختمان کوچک نیاز است. برای نیروگاه‌های گازی مقیاس بزرگ، به یک ساختمان بزرگ نیاز است.

متراژ زمین مورد نیاز برای راه‌اندازی نیروگاه گازی، نیز بسته به ظرفیت نیروگاه، متفاوت است. به طور کلی، برای نیروگاه‌های گازی کوچک، به چند هزار متر مربع زمین نیاز است. برای نیروگاه‌های گازی مقیاس بزرگ، به چند ده هزار متر مربع زمین نیاز است.

مزایاي استفاده از نیروگاههاي کوچک و پراکنده (Generation Distributed)

نیروگاه هاي تولید پراکنده که در راستاي توزیع تولید احداث می شوند، مزایاي ذیل را براي سرمايه گذار خواهند داشت:

معرفی تکنولوژي توربین هاي گازي

از زمان تولد توربین هاي گازي امروزي در مقایسه با سایر تجهیزات تولید قدرت، زمان زیادي نمی گذرد .با این وجود امروزه این تجهیزات به عنوان سامانه هاي مهمی در امر تولید قدرت مکانیکی مطرح می باشند .از تولید انرژي برق گرفته تا پرواز هواپیماهاي مافوق صوت همگی مرهون استفاده از این وسیله سودمند می باشند .
ظهور توربین هاي گازي باعث پیشرفت زیادي در رشته هاي مهندسی مکانیک، متالورژي و سایر علوم مربوطه گشته است .بطوري که پیدایش سوپرآلیاژهاي پایه نیکل و تیتانیوم به خاطر استفاده آنها در ساخت پره هاي ثابت و متحرك توربین ها که دماهاي بالایی در حدود 1500 درجه سانتیگراد و یا بیشتر را متحمل میشوند، از سرعت بیشتري برخوردار شد .به همین خاطر امروزه به تکنولوژي توربین هاي گازي تکنولوژي مادر گفته می شود و کشوري که بتواند توربین هاي گازي را طراحی کند و بسازد، هر چیز دیگري را هم می تواند تولید کند.

اجزای توربین های گازی

اجزای توربین های گازی

به طور کلی کلیه توربین هاي گازي از سه قسمت تشکیل می شوند:

که بنا به کاربرد، قسمت هاي دیگري نیز براي افزایش راندمان و کارایی به آنها اضافه می شود .نحوه کارکرد توربین هاي گازي بدین ترتیب است که کمپرسور در حال گردش با دور زیاد، هواي محیط را مکیده و فشار آن را به چندین برابر فشار محیط( حدود 10برابر ) می رساند، ضمن اینکه نسبتاً درجه حرارت آن نیز افزایش می یابد .هواي فشرده شده از کمپرسور خارج و به درون محفظه یا محفظه هاي احتراق هدایت می شوند .در داخل اتاق احتراق شعله دائمی برقرار است و سوخت(گاز، گازوئیل و یا بعضًا مازوت )نیز با فشار مناسبی به درون آن پاشیده می شود.سوخت به همراه هواي فشرده در مجاورت شعله، آتش میگیرد و گاز داغی با حجم زیاد که دماي آن به 1800 درجه سانتیگراد نیز می رسد، تولید می گردد .گاز حاصل که نتیجه یک احتراق کامل بدون تولید دوده است، به سبب محدودي تهاي تکنولوژیکی مستقیمًا قابل ارسال به توربین نمیباشد و لازم است خنک گردد .این کار توسط هواي اضافی ورودي به اتاق احتراق، از طریق کمپرسور، انجام م یگیرد .گاز داغ مناسب از نظر درجه حرارت، وارد توربین شده و بخش اعظم انرژي خود را به صورت انرژي مکانیکی دورانی،
به توربین منتقل می کند و خود از طریق اگزوز خارج می گردد .
بخشی از انرژي دورانی حاصله از توربین به مصرف گرداندن کمپرسور ومابقی براي گردش ژنراتور به کار می رود .ژنراتوري که یا به صورت مستقیم و یا از طریق جعبه دنده با توربین هم محور و کوپله است، با میدان الکتریکی گردان خود، در استاتور، جریان الکتریسته با ولتاژ از پیش طراحی شده تولید میکند.

مقایسه تکنولوژي توربین هاي گازي با سایر تکنولوژي هاي تولید پراکنده

در تولید پراکنده و نیز سیستم هاي،CHP توربین ها حاکم بلامنازع نیروگاه هاي نصب شده می باشند .کما اینکه بنا بر آمار بانک اطلاعاتی CHPهاي نصب شده در آمریکا، توربینه اي گازي، سیکل ترکیبی و توربین هاي بخار 98 درصد از ظرفیت توان CHP نصب شده در آمریکا را تشکیل می دهند و موتورهاي گازي، تنها 2 درصد از این ظرفیت را تشکیل می دهند . کما اینکه درسرتاسر ایالات متحده آمریکا، تعداد نیروگاه هایی که بالاتر از 10 مگاوات توان دارند و مولد آنها موتورهاي گازي است، عدد ، در مقابل صدها نیروگاه توربین گازي، بخار و سیکل ترکیبی است.

شکل 1: مقایسه سهم مولدهاي CHP نصب شده در آمریکا حوزه ي مولدهاي کمتر از یک مگاوات تنها حوزه اي از بازار است که موتورهاي گازي، حضور موثر داشته اند که به نظر می رسد با رشد تکنولوژي میکروتوربین ها و روند شتابانی که هم اکنون دارند، به زودي میکروتوربین ها در این حوزه از بازار تولید پراکنده و CHP نیز، سهم قابل توجهی بگیرند.

راندمان توربین هاي گازي در صورت استفاده به صورت سیستم هاي 70CHP تا 90 درصد است، بنابر تعریف وزارت نیرو از بازده الکتریکی موثر، این بازده در سیستم هاي50CHP تا 70 درصد خواهد بود .با استفاده از توربین هاي بخار و ایجاد نیروگاه هاي سیکل ترکیبی، بازده الکتریکی خالص 42 تا 52 درصد و بازدهی الکتریکی موثر در صورت استفاده از حرارت تولیدي، 50 تا 70 درصد خواهد بود، لازم به ذکر است امکان احداث نیروگا ههاي سیکل ترکیبی از توان 5 مگاوات به بالا و سیستم هاي CHP از 200 کیلووات به بالا وجود دارد .

معرفی نیروگاه های گازی، سیکل ترکیبی و CHP

این گروه در پیاد هسازي نیروگاه هاي کوچک گازي، سیکل ترکیبی و نیز سیستم هاي تولید همزمان برق و حرارت(CHP) تخصص دارد .این نیروگاه ها در توان هاي 1 الی 50 مگاوات احداث می شوند که در ادامه معرفی مختصري از سه سیستم به عمل می آید.

  1. نیروگاه های گازی
    در یک نیروگاه گازي تولید انرژي، توسط یک توربین ژنراتور گازي انجام می شود .توربین هاي گازي شامل یک کمپرسور با جریان خروجی محوري، یک محفظه احتراق و یک توربین که در هنگام حرکت از طریق شفت به یک ژنراتور متصل است، می باشد .درتوربین گاز، هواي ورودي توسط کمپرسور فشرده شده و سپس به سمت محفظه احتراق مشتعل با سوخت گاز یا گازوئیل هدایت میشود .گاز گرم متصاعد شده حاصل از سوختن به سمت توربین گازي میرود .انرژي حرارتی تبدیل به انرژي مکانیکی شده و پس از به چرخش درآوردن پره هاي توربین، ژنراتور و کمپرسور نیز به حرکت در می آیند .راندمان این نیروگاه ها مابین 30 الی 37 درصد می باشد .

    مزیت نیروگاه هاي گازي، سادگی بهره برداري و کارکرد می باشد .ضمن آنکه سرعت پاسخ این نیروگاه ها به تغییرات بار بسیار سریع بوده و دانش تعمیر و نگهداري آنها نیز به سهولت قابل یادگیري است، در عین حال این نیروگاه ها به سادگی قابل جابه جایی و نقل و انتقال می باشند .مشکل این نوع از نیروگاه، راندمان پایینتر و مصرف سوخت بالاتر می باشد، ضمن آنکه از حرارت تولیدي استفاده اي به عمل نمی آید.
  2. نیروگاه های سیکل ترکیبی
    در یک نیروگاه سیکل ترکیبی، تولید انرژي توسط توربین ژنراتورهاي گازي و بخاري حاصل می شود . گرماي خروجی از اگزوز توربین گازي، توسط بویلرهاي بازیافت، حرارت دماي مورد نیاز جهت تولید بخار را ایجاد می کند .در عین حال بخار ایجاد شده براي به گردش درآوردن پره هاي توربین هاي بخاري استفاده می شود .در این نیروگاه ها عمومًا از سیستم خنک کننده خشک و یا تر جهت خنک کردن آب حاصل از چگالش بخار خروجی از توربین بخار استفاده میگردد.راندمان این نیروگاه ها مابین 45 تا 55 درصد است.

    به صورت تقریبی در ازاي هر مگاوات ظرفیت تولیدي توسط توربین هاي گاز، نیم مگاوات ظرفیت توسط توربین بخار ایجاد می شود .مزایاي این نوع نیروگاه، رسیدن به راندمان الکتریکی بالا میباشد ضمن آنکه بازیافت حرارت از کندانسور نیز امکان پذیر است و می توان از آن براي تولید آب گرم مصرفی استفاده نمود. مشکل نیروگاه هاي سیکل ترکیبی نیاز به آب با خلوص بالا و پایش مداوم کیفیت آب مصرفی است .به ترتیبی که با افت کیفیت آب ورودي، ممکن است مشکلات جدي براي توربین بخار ایجاد گردد .در عین حال به جهت آنکه توربین بخار از بازیافت حرارت ناشی از کارکرد توربین هاي گاز، بخار لازم را دریافت می کند، در صورت از کارافتادن توربین هاي گازي، انرژي تولیدي توسط توربین بخار نیز از بین می رود، مگر آنکه در مبدل حرارت، یک مشعل مستقل نیز درنظر گرفته شود .به دلیل آنکه سرعت پاسخ دهی توربین هاي بخار به تغییرات بار بسیار کم است، براي جبران تغییرات سریع بار، تنها بر روي ظرفیت توربین هاي بخار میتوان اتکا نمود.
  3. سیستم های تولید همزمان برق و حرارت
    توربین هاي گازي به همراه هر کیلووات توان الکتریکی، حدود دو کیلووات توان حرارتی تولید میکنند که توسط گاز خروجی از اگزوز، وارد محیط میشود .این گرما به کمک مبدل هاي حرارت قابل بازیافت بوده و میتوان به صورت آب گرم و یا بخار، آن را در فرآیندهاي مصرفی استفاده نمود .راندمان نیروگاه هاي حرارتی عبارتست از انرژي الکتریکی تولید شده تقسیم بر مقدار سوخت مصرف شده اما در مورد سیستم هايCHP راندمان کلی عبارتست از مجموع انرژي الکتریکی و انرژي حرارتی مفید تولید شده، تقسیم بر مقدار سوختی که توسط سیستم CHP مصرف می شود .راندمان کلی سیستم هاي CHP بیش از 70 درصد است.
    شکل 1: راندمان حرارتی و الکتریکی در سیستم CHP

    سیستم هاي تولید همزمان در صنایع مختلف ، خصوصًا صنایعی که احتیاج به الکتریسیته و حرارت فراوان در تمام طول سال دارند (بالاي4500 ساعت در سال) مانند کارخانجات تولید مواد غذایی، تولید آب شیرین ، کاغذ سازي، صنایع شیمیایی سرامیک سازي، نساجی و داروسازي بسیار سودمند است .در عین حال قابلیت دسترسی فراوان و محدوده وسیع انتخاب ، باعث گردیده این فناوري در بخش هاي اقتصادي، عمومی و مسکونی از قبیل هتل ها، بیمارستان ها، دانشگاه ها و مدارس، فروشگاه هاي بزرگ، ساختمان هاي مسکونی، نفوذ کند .این سیستم شامل توربین هاي گاز به عنوان تولید کننده انرژي الکتریکی و یک بویلر بازیافت حرارت میباشد که آب گرم و یا بخار مورد مصرف را تولید می کند. مزیت اصلی این سیستم، رسیدن به راندمان بالاي انرژي و نیز تولید همزمان برق و حرارت میباشد .لازم به ذکر است براي آنکه تغییرات بار حرارتی و الکتریکی مستقل از یکدیگر شوند، امکان اضافه نمودن مشعل به مبدل هاي بازیافت حرارت وجود دارد.

    مزایاي این سیستم به صورت خلاصه عبارت است از :

    1. بازیافت انرژي حرارتی تولید شده توسط توربی نهاي گازي،
    2. کاهش ظرفیت و هزینه سرمایه گذاري تاسیسات حرارتی مورد نیاز،
    3. کاهش مصرف سوخت براي تولید حرارت،
    4. افزایش راندمان تبدیل انرژي فسیلی به انرژي الکتریکی و حرارتی،
    5. امکان تولید آب و نیز هواي سرد با استفاده از چیلرهاي جذبی،

سناریوهاي مالی پس از بهره برداری نیروگاه گازی CHP

امتیاز کاربران: 4.45 ( 1 رای)
گرد آورنده
ایـ توجیهی
خروج از نسخه موبایل