نیروگاه سیکل ترکیبی چیست؟

انواع نیروگاه های سیکل ترکیبی

نیروگاه های سیکل ترکیبی بر اساس طراحی و نحوه بازیابی حرارت می توانند به انواع مختلفی تقسیم شوند:

بر اساس وجود مشعل کمکی (Supplementary Firing):

• • با مشعل: در این نوع، مشعل های اضافی در دیگ بخار بازیاب، گرمای بیشتری تولید می کنند تا در مواقع نیاز، بخار بیشتری برای توربین بخار فراهم شود. این نوع برای تأمین بارهای اوج و عملیات با ظرفیت کامل مناسب است.
  • بدون مشعل: در این حالت، تنها از حرارت اتلافی توربین گاز برای تولید بخار استفاده می شود. این نوع برای تأمین بار پایه و میان بار مناسب تر است.

بر اساس طراحی دیگ بخار بازیاب و سیستم بخار:

• • با دیگ بخار بازیاب مجهز به بازیابی با گرمایش آب تغذیه (Feedwater Heating Recovery): در این نوع، سیستم بازیابی حرارت شامل گرمایش آب تغذیه قبل از ورود به دیگ بخار است که بازدهی را بهبود می بخشد.
  • با دیگ بخار بازیاب با فشار بخار چندگانه (Multi-pressure Steam System): این سیستم ها از چندین سطح فشار برای تولید بخار (فشار بالا، متوسط و پایین) استفاده می کنند تا حداکثر حرارت ممکن از گازهای خروجی جذب شود و بازدهی بالاتری حاصل گردد.
  • با سیکل بسته توربین گازی و گرمایش آب تغذیه در چرخه بخار: در این حالت، سیکل توربین گازی یک سیکل بسته است (به جای هوا از گازهای دیگر مانند آرگون استفاده می شود) و حرارت آن برای گرمایش آب تغذیه در سیکل بخار به کار می رود.

در برخی از نیروگاه های سیکل ترکیبی، ممکن است از دو توربین گازی و یک توربین بخار استفاده شود تا توان تولیدی توربین بخار به اندازه توربین های گازی افزایش یابد و حداکثر بهره وری حاصل شود.

بازدهی نیروگاه های سیکل ترکیبی

همانطور که پیش تر اشاره شد، بازدهی یکی از نقاط قوت اصلی نیروگاه های سیکل ترکیبی است. این نیروگاه ها اغلب از گاز طبیعی به عنوان سوخت اصلی استفاده می کنند، اگرچه امکان استفاده از سوخت های مکمل مانند گاز مصنوعی یا زغال سنگ نیز وجود دارد.

بازدهی بالای این نیروگاه ها ناشی از ترکیب دو سیکل ترمودینامیکی برایتون (در توربین گاز) و رانکین (در توربین بخار) است. سیکل برایتون در دمای بالا عمل می کند و حرارت اتلافی آن به سیکل رانکین با دمای ورودی پایین تر منتقل می شود. این ترکیب بهینه، استفاده از یک منبع سوخت واحد را برای دستیابی به بازدهی کلی بسیار بالاتر ممکن می سازد.

• بازدهی تولید صرفاً برق: اگر نیروگاه سیکل ترکیبی تنها وظیفه تولید برق را بر عهده داشته باشد، می تواند به بازدهی تا ۶۰ درصد دست یابد که در مقایسه با نیروگاه های گازی یا بخار مستقل، رقم بسیار بالایی است.
• بازدهی در تولید همزمان برق و حرارت (CHP - Combined Heat and Power): در برخی موارد، نیروگاه های سیکل ترکیبی می توانند علاوه بر برق، حرارت مفید (مانند بخار یا آب گرم) را نیز تولید کنند که برای مصارف صنعتی یا گرمایش شهری به کار می رود. در این حالت، بازدهی کلی نیروگاه (شامل برق و حرارت) ممکن است تا ۸۵ درصد یا حتی بیشتر نیز افزایش یابد که نشان دهنده بهره برداری حداکثری از انرژی سوخت است.

عملکرد نیروگاه های سیکل ترکیبی

عملکرد نیروگاه سیکل ترکیبی در دو مرحله اصلی قابل توضیح است:

1. سیکل توربین گاز (سیکل برایتون):
   • ابتدا، هوای فشرده به داخل محفظه احتراق توربین گاز وارد می شود.
   • سوخت (معمولاً گاز طبیعی) به هوا اضافه شده و مشتعل می شود.
   • گازهای داغ و پرفشار حاصل از احتراق، پره های توربین گاز را به حرکت درآورده و باعث چرخش ژنراتور و تولید برق می شوند.
2. سیکل توربین بخار (سیکل رانکین):
   • گازهای داغ خروجی از توربین گاز (که دمای بالایی دارند)، به دیگ بخار بازیاب حرارت (HRSG) هدایت می شوند.
   • در HRSG، این گازهای داغ، آب را به بخار پرفشار و پرحرارت تبدیل می کنند.
   • بخار تولید شده، وارد توربین بخار شده و پره های آن را به حرکت درآورده و ژنراتور دیگری را برای تولید برق اضافی به چرخش درمی آورد.
   • پس از عبور از توربین بخار، بخار به کندانسور منتقل شده و به مایع (آب) تبدیل می شود.
   • آب مایع توسط پمپ ها دوباره به HRSG بازگردانده می شود تا سیکل تکرار شود.

در حالی که رایج ترین سیالات کاری در این سیکل ها هوا (در توربین گاز) و آب/بخار (در توربین بخار) هستند، تحقیقاتی در مورد استفاده از سیالات دیگر نیز انجام شده است. به عنوان مثال، در سیکل های بسته برایتون می توان از گازهایی مانند آرگون استفاده کرد و در سیکل رانکین می توان از سیالات آلی (Organic Rankine Cycle - ORC) یا حتی جیوه و آمونیاک استفاده کرد. با این حال، ملاحظات زیست محیطی، ایمنی، و چالش های توسعه ای باعث شده است که ترکیب هوا و بخار همچنان رایج ترین و مقرون به صرفه ترین گزینه برای نیروگاه های سیکل ترکیبی باقی بماند.

برای مشاوره‌ی تخصصی، با ما تماس بگیرید!

درک تفاوت‌ها و انتخاب صحیح بین موتورهای تک‌فاز و سه‌فاز می‌تواند پیچیده باشد، به‌ویژه وقتی پای بهینه‌سازی سیستم‌های الکتریکی و جبران توان به میان می‌آید. اگر در زمینه سیستم‌های خازنی، میکروخازن‌ها، بانک خازنی و یا هرگونه مشاوره فنی در خصوص انتخاب و بهینه‌سازی موتورهای الکتریکی نیاز به راهنمایی بیشتر دارید، کارشناسان ما در بهنیکو آماده پاسخگویی به سوالات شما هستند.

همین امروز با ما تماس بگیرید و از مشاوره‌ی تخصصی بهره‌مند شوید:

بهنیکو📱 09905261572