مقدمه
ساخت یک نیروگاه معمولاً 5 تا 6 سال از زمان تصمیم گیری برای ساخت تا زمان بهره برداری از اولین واحد آن بطول می انجامد. بنابراین برنامه ریزی سالانه CEGB شامل اقدام در مورد نیروگاه های جدیدی است که قرار است در مدت هفت الی نه سال آینده (که به این مدت اصطلاحاً سالهای پیاده سازی گفته می شود) به مرحله بهره برداری برسند قبل از هر تصمیم جدی در مورد سفارش یک نیروگاه جدید CEGB بایستی موافقت و زیر کشور را تحت بخش دوم از قانون روشنایی الکتریکی مصوب 1909 همراه با هر نوع رضایت و امتیاز مربوط به آن را کسب کرده و همچنین باید بطور جداگانه مجوز مالی را از طرف دولت دریافت نموده باشد. CEGB بایستی نیاز به ایجاد نیروگاهها را در پرتو وظایف قانونی خود بدقت بررسی کند . اوست که باید بررسی نماید که آیا نیاز به ظرفیت جدید به منظور تامین اطمینان از بابت دسترسی به برق کافی ، یا درآمد بیشتر و یا ایجاد اطمینان در مورد تنوع در ذخیره سازی انواع سوخت وجود دارد یا نه علاوه بر آن ممکن است که ساخت یک نیروگاه جدید با ظرفیت مورد نظر به منظور زمینه سازی جهت منافع آتی توجیه پذیر باشد.
ملاحظات ظرفیتی
ظرفیت مورد نیاز بر اساس حداکثر تقاضای سالیانه برآورد می گردد. لذا اولین قدم در تخمین ظرفیت پیش بینی حداکثر تقاضا برای هر زمستان در طول سالهای برنامه ریزی است.
در این پیش بینی فرض بر آنست که بار حداکثر عمدتاً در اثنای روزهای کاری هفته در ماههای دسامبر تا فوریه هنگامی که هوا از سردی با شدت متوسط برخوردارست ، روی می دهد و لذا به آن میانگین تقاضای حداکثر زمستانی (ASC) گفته می شود . شرایط ASC بوسیله تحلیل آماری اطلاعات هواشناسی و تغییرات تقاضا که بر اثر تغییرات آب و هوا بوجود می آید تعیین می شود .
رعایت امور اقتصادی
پیش بینی ظرفیت جدید که تقاضای مورد نیاز را تامین نماید تنها دلیل و توجیه برای ساخت یک واحد تولیدی جدید نیست. ساخت و ساز جدید بایستی از لحاظ اقتصادی غیر قابل توجیه باشد و همچنین اجازة از کار اندازی بعضی از واحدهای قدیمی موجود را نیز بدهد.
در اصل یک واحد تا زمانی که از نظر اقتصادی از یک واحد جدید با صرفه تر باشد در حال سرویس نگه داشته می شود. از انواع هزینه ها می توان هزینه قابل اجتناب خالص (NAC) و هزینه موثر خالص (NEC) را نام برد.
شکل 1 ـ 1 دیاگرام مربوط به ترکیبی از واحدهای ممکن در آینده که در سال 1985 توسط CEGB مد نظر قرار گرفته است را نشان می دهد .
مطالعات برنامه ریزی سیستم :
عمل برنامه ریزی اولیه با بررسی شدت بار سیستم و تشخیص میزان تولید آینده و نیازهای انتقال برق شروع می شود. در مراحل مقدماتی نوع و اندازه نیروگاه انتخاب می شود برای هر نیروگاه می توان ارزیابی فنی اولیه ، هزینه های کلی و برنامه ساخت را تهیه کرد.
هنگامی که این مطالعات کامل شد لیست نیروگاههای گوناگون تهیه شده و در برنامه توسعه اولویت بندی می گردد.
اخذ مجوز جهت تأسیس یک نیروگاه جدید :
مطالعات مربوط به مکان و طراحی نیروگاه تا آنجا که رضایت دولت را برای توسعه یک مکان جلب کند ادامه می یابد . سپس بر اساس روند قانونی کار ، طبق مقررات بخش 2 قانون روشنایی الکتریکی مصوب سال 1909 درخواست ساخت نیروگاه به وزیر ایالت داده می شود . علاوه بر رضایت نامه بخش 2 ، CEGB درخواست مجوز برنامه ریزی برای ساخت را بر اساس مقررات قانون برنامه ریزی شهر و منطقه مصوب 1971 داشته باشد. بخشی از این قانون به وزیر ایالت این اجازه را می دهد که مجوز برنامه ریزی را همزمان با رضایت نامه بخش 2 صادر نماید. در عین حال وزیر ایالت ممکن است شرایط اصلی را که بدنبال رضایت نامه بخش 2 و همچنین مجوز مالی CEGB طراحی و ساخت پروژه را شروع می کند. شکل 3 ـ 1 یک نمونه از برنامه زمان بندی برای طراحی و ساخت مقدماتی نیروگاه را نشان می دهد.
قسمت عمده ای از برنامه مطالعاتی را مشاوره با مقامات مسئول وزارتی و ایالتی و همچنین مقامات قانونی دیگر مانند مسئولین آب تشکیل می دهد.
سند جزئیات توسعه نیروگاه همچنین شامل یک بخش فنی است که در رابطه با اتصالات سیستم انتقال و پارامترهای نیروگاه اصلی است ، بویژه ترانسفورماتور ژنراتور که باید بطور مناسب با سیستم انتقال متناسب باشد. جزئیات مربوطه شامل موضوعاتی از قبیل ضریب قدرت امپدانس سن کرون ، تنظیم فرکانس و عکس العمل دینامیکی واحد در مقابل تغییرات میزان تقاضای برق و همچنین راهنمای های لازم در مورد سیستم کمکی است که موجب می گردد که این شبکه دارای اطمینان کافی باشد.
تحقیق در انتخاب محل نیروگاه :
نیازهای اصلی محل نیروگاه
یک نیروگاه به طور ساده کارخانه ایست که انرژی ذخیره شده در سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. بنابراین نیازهای اصلی یک نیروگاه مشابه کارخانجات دیگر است .
• وجود منبع ماده خام اولیه (سوخت) با قیمت رقابتی.
• دسترسی به بازار برای فروش محصولات (انتقال).
• نیروی کارگر با میزان و کیفیت لازم.
• در دست داشتن وسایل برای رفع نشتی ها و محصولات جانبی .
• زمین لازم برای ساخت و عملیات .
مادة خام اولیه که از آن در یک نیروگاه حرارتی الکتریسیته بدست می آید می توان ذغال سنگ، نفت ، اورانیوم و یا گاز طبیعی باشد. الکتریسیته بعنوان محصول اصلی از طریق سیستم انتقال و توزیع به مراکز مصرف فرستاده می شود. محصولات جانبی مانند خاکستر و یا پس مانده های سوخت اورانیوم و همچنین روش مقرون به صرفه ای برای رفع این فضولات اغلب از مسائل عمده هستند. نشتی های نیروگاه مقادیر بسیار زیاد حرارت می باشد که دفع آنها معمولاً نیازمند منابع بسیار زیاد آب است که بخاطر قیمت بایستی در نزدیکی محل نیروگاه در دسترس باشد. محصولات احتراق نیز که همراه گازهای سوخته شده با حجمهای زیاد خارج می شوند نیز باید به گونه ای به محیط داده شوند که با مقررات هوای پاک مغایرت نداشته و یا آلودگی جوی ایجاد نکند.
به نیازهای تکنیکی عمده برای جایگاه نیروگاههای هسته ای و ذغال سنگی همراه با اندازه نیروگاهی که هم اکنون مورد نظر هستند در جدول 1-1 آمده است.
طرح ریزی مقدماتی نیروگاه :
به منظور ارزیابی متناسب یک محل بخصوص برای نیروگاهی که مدنظر قرار می گیرد لازمست که طراحی مقدماتی نیروگاه انجام شود. این موضوع مشخص خواهد کرد که جای واحد اصلی و یا مجموعه واحدها در محوطه ساختمانهای نیروگاه کجا باشد. نتیجه این عمل تعیین شکل و اندازه ساختمانها و سپس دسته بندی تک تک آنها و همچنین موارد خارجی دیگر که به طراحی اقتصادی نیروگاه با کمترین مخارج و علاوه بر آن راحتی ساخت و عملکرد موثر نیروگاه و تعمیر و نگهداری آن مربوط می شود می باشد.
طرح ریزی مقدماتی نیروگاه کمک می کند که کارهای زمین شناسی بر روی منطقه انجام شود و ارزیابی بر روی بلندی نیروگاه ، جای واحد مناقصه کاران و مناطق ذخیره و موارد زیست محیطی صورت می گیرد.
طرح ریزی نیروگاه در مدت زمان مطالعه محل انجام می شود تا از مزیت ممکن و مناطق در دسترس و نقطه نظرات و توصیه های آرشیتکت ها و مشاوران محوطه سازی استفاده کامل برده شود.
مساحت مورد نیاز برای ساخت نیروگاهها :
مساحتی که توسط یک نیروگاه 1800 مگاواتی ذغال سنگی با برج خنک کن اشغال می شود ممکن است بالغ بر 100 هکتار شود. (صرفنظر از محل دفع خاکستر)
ساختمانهای نیروگاه فقط قسمتی از کل محل را در بر می گیرند. قسمت های باقیمانده بستگی به نیاز برای ذخیره ذغال سنگ و خطوط راه آهن مورد نیاز یک نیروگاه هسته ای 1200 مگاواتی 16تا 20 هکتار زمین به منظور عملیات لازم دارد.
مقدار زمین قابل توجهی در مدت زمان ساخت ساز هر دو نیروگاه ذغال سنگی و هسته ای مورد نیاز است . بطور معمول 28 تا 34 هکتار برای محوطه کار به محوطه ذخیره سازی مقاطعه کاران و همچنین پارک نمودن اتومبیل ها و اتوبوسهای ساختمانی لازم است. بیشتر محوطه های موقتی ساخت و ساز برای یک نیروگاه ذغال سنگی احتمالاً برای ذخیره سازی ذغال سنگ مورد استفاده قرار خواهند گرفت ، گرچه مقدار زمین اضافی نیز ممکن است مورد نیاز باشد . این زمین اضافی برای نیروگاههای هسته ای جنبه موقتی دارند. بنابراین محل مناسب برای نیروگاه ذغال سنگی ممکن است 100 هکتار و برای نیروگاه هسته ای در حدود 60 هکتار باشد. بعضی زمینهای جنبی به منظور گلکاری و محوطه سازی نیز ممکن است لازم باشد.
شکل 6-1 بعنوان نمونه زمین مورد نیاز برای یکی نیروگاه با رآکتور آبی تحت فشار (PWR) که در نزدیکی یک نیروگاه هسته ای موجود قرار خواهند گرفت را نشان می دهد.
آب خنک کننده :
میزان آب خنک کننده CW لازم بستگی به ظرفیت نهایی نیروگاه مورد نظر دارد. بعنوان نمونه یک نیروگاه ذغال سنگی با توربینی به ظرفیت 900 مگاوات تقریباً به 24 متر مکعب بر ثانیه آب خنک کننده نیاز دارد. برای یک نیروگاه PWR با توربینی به ظرفیت 600 مگاوات تقریباً 23 متر مکعب بر ثانیه آب خنک کننده مورد نیاز است.
این بدین معنی است که با در نظر گرفتن موارد دیگری که به آن خنک کننده احتیاج دارند یک نیروگاه 1800 مگاواتی ذغال سنگی تقریباً به 52 متر مکعب بر ثانیه و یک نیروگاه PWR با ظرفیت 1200 مگاوات تقریباً به 50 متر مکعب بر ثانیه آب خنک کننده احتیاج دارد.
به تدریج که آب خنک کننده از درون لوله های کنداکتور عبور می کند دمایش بالا رفته و این افزایش دما بطور نمونه می تواند بین 8 تا 12 درجه سانتیگراد باشد. این آب گرم شده بایستی بنحوی خنک شود و یا مثلاً در مورد نیروگاههای که بطور مستقیم خنک می شوند با تخلیه آب به منبع آب و پخش آن در درون منبع به ظرفیتی که کمترین مقدار آن به لوله ورودی آب خنک کننده به کندانسور برگردد تا موجب افت و نوسان سیکل مجاز گردد.
استفاده از برج های خنک کن ایجاب می کند که مقدار مناسبی آب جبرانی مشخص شود که این مقدار بطور نمونه می تواند 2 تا 3% کل آب خنک کننده باشد. در حالیکه میزان واقعی آب خنک کننده می تواند تحت تاثیر کیفیت آب مورد نیاز نیروگاه تغییر کند ولی معمولاً به اندازه دو سوم آب ورودی بایستی به منبع آب برگردانده شود تا غلظت آب در حد استاندارد سیستم خنک کننده باشد. این آب خروجی معمولاً 10 درجه سانتیگراد گرم تر از دمای آب محیط است.
اگر این چنین منبع آبی لازم باشد که از رودخانه گرفته شود آنگاه باید مطالعات لازم جهت تعیین میزان حداقل آب بر گرفته از رودخانه و تاثیر آن بر روی شرایط زیست محیطی رودخانه انجام شود.
در انگلستان سازمانهای مسئول آب ، رکورد شدت جریان آب رودخانه و میزان مجاز آب برگرفته از رودخانه را برای مدت طولانی نگه می دارند . در مورد رودخانه ها اغلب یک حداقل شدت جریان مجاز که در هر فصل نیز متغیر است اعمال می شود که هنگامی که شدت آب رودخانه از حد معینی پایین تر می آید از برداشت آب ممانعت بعمل آید.
از نظر دسترسی به آب خنک کننده محل مناسب برای یک نیروگاه بایستی کنار یک رودخانه بزرگ نزدیک مصب و یا ساحل دریا باشد تا بتوان حجم بزرگی از آب با حداقل دما را برداشت نمود. بنابراین یکی از مسایل عمده که در مقابل طراح سیستم خنک کننده وجود دارد اینست که بهترین مکان را برای برداشت آب و همچنین جداسازی محل برداشت آب و محل خروج آن را از سیستم معین نماید.
مسئله مهم دیگر آنکه سیستم طوری طراحی شود که کمترین تاثیر را بر روی اکولوژی داشته در این رابطه باید اطمینان حاصل شود که آب گرم خروجی بطور کافی پخش شود بطوری که هرگونه تاثیر مخربی بر روی زندگی موجودات آبی پرهیز شود. لذا جمع آوری اطلاعات مربوط به شدت آب و دمای آن در یک دامنه وسیع از دریا برای مطالعات مربوط به این نوع سیستم خنک کننده ضروری است.
مسئله مهم دیگر آنکه سیستم طوری طراحی شود که کمترین تاثیر بر روی اکولوژی دریایی داشته باشد . در این رابطه باید اطمینان حاصل شود که آب گرم خروجی به طور کافی پخش شود بطوری که از هر گونه تاثیر مخربی بر روی زندگی موجودات آبی پرهیز شود. لذا جمع آوری اطلاعات مربوط به شدت آب و دمای آن در یک دامنة وسیع از دریا برای مطالعات مربوط به این نوع سیستم خنک کننده ضروری است.
در یک سیستم خنک کننده مستقیم برداشت آب و برگرداندن آن به دریا و یا مصب رودخانه و نهایتاً دفع حرارت آن به آتمسفر یک پروسه طولانی است و در این مدت توزیع آب گرم خروجی از نیروگاه را به چند مرحله مجزا می توان تقسیم کرد.
اولین مرحله (مرحله نزدیک) بیانگر مخلوط شدن فوری آب گرم خروجی با آب دریاست پس از یک مدت مختصر گذرا مرحله میانی شروع می شود که در این مرحله جریان آب گرم وارد شده به عمق دریا بر اثر نیروی ارشمیدس بسمت سطح آب کشیده می شود . شدت این کشش بستگی به جرم مخصوص آب گرم و آب دریا تاثیرات حرکتی و اثر جریان های امواج دارد. این جریان نهایتاً می تواند صدها متر عرض داشته باشد و یک تا دو کیلومتر در جهت جریان امواج امتداد یابد. (شکل 7 ـ 1)
سیستم آب خنک کننده :
به طور کلی دو نمونه سیستم آب خنک کننده در نیروگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد.
• سیستم های خنک کننده مستقیم ـ که در ا، آب خنک کننده از منبع گرفته می شود ( این منبع ممکنی است رودخانه ، دریا یا دهانة رودخانة بزرگ باشد ) و بوسیله پمپاژ مستقیماً از کندانسور ها عبور می کند و مجدداً به منبع بر می گردد .
• سیستم های برج خنک کنندة بسته ـ که در آن آب خنک کنندة کندانسور در یک سیستم بسته که شامل برج های خنک کننده می باشد پمپ می شود . در برج خنک کننده گرمای گرفته شده از کندانسور دفع می شود . برای اینکه کمبود آب حاصل از افت های تصفیه و تبخیر در برج خنک کننده جبران شود به یک منبع آب خارجی (مانند رودخانه ، دهانه رودخانة بزرگ ، کانال آب و غیره ) نیاز است.
سیستم خنک شوندة مستقیم :
معمولاً هنگامی که نیروگاه در کنار دریا یا در دهانة رودخانه بزرگی قرار داشته باشد بطوریکه همیشه آب به اندازة کافی در دسترس باشد از این نوع سیستم خنک کننده استفاده می شود . در شکل 26 ـ 1 نمونه أی از این نوع سیستم خنک کننده نشان داده شده است . اجزای اصلی این سیستم عبارتند : ساختار ورودی ، پمپ خانة آب خنک کننده ، آبراههای ورودی ، آبراههای خروجی ، سر ریز سیفونی ، محفظه آب بندی شده و ساختار خروجی .
سیستم برج خنک کننده مدار بسته :
هنگامی که آب مصرفی به اندازة کافی برای خنک کردن به روش مستقیم وجود نداشته باشد و کندانسور در یک مدار بسته کار کند از سیستم آبی برج خنک کنندة بسته یا سیستم مستقیم
استفاده می شود.
یک طرح نمونه در شکل 28 ـ 1 نشان داده شده است . اجزا مهم سیستم عبارتند از : پمپ خانه آب خنک کننده ، آبگیر جلو ، آبراههای ورودی و خروجی ، برج های خنک کننده و مجراهای برگشتی به آبگیر جلو برای کنترل کردن غلظت نمک موجود در سیستم که ناشی از چرخش دائمی آب می باشد از یک سیستم دفع و جبران استفاده می شود ( مقداری از آب سیستم دور ریخته شده و مقدار مساوی آب تازه به آن اضافه می شود ) . همچنین برای جبران کردن کمبود آب ناشی از تبخیر در برج سیستم خنک کننده از سیستم جیرانی استفاده می شود موقعیت پمپ خانه (شکل 29 ـ 1) تحت تاثیر دو عامل زیر تعیین می شود.
1 ) مسائل ساخت و ساز
2 ) به حداقل رساندن طول آبراه های خنک کننده تحت فشار .
ژئولوژی :
نیروگاههای مدرن اعم از ذغال سنگی و یا هسته أی فشار زیادی روی لایة خاک که بایستی وزن نیروگاه را از طریق فونداسیون مناسب تحمل نماید وارد می کنند.
طبیعت عمومی خاک معمولاً از سوابق و نقشه های زمین شناسی طبعه أی قابل حصول هستند قبل از آنکه تصمیم نهایی در مورد محل نیروگاه گرفته شود لازم است که مطالعات مربوط به شرایط لایة خاکی انجام شود تا معلوم گردد که قابلست تحمل بار را دارد یا نه و آنگاه بتوان هزینة فونداسیون مناسب که می تواند تغییرات وسیعی داشته باشد را حدس زد.
در محل هایی که کارهای ساختمانی لازم برای سیستم خنک کننده ایجاب می کند که تونلهایی از رودخانه یا دریا به نیروگاه و بالعکس از نیروگاه به رودخانه یا دریا ایجاد شود ( که این عمل معمولاً یک کار عمده محسوب می شود) مطالعات لایة خاک ضرورت می یابد این مطالعات می تواند شامل تست نفوذپذیری و تست آبهای زیر زمینی باشد تا عملی بودن سخت تونل ها و همچنین هزینه مربوطه
معین گردد.
ارتفاع محل و ارتفاع نیروگاه :
محل نیروگاه باید بطور معقول ارتفاع داشته باشد البته نه آنچنان پایین که در معرض سیل باشد و نه آنچنان بالاتر از سطح آب خنک کننده که انرژی زیادی برای پمپ کردن آب لازم گردد. اگر محل نیروگاه برای بالاتر از سطح سیلاب احتیاج فوق العاده أی به پر کردن و یا برای نشست ساختمانها احتیاج به خاکبرداری زیادی داشته باشد هزینة کلی آماده سازی محل را بالا خواهد برد. در عین حال برای رسیدن به ظرفیت تولیدی که در حال حاضر مورد نیاز است اینگونه هزینه های فوق العاده و خاک شرایط مناسبی را داراست خاکبرداری عمیق برای فونداسیون توربین خانه به منظور کم کردن هزینة پمپاژ آب می تواند اقتصادی باشد.
تحقیقات دقیق در رابطه با ایمنی تشعشعات هسته ای :
هنگامی که یک محل برای تآسیس نیروگاه هسته أی مناسب تشخیص داده می شود لازم است که مواردی که به ایمنی مربوط می شود نیز مورد مطالعه قرار گیرد این موارد می تواند به چهار دسته زیر تقسیم بندی شود . سه مورد اول منابع احتمالی خطر برای نیروگاه هستند در حالیکه چهارمین دسته شامل ایمنی مردم در مقابل حوادث است.
الف ) زلزله : (زمین لرزه )
زمین شناسی محل و محوطة پیرامون آن مورد مطالعه دقیق قرار می گیرند تا هر گونه اشکال محلی در مقابل زلزله شناسایی شوند.
مقرراتی وجود دارد که طلب می کند که ترکیبی از طراحی و فونداسیون که کمترین حد قابل قبول ریسک را در مقابل نشست غیر قابل کنترل تشعشعات که در اثر زمین لرزه می تواند به وقوع پیوندد انجام شود . این ریسک به اندازه احتمال یک مرتبه زلزله در ده میلیون سال می باشد.
ب ) خطرات طبیعی دیگر :
مطالعاتی انجام می شود تا احتمال وقوع خطر در مقابل عوامل طبیعی مانند شرایط فوق العاده گرم هوا و یا سیلاب بررسی شود. مخصوصاً نصب نیروگاههای هسته أی در کنار سواحل که به معنی احتمال سیل زدی است ایجاب می کند این مسئله بدقت مورد مطالعه قرار گیرد.
ج ) خطرات صنعتی :
مطالعة احتمال خطراتی که ساخت دست انسان است معمولاً دو زمینه را در بر می گیرد :
برخورد هواپیما و وسایل نقلیه و همچنین ذخیره سازی مواد خطرناک .
همچنین هنگامی که یک نیروگاه جدید در کنار نیروگاه قدیمی بایستی ایجاد شود لازم است که چک شود که این دو نیروگاه منبع خطر احتمالی برای یکدیگر نباشند.
مقررات ایمنی هواپیما ها محدودیت های سختی را در مورد ارتفاع ساختمانها ، دودکش ها و برجهای خنک کن بوجود می آورد. در نیروگاه های مدرن ارتفاع اتاق های بویلر اغلب از 60 متر تجاوز می کند . برج های خنک کن امروزه 1150 متر بلندی دارند و برج های بلندتر ( تا ارتفاع 65 متری) هم اکنون مد نظرند همچنین دودکش ها می توانند تا 240 متر بلندی داشته باشند.
د) توزیع جمعیت :
اطلاعات سرشماری های ملی ( که هر 10 سال یکبار صورت می گیرد) که از مسئولان محلی و خانه های سرشماری بدست می آیند جهت تعیین توزیع جمعیت تا فاصله 30 کیلومتری یک نیروگاه هسته أی احتمالی بکار گرفته می شوند. وقتی که نیروگاه هسته ای تاسیس گردید محدودة ویژه ای جهت توسعه در اطراف نیروگاه گذاشته می شود. تا اطمینان حاصل شود که جمعیت مردم محلی از حد غیر قابل قبول تجاوز نکند.
رعایت آسایش عمومی :
آسایش عمومی بدین معنی است که شرایطی از نظر محوطه سازی ایجاد شود که عموم مردم علاقه مند به دیدن آن و بهره بردن از آن باشند. ایجاد این شرایط از اهداف برنامه ریزی آسایشی است . این کار سختی است چرا که نیروگاهها و خطوط انتقال همه جا از فاصله هایی قابل رؤیت هستند و بیشتر مردم دوست ندارند که تغییراتی در شرایط طبیعی منطقه ای که در آن زندگی می کنند و به آن عادت نموده اند داده شود هر چند که چیز ارزشمندی هم نباشد.
نیروگاه های هسته ای از نظر دید زشتی کمتری نسبت به نیروگاههایی که با برج خنک کن کار می کنند دارند و اغلب از نظر ساختن و کارکردن ارزانتر تمام می شوند. در عین حال نیروگاههایی که روی رودخانه ها و در قسمت بالا دست مصب قرار می گیرند به برج خنک کن نیاز دارند زیرا در این محلها آب کافی برای خنک کردن بطور مستقیم وجود ندارد لذا برجها بخاطر تجمعشان بعنوان یک مشخصه مهم به چشم می آیند. البته ممکن است که با طرح ریزی مناسب و استفاده از روشهای معماری کاری کرد که این برجها بنظر مطبوع جلوه کنند (که این موضوع موجب گذاشتن جایزه ای تحت عنوان جایزه Civic trust شده است ) که جهت این کار از هر وسیله أی از نظر فرم ، بافت و رنگ آمیزی که در اختیار یک طراح صنعت مدرن قرار دارد استفاده می شود.
شکل 15 ـ 1 مشخصه های اصلی که بوسیله برجهای خنک کن نیروگاه در اکس در دید انسان قرار می گیرد را نشان می دهد .
به منظور کاهش اثر بدی که مجموعه که مجموعه برجهای خنک کن در چشم بیننده می گذارد می توان به جای برجهای خنک کن که بطور طبیعی هوا در آنها کشیده می شود از برجهای خنک کن که با استفاده از هوا کش کار می کنند استفاده کرد شکل 16 ـ 1 اندازة جنسی و تعداد دو نوع برج خنک کن را برای یک نیروگاه 2000 مگاواتی مقایسه کرد.
طراحی نیروگاه
نیروگاه ها مجموعة پیچیده ای هستند که از اجزاء منفرد ، تجهیزات ، سیستم های مکانیکی و برقی تشکیل شده اند . واژه نیروگاه به معنای گسترده آن می تواند شامل همه تجهیزات واحد ، سیستم های مهندسی و ساختمانهایی باشد که بطور طبیعی درون حصارهای مرزی نیروگاه قرار داده شده اند. اما اغلب مناسب است که فرآیند طراحی به دو زمینه تقسیم بندی شود.
دسته اول ساختمانهای اصلی نیروگاه که در بردارندة سیستم ها و قسمت های اصلی واحد مانند فرایند تولید بخار و توربین ژنراتورها.
دستة دوم سیستمهای پشتیبانی کمکی و خدمات رسانی مانند واحد حمل و نقل زغال ، واحد حمل و نقل خاکستر ، پمپ های آب خنک کننده و غیره هستند که اغلب اطراف نیروگاه ، بیرون از ساختمانهای اصلی قرار داده می شوند .
نیروگاههای استفاده شده در سیستم CEGB
CEGB از تعدادی نمونه های مختلف نیروگاه استفاده می کند تا مطمئن باشد که انرژی الکتریکی ایمن را که از نظر هزینه اقتصادی باشد تولید نماید ، همانگونه که لازمة وظیفه قانونی اش می باشد . در حال حاضر این نیروگاه ها تحت عنوان های زیر تقسیم بندی می شوند
• سوخت زغالی
• سوخت نفتی
• سوخت دوتایی (ترکیبی از زغال و نفت یا گاز طبیعی)
• هسته ای
• تلمبة ذخیره ای و هیدرولیکی (آبی)
• توربین های گازی
چهار مقولة اول عمده واحدهای عملگر در سیستم CEGB را تشکیل می دهند و یک هدف مشابه را دنبال می کنند و آن عبارت است از یک منبع تولید بخار که بخار را برای یک توربین ، ژنراتور به منظور تولید توان الکتریکی آماده می نمایند.
نیروگاههای سوخت فسیلی :
واحدهای زغالی ، نفتی دوتایی (یا زغال یا نفت) مشخصه های طراحی مشابه بسیاری دارند . تفاوت عمده آنها در نوع سوختی می باشد که برای تولید بخار استفاده می شود واحدهای زغالی احتیاج به امکانات و تسهیلات بسیاری در رابطه با ذخیره سازی و امکانات حمل و نقل سوخت و امکانات جمع آوری و دور کردن زباله دارند . بدلیل ارزش حرارتی کم زغال، نیروگاه های زغالی نسبت به نیروگاههای نفتی احتیاج به بویلرهای بزرگتری دارند. بنابراین از نقطه نظر هزینه اولیه نیروگاههای زغالی نسبت به واحدهای با سوخت نفت ، ذاتاً گرانتر هستند.
واحدهای با سوخت دوتایی از نیروگاههای زغالی حتی گرانتر هم هستند، بدلیل اینکه احتیاج به ذخیره سازی و امکانات حمل و نقل برای هر دو نوع سوخت را باید داشته باشند . نیروگاههای با سوخت فسیلی را هم می توان با استفاده از واحدهای منفرد بزرگ ساخت . امروزه واحدهایی تا 660MW در UK در حال کار می باشند که هر دو نوع سیکل بخار زیر بحرانی و بالای بحرانی استفاده می کنند. نیروگاههای با سوخت فسیلی قسمت اعظم تولیدات سیستم CEGB را تامین می کنند که هم اکنون بیشتر از 80% ظرفیت کل سیستم را شامل می شود . شکلهای 1 ـ 2 ، 2 ـ 2 ، 3 ـ 2 نیروگاههای نمونه سیستم CEGB را نشان می دهند که به ترتیب مربوط به نیروگاههای با سوخت زغالی ، نفتی و سوخت دوتایی هستند.
نیروگاههای هسته ای :
امروزه CEGB از دو نمونة اساسی نیروگاههای هسته أی بهره برداری می کند . رآکتورماگنوکس و راکتور پیشرفته خنک شونده با گاز(AGR) که هر دو از تکنولوژی راکتور خنک شوندة گازی استفاده می کنند .
در هر دو حالت ، بخار در بویلرها که بوسیلة دی اکسید کربن خنک کنندة راکتور گرم می شوند تولید می گردد اما چون که یک آلیاژ منیزیمی بعنوان پوشش دهندة سوخت برای واحدهای اولیة نیروگاههای ماگنوکس استفاده می شود، درجه حرارتهای بخار محدود می باشد. به همین نحو نیروگاههای راکتور پیشرفته خنک شونده با گاز ، از CO2 بعنوان یک خنک کننده استفاده می کنند ، اما با استفاده از یک طراحی پیشرفته تر میله های سوخت می توان در مقایسه با بیشتر واحدهای بخاری مدرن فسیل سوز با درجه حرارتهای بالاتر دست یافت.
نیروگاههای هسته أی امروزه در تولید بیش از 16% ظرفیت کل سیستم سهم دارند . شکل 4ـ2 و 5 ـ 2 نیروگاهای ماگنوکس اولدبری و AGR هیشام 2 را به ترتیب نشان می دهد .
نیروگاههای تلمبة ذخیره أی و هیدرولیکی :
منابع آبی UK (بریتانیا) اجازة ساخت نیروگاههای هیدرولیکی در مقیاس بزرگ را که با استفاده از آب رودخانه کار می کنند نمی دهد. اما تعداد اندکی طرح در مقیاس کوچک ساخته شده است که از نظر مسائل اقتصادی و زیست محیطی قابل قبول می باشند.
همچنین طرحهایی با استفاده از ذخیره سازی آب ساخته شده است که از نظر عملیاتی انعطاف پذیر بوده اما عموماً در مقیاس کوچک و متوسط عملی هستند .
شکل 6 ـ 2 و 7 ـ 2 به ترتیب نیروگاه تلمبة ذخیره أی در فستینوگ و نیروگاه هیدرولیکی در کیلدر را نشان می دهند.
نیروگاه تلمبة ذخیره ای می توانند یک ظرفیت تولیدی متغیر و اقتصادی را ارائه دهند این کار را در محلی انجام می دهند که دارای بارندگی مناسب بوده و لایه های زیر زمینی و نقشه توپوگرافی اجازه می دهد که دو مخزن در سطحهای مختلف ساخته شود . این نیروگاهها نقش ویژه ای در سیستم CEGB دارند .
الکتریسیته ارزان را در مواقعی که تقاضای زیادی نیست می توان با استفاده از واحدهای کارآمد سوخت فسیلی یا هسته ای تهیه کرده و به کمک آن آب را از میان توربین های برگشت پذیر ، از مخزن پایین به مخزن ذخیره سطح بالاتر پمپاژ کرده در ساعات حداکثر تقاضا و یا مواقعی که نیاز اضطراری بوجود آید به آب اجازه داده می شود که تحت نیروی جاذبه (همانند سیستم هیدرولیکی طبیعی) جریان یابد و از هد هیدرولیکی آن برای تولید برق استفاده شود.
بدین وسیله استفاده شایانی از بهترین نیروگاه های حرارتی موجود در سیستم بعمل می آید و برق در زمانهای حداکثر تقاضا با هزینة کمی تهیه می شود که در غیر اینصورت می بایستی با استفاده از نیروگاههای کم بازده تهیه می شد.
مقدار سوختی که صرفه جویی می شود بیشتر از مقدار سوختی است که برای تهیه انرژی جهت پمپاژ آب مصرف می شود. استفادة مجدد از آب اجازه می دهد که ظرفیت تولیدی بسیار بیشتری بدست آید ، بدون اینکه هزینه کارهای عمرانی که عمدة هزینه اولیه جهت طرح تلمبة ذخیره أی می باشد افزایش یابد.
علاوه بر تهیه نیرو در مواقع تقاضای حداکثر ، از واحد می توان بعنوان منبع ذخیره در حال آماده بکار استفاده کرد. زیرا می تواند در مدت خیلی کوتاهی بار تقاضا شده غیر منتظره ای را تامین کند و یا قطع برق ناگهانی که در جای دیگری از سیستم پیش آمده باشد را جبران نماید.
انعطاف پذیری قابل توجهی در طراحی واحدهای ذخیره سازی ممکن می باشد. متغیرهایی از قبیل ظرفیت پمپاژ ، مدت زمان پمپاژ و ظرفیت مخزن را می توان بطور همزمان در نظر گرفت تا اقتصادی ترین طرح را هنگامی که این نوع نیروگاه با بارگذاری سیستم و واحد دیگر در سیستم همراه شود بدست آید. بدلیل کمتر پیچیده بودن طراحی ، نیروگاه تلمبة ذخیره أی را می توان با هزینة کمتری نسبت به نیروگاه های حرارتی معمولی ساخت و برای بهره برداری از آن نقطه به تعداد نفرات کمی احتیاج می باشد.
نیروگاههای توربین گازی :
روش دیگر در تهیه ظرفیت تولید نیروگاه های توربین گازی هستند. بدین منظور دو نوع توربین گازی وجود دارد . نوع با محرک موتور هوایی که از موتورهای تغییر داده شده هواپیما بعنوان مولد گاز استفاده می شود و نوع « سنگین وظیفه» یا صنعتی که مخصوصاً برای مقاصد تولید توان ساخته می شود . هر دو نوع از یک فرآیند تبدیل استفاده می کنند ، بطوریکه گاز با دمای بالا در فشار پایین ، در یک توربین برق که بطور مستقیم به یک ژنراتور الکتریکی متصل است ، منبسط می شود. این دو نوع واحد مشخصات کارکرد متفاوتی دارند. ظرفیت واحدهای موتور هوایی حداکثر تا 70 Mw است که با استفاده از حداکثر 4 موتور جت مجزا برای تهیه نرخ لازم جریان گاز کار می کنند . یک مشخصة ویژه مفید در این نوع توربین گازی ، توانایی آن برای رسیدن به بار کامل در عرض یک الی دو دقیقه از لحظه راه اندازی می باشد. شکل 8 ـ 2 نیروگاه گازی CEGB ،Cowes را نشان می دهد . توربین های گازی از نوع «سنگین وظیفه» زمان راه اندازی طولانی تری دارند . برای نمونه حدود 15 – 20 دقیقه از لحظه أی که سرد هستند ، اما ظرفیت آنها در حال حاضر به حداکثر 190Mw می رسد.
دو نوع از واحدهای «سنگین وظیفه» در نیروگاه Leicester متعلق به CEGB وجود دارد .
شکل (9 ـ 2 ) .
نیروگاه توربین گازی از یک سیکل تولیدی ساده استفاده می کند که جدا از سوخت رسانی و اتصالات انتقال به امکانات سایت خیلی کمی نیاز دارد. سادگی سیکل باعث شده است که واحد از نظر هزینه اولیه نسبتاً ارزان و از نظر هزینه ساخت کاملاً ارزان باشد برای رسیدن به بهترین عملکرد ، سوخت هایی از جنس بسیار خوب و تمیز مانند گاز طبیعی یا نفت تقطیر شده لازم است . اما بدلیل بالا بودن قیمت این نوع سوختها جهت اقتصادی بودن عملکرد آنها در سیستم CEGB این توربینها تنها در مواقع تقاضای حداکثر یا مواقع اضطراری استفاده می شود. وقتی که از توربین گازی در سیستم به عنوان پشتیبانی کننده استفاده می شود ضریب بار سالانه آن به طور نمونه کمتر از 5% می باشد . از سوختهای نفتی ارزان تر می توان در ماشین های با وظیفة سنگین استفاده کرد به شرطی که قبل از اینکه سوخت وارد ماشین شود بعضی از ناخالصی های آن گرفته شود. در عین حال تجربه به کارگیری ایجاب می کند که این کار به طور خیلی محدود استفاده شود و آنچه که معلوم است آنست که این سوختها تأثیر بدی بر عملکرد سیستم داشته و هزینه تعمیرات و نگهداری را افزایش می دهد. واحدهای توربین گازی را می توان مانند واحد های سوخت فسیلی در ساختمانهای معمولی استفاده کرد ، یا می توان آن را به صورت واحدهای جعبه ای منفرد (پکیج) ، برای نصب روی یک پایة آماده بکار گرفت.
انتخاب های توسعه در آینده :
CEGB بعنوان یک مصرف کننده عمده بطور منظم ، وضعیت اقتصادی و تکنیکی سیستم های تولیدی مختلفی را که ممکن است برای استفاده در آینده قابل دسترسی باشد بررسی می کند . مطالبی که در این قسمت شرح داده خواهد شد بطور وضوح به وضعیت کنونی توسعة سیستم CEGB مربوط می شود و صرف نظر از پروژه های آینده که واقعاً برای ساختن آنها تعهد سپرده شده است ، باید بعنوان یک زمینه اندیشه و تجربه به آن نگریست و این نشان می دهد که CEGB علاقة خاصی به روشهای تولید جدید در آینده و در این راستا مقادیر متنابهی خرج می کند.
1 ـ نیروگاه با سوخت فسیلی :
CEGB در نظر می گیرد که نیروگاههای زغال سنگی همچنان بعنوان یک تولید کنندة عمده در راستای نیازهای انرژی بریتانیا عمل خواهند کرد .
طراحی دو نیروگاه 2 * 900 مگاواتی که از سیکل بخار زیر بحرانی استفاده می کنند در سال 1989 بطور کامل انجام شده و با توجه به نتیجه گیریهای رضایت بخشی که از بررسی های سایتی بدست آمده و موافقت اصولی که در بکار گیری آنها حاصل شده ، CEGB امیدوار است که ساخت اولین نیروگاه را در آیندة نزدیک شروع کند. طرح ریزی دقیق و جزئیات نیروگاه در شکل 10 ـ 2 نشان داده شده است.
یک مطلب اصلی در طرح ریزی و عملکرد نیروگاه های با سوخت فسیلی جدید این است که تجهیزات گوگرد زدایی گاز سوخته شده (FGD) باید گنجانده شود . این واحد که به خاطر پاسخگویی به نگرانیهای افزاینده در مورد مسائل زیست محیطی نصب می شود ، به ساختمانهای اضافی برای واحد فرآیند و زمین برای حمل و نقل و ذخیره سازی محصولات فرعی عملیات تصفیه گاز سوخته شده احتیاج دارد. مطالعات بر روی سیکل های بخار فوق بحرانی و گازی کردن زغال سنگ جهت پذیرش احتمالی در آینده ادامه دارد.
2 ـ نیروگاه های هسته أی :
CEGB رآکتور آب تحت فشار (PWR) را بعنوان پایه برای نیروگاه های هسته أی جدیدش که در size well B ساخته شده انتخاب کرده است . کارهای ساخت این نیروگاه در اواخر 1987 شروع شده است. امید می رود که این طرح مرجع 1200 Mw پایه و اساس یک برنامة کوچک برای نیروگاههایی را که از تکنولوژی مشابه استفاده می کند و در سایت های مناسب دیگری در خاک بریتانیا قرار خواهند گرفت تشکیل دهد به شرط آنکه موافقت اصولی گرفته شود.
شکل های 11 ـ و 12 ـ 2 به ترتیب نقشه یک و برش یک نیروگاه PWR نمونه را نشان می دهند .
3 ـ توربین های گازی سیکل ترکیبی
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 35 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله برنامه ریزی برای ایجاد نیروگاه های جدید
