بسمه تعالی
دانشگاه گیلان
گزارش کارآموزی
نام و نام خانوادگی دانشجو: مصطفی قنبری
رشته تحصیلی : مهندسی شیمی
شماره دانشجویی : 9312123159
محل کارآموزی : امور شیمی نیروگاه شهید رجایی قزوین
نام سرپرست کارآموزی : آقای مهندس قنبری یکتا
فهرست
صفحه
آشنایی با انواع نیروگاه
3
معرفی نیروگاه شهید رجایی
10
بخش شیمی در نیروگاه
11
آزمایشگاه
12
تصفیه خانه
25
تصفیه بین راهی
28
سوالات
31
نیروگاه چیست. انواع آن کدام است؟
نیروگاه (به انگلیسی: (power station)، که با نام "کارخانه برق" هم شناخته می شود، مجموعه ای از تاسیسات صنعتی است که از آن برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود.
وظیفه اصلی یک نیروگاه تبدیل انرژی از دیگر شکل های آن مانند انرژی شیمیایی، انرژی هسته ای، انرژی پتانسیل گرانشی و… به انرژی الکتریکی است. وظیفه اصلی در تقریباً همه نیروگاه ها بر عهده مولد یا ژنراتور است؛ ماشینی دوار که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. انرژی مورد نیاز برای چرخاندن یک ژنراتور از راه های مختلفی تامین می شود و عموماً به میزان دسترسی به منابع مختلف انرژی در آن منطقه و دانش فنی گروه سازنده بستگی دارد.
در حالت کلی نیروگاهها را می توان به دو دسته تقسیم کرد:
نیروگاههای غیر حرارتی مانند نیروگاههای آبی و بادی
نیروگاههای حرارتی مانند نیروگاههای بخاری ، گازی ، سیکل ترکیبی ، هسته ای و…
در تمام نیروگاههای ذکر شده فصل مشترکی وجود دارد که آن همان تبدیل انرژی مکانیکی حاصل از چرخش پره های توربین به انرژی الکتریکی توسط ژنراتور می باشد. صرفه نظر از مقایسه نوع دستگاهها ، توربین ژنراتور و تجهیزات بکار رفته در نیروگاهها این مسئله که همه آنها هدفشان تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی است مشهود است .آنچه نیاز به توضیح دارد فرآیندی است که تا قبل از این مرحله به وقوع می پیوندد.
در یک نیروگاه حرارتی انرژی مکانیکی مورد نیاز برای به حرکت در آوردن مولدها به وسیله حرارتی که معمولاً از سوختن سوخت ها به وجود می آید تامین می شود. بیشتر نیروگاه های حرارتی (در حدود ۸۶ درصد آنها) از بخار برای انتقال حرارت و ایجاد انرژی مکانیکی استفاده می کنند و به همین دلیل این نیروگاه ها را نیروگاه های بخاری نیز می نامند. بر طبق قانون دوم ترمودینامیک هرگز نمی توان تمامی انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل کرد بنابر این همیشه مقداری از حرارت اضافی در محیط آزاد می شود، حال اگر از این حرارت برای انجام فرایندهای صنعتی یا گرمایش ناحیه ای استفاده کنیم می توانیم راندمان استفاده از انرژی را بالا ببریم، این روش که در برخی تاسیسات حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد، سیستم ترکیبی گرما و نیرو یا CHP نام دارد. یکی از کاربردهای این روش که بیشتر در خاورمیانه مورد استفاده قرار می گیرد استفاده از انرژی حرارتی اضافی برای نمک زدایی آب است. درنمک زدایی آب دریا نیازبه حجم زیاد بخاربا فشارکم می باشدکه ازچرخه ترکیبی بدون مشعل بایداستفاده کرد.
در نیروگاههای بادی عمل چرخش پره ها توسط نیروی باد انجام می شود.
در نیروگاههای آبی که معمولاً در کنار سدها یا دریاچه ها ساخته می شوند ، عمل چرخش توربین توسط آبی که در گذر از پره ها به آنها اعمال می شود ، صورت می پذیرد.
در نیروگاههای حرارتی عامل چرخش پره های توربین انرژی حرارتی می باشد . این انرژی حرارتی در نیروگاههای گازی ، هوای محیط است که در کمپرسور فشرده شده ، در اتاق احتراق محترق می شود و در توربین گاز به کار مکانیکی تبدیل می شود ، که در واقع عامل چرخش پره های توربین می باشد .
در نیروگاههای بخاری و هسته ای عمل چرخش پره های توربین توسط بخار صورت می گیرد . بخاری که انرژی گرمائی خود را به انرژی مکانیکی چرخش پره های توربین مبدل می سازد .آنچه نیروگاههای بخاری را از نیروگاه های اتمی متمایز می گرداند همانا نحوه تولید بخاری است که به روی پره های توربین فرستاده می شود.
در نیروگاههای بخار در اثر سوختن مواد آلی مثل نفت ، گاز، زغال سنگ ، حرارتی ایجاد می شود ، که این حرارت می تواند آب را به بخار تبدیل کند اما در نیروگاههای هسته ای تولید حرارت از فرایند تبدیل انرژی هسته ای به انرژی حرارتی صورت می گیرد که با شکافت هسته اورانیوم یا پلوتونیوم همراه می باشد . حرارت ناشی از شکافت هسته اتم است که نهایتا منجر به تولید بخار می شود .
بنابراین همانطور که ملاحظه فرمودید تا مرحله تولید انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی فرآیند و شکل وشمایل متفاوتی داشت که این تفاوت ها در واقع وجه تمایز نیروگاه ها می باشد.
طبقه بندی نیروگاههای حرارتی
طبقه بندی نیروگاه ها براساس نوع سوخت مصرفی و عامل محرک به صورت زیر است.
طبقه بندی از نظر نوع منبع انرژی
نیروگاه هسته ای که از یک راکتور هسته ای برای تولید گرما و چرخاندن توربین های بخار استفاده می کند.
نیروگاه سوخت فسیلی که انرژی گرمایی مورد نیاز را از سوزاندن سوخت های فسیلی مانند نفت، گاز طبیعی یا زغال سنگ تامین می کند.
نیروگاه هایی که از منابع انرژی های تجدید پذیر استفاده می کنند وانرژی مورد نیاز خود را از انرژی بادی، انرژی خورشیدی، انرژی جزر و مد دریا، انرژی حرارتی موجود در آبهای اعماق زمین، و بیومس (سوزاندن ضایعات مزارع نیشکر، زباله های شهری، بیوگازها و دیگر منابع این چنینی) تامین می کند.
طبقه بندی از نظر نوع عامل محرک
توربین بخار: در این دستگاه ها از فشار دینامیکی بخار برای چرخاندن پره های دستگاه استفاده می شود. تقریباً همه توربین های بزرگ غیر آبی از این نوع هستند.
توربین گازی: در این دستگاه ها از گاز به عنوان عامل محرک استفاده می شود. به عبارت دیگر این توربین ها از فشار گازهای ناشی از سوختن سوخت ها برای به حرکت درآمدن استفاده می کنند. مزیت این توربین ها در قابلیت راه اندازی سریع آنهاست و از این رو برای جبران مصرف بالا در ساعات اوج مصرف (ساعات پیک) از آنها استفاده می شود اما با این حال هزینه های مربوط به این توربین ها بالاست و بنابراین استفاده از آنها محدود است.
چرخه مرکب: در این چرخه از ترکیبی از توربین های گازی و بخار استفاده می شود به این ترتیب که با سوختن سوخت از گازهای ایجاد شده برای به حرکت درآوردن توربین های گازی و از گرمای تولیدی از سوختن برای بخار کردن آب و به حرکت درآوردن توربین های بخار استفاده می شود. استفاده از این روش به علت بازده بالای آن به سرعت در حال افزایش است.
موتور احتراق داخلی: به طور کلی از این موتورها برای تولید انرژی الکتریکی در مقیاس های کوچک استفاده می شود. کاربرد این موتورها تنها به مناطق دورافتاده و سامانه های پشتیبانی مورد استفاده در بیمارستان ها، ساختمان های اداری و مراکز حساس محدود می شود. سوخت مورد استفاده در این موتورها را گازوئیل، نفت سنگین، گاز طبیعی و بیوگاز تشکیل می دهد.
نیروگاه سیکل ترکیبی
نیروگاه های سیکل ترکیبی (Combined cycle power plant) راه حل بسیار کارآمد، انعطاف پذیر، قابل اعتماد، مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست برای تولید برق است.
نیروگاه سیکل ترکیبی در واقع ترکیبی از توربین بخار و توربین گازی می باشد به نحوی که ژنراتور توربین گازی برق را تولید می کند، درعین حال انرژی حرارتی تلف شده از توربین گاز ( توسط محصولات احتراق) برای تولید بخار مورد نیاز توربین بخار مورد استفاده قرار می گیرد و به این طریق برق اضافی تولید می شود. با ترکیب کردن این دو سیکل بهره بری از نیروگاه افزایش پیدا می کند. بازده الکتریکی از یک چرخه ساده کارخانه نیروگاه برق بدون استفاده از اتلاف گرما به طور معمول راندمانی بین ۲۵ تا ۴۰ درصد دارد، در حالی که همان نیروگاه با سیکل ترکیبی راندمان الکتریکی حدود ۶۰ درصد را دارد. همانطور که گفته شد این نیروگاه ها از ترکیب توربین های بخار و گاز ساخته می شوند و بسته به نوع توربین ها ، دیگ های بازیافت گرما ، و دستگاه های بازیابی انواع متعددی دارند.
با به کار گیری توربین های گازی در چرخه های ترکیبی می توان پایین بودن بازده آن را بر طرف کرد و در نتیجه آن را برای تامین بار پایه به کار گرفت، در عین حال از مزایای دیگر آن نیز مانند راه اندازی سریع و انعطاف پذیری آن در محدوده ی گسترده ای از بار بهره مند شد.
تاریخچه نیروگاه سیکل ترکیبی
ایده سیکل ترکیبی برای بهبود بازده سیکل ساده برایتون، از طریق استفاده از حرارت گاز های خروجی توربین گازی ، پیشنهاد شد.
این امر به وسیله بازیافت گرما مورد آزمایش قرار گرفت. بازیافت گرما توانست انرژی که از خروجی توربین گازی هدر می رفت را از ۷۰ به ۶۰ درصد انرژی داده شده، برساند. مبادله کن گرما امکان افزایش توان خروجی را ندارد و فقط راندمان را افزایش می دهد. از آنجایی که مبادله کن گرما افت فشار زیادی را به سیکل وارد می کند، استفاده از آن باعث کاهش نسبت فشار توربین و در نتیجه کاهش توان خالص خروجی می شود. با توجه به توان بیشینه چرخه های ساده، از آنها در جاهایی بهره می گیرند که راندمان خروجی از اهمیت کمتری برخوردار است. در حالی که چرخه های بازیابی را در مواردی مورد استفاده قرار می دهند که راندمان بالا نیاز است. در نتیجه توان خروجی سیکل بازیاب در حدود ۱۱ تا ۱۴ درصد پایین تر از سیکل ساده است، که در یک ارزیابی کلی به این نتیجه می رسیم که بازده نیروگاه توربین گازی همراه با بازیاب روش پر هزینه ای است. از این رو باید به دنبال روشی بود که از طریق آن بتوان به هر دو نیاز، یعنی راندمان و توان بالا دست یافت. راه حلی که پیشنهاد شد در واقع بهره گیری از انرژی حرارتی بسیار بالای گاز های خروجی توربین گازی برای تولید بخار مورد نیاز نیروگاه بخار بود. توربین گازی دارای گازهایی با دمای حدود ۱۲۰۰ تا ۱۶۰۰ درجه سانتی گراد، و توربین گازی ماشینی با دمای حدود ۵۳۰ تا ۶۴۰ درجه سانتی گراد می باشد، که با ترکیب همزمان توربین گازی در طرف گرم و توربین بخار در طرف سرد را نیروگاه سیکل ترکیبی می گویند. اولین نیروگاه سیکل ترکیبی در ۱۹۵۰ ساخته شد. از آن به بعد تعداد نیروگاه های سیکل ترکیبی به خصوص در دهه ۱۹۷۰ به سر عت افزایش یافت.
انواع نیروگاه سیکل ترکیبی
نیروگاه های سیکل ترکیبی از نظر نوع توربین ها و بازیاب ها و وجود مشعل به دسته های زیر تقسیم می شوند:
۱. نیروگاه های سیکل ترکیبی با مشعل
۲. نیروگاه های سیکل ترکیبی بدون مشعل
۳. نیروگاه های سیکل ترکیبی با دیگ بازیافت گرما مجهز به بازیابی و یا گرمایش آب تغذیه
۴. نیروگاه های سیکل ترکیبی با دیگ بازیافت گرما با فشار بخار چند گانه
۵. نیروگاه های سیکل ترکیبی با سیکل بسته توربین گازی با گرمایش آب تغذیه در چرخه بخار
در نوع اول از نیروگاه ها یک مشعل در داخل بویلر قرار می دهند و بیشتر در نیروگاه هایی مورد استفاده قرار می گیرد که قرار باشد بخش بخار آن به طور دائم کار کند، که در این صورت نباید وابستگی به توربین گازی داشته باشد. در نوع دوم از این نیروگاه ها از گاز های داغی که به عنوان محصولات احتراقی از توربین گازی خارج می شود مورد استفاده قرار می گیرد. این دود خروجی دارای حجم بالا و دمایی حدود ۵۰۰ درجه سانتی گراد است و به داخل بویلر برای تبدیل آب به بخار ارسال می شود تا از انرژی بخار برای به حرکت در آوردن ژنراتور مورد استفاده قرار بگیرد. کاربرد گونه های مختلف سیکل های ترکیبی متفاوت است.ازنیروگاه سیکل ترکیبی بدون مشعل بیشتر برای تامین بار پایه و میانی مورد استفاده قرار می گیرد. در نوع سوم از این نیروگاه ها در چرخه ترکیبی، گاز های خروجی یک چرخه ساده توربین گازی که شامل کمپرسور هوا(َAC)،اتاق احتراق(CC ) و توربین گازی ( GT) است، وارد دیگ بازیافت گرما ( HRB) می شود و در آنجا برای تولید بخار فوق گرم مورد استفاده قرار می گیرد. در چرخه های ترکیبی که قدرت پایینی دارند توان توربین بخار در حدود ۵۰ درصد کمتر از توربین گازی است. در نوع چهارم این نیروگاه ها که بخار با فشار چندگانه تولید می شود، دمای گاز های خروجی دیگ بازیافت گرما کاهش می یابد و به این ترتیب بازده نیروگاه به طور کلی افزایش پیدا می کند. ساده ترین نوع این چرخه، چرخه با فشار دوگانه است، هرچند که چرخه با فشار سه گانه نیز مورد استفاده قرار گرفته است. به عنوان مثال در یک سیکل با فشار دوگانه، دیگ بازیافت گرما دارای دو مدار برای تولید بخار است. مدار اول مدار فشار بالاست که بخار تولید شده در آن از مجرای ورودی توربین وارد آن می شود، و مدار دوم مدار فشار پاین است که بخار تولید شده در آن از طبقات با فشار پایین تر وارد توربین می شود. در یک چرخه ترکیبی پیشنهادی با فشار سه گانه، بخار دیگری با فشاری بین فشارهای ورودی به دو توربین بخار تولید می شود. این بخار به اتاق احتراق توربین گازی تزریق می شود تا میزان گسیل اکسید های نیتروژن تا حد استاندارد تعیین شده، کاهش بیابد. در صورتی که از این روش استفاده شود، مقداری آب تلف خواهد شد که به طور پیوسته باید آن را جبران کرد.
نگاهی دقیق تر به سیکل ترکیبی
سیکل ترکیبی خصوصیت موتور یا نیروگاه تولید کننده برق است که از بیش از یک سیکل ترموداینامیک در آن استفاده شده است. موتورهای حرارتی فقط می توانند بخشی از انرژی را که سوخت آنها تولید می کنند مصرف کنند (معمولاَ کمتر از ۵۰ درصد) حرارت باقیمانده حاصل از احتراق سوخت عموماً هدر می رود. ترکیب تعداد ۲ سیکل یا بیشتر مانند سیکل برایتون (Brayton) و سیکل رانکین (Rankine) باعث راندمان بیشتر خواهد شد.
در نیروگاه سیکل ترکیبی (CCPP) یا توربین گازی سیکل ترکیبی (CCGT)، ژنراتور توربین گازی برق تولید می کند و حرارت که معمولاً هدر می رود برای تولید بخار آب و در نتیجه تولید برق اضافی از طریق توربین بخار استفاده می شود. مرحله آخر راندمان تولید برق را افزایش می دهد. اغلب نیروگاههای گازی جدید در آمریکای شمالی و اروپا از این نوع هستند. در نیروگاه حرارتی، حرارت با درجه بالا به عنوان ورودی نیروگاه معمولاً در اثر احتراق سوخت به برق تبدیل می شود، اختلاف درجه حرارت بین ورودی و خروجی بایستی تا حد امکان زیاد باشد. این شرایط در اثر ترکیب سیکل های ترمودینامیک بخار و گاز به وجود می آید. این روش برای نیروی رانش زیرآب (توربین) گازی و (توربین) بخار ترکیبی (COGAS) نامیده می شود.
بازیافت گرما، انرژی هدر رفته از دودکش را از ۷۰ به ۶۰ درصد انرژی داده شده می رساند. استفاده از مبادله کن گرما منحصراً موجب افزایش بازده می شود و توان خروجی را افزایش نمی دهد. در حقیقت، به دلیل افت فشار بیشتری که مبادله کن گرما به چرخه تحمیل می کند، استفاده از مبادله کن موجب کاهش نسبت فشار توربین و در نتیجه کاهش توان خالص خروجی به مقدار چند درصد می شود. صرف نظر از این کاهش اندک در توان خروجی، استفاده از مبادله کن گرما به دلیل سطح تبادل گرمای زیاد آن و لوله های بزرگ هوا و گاز درآن سبب گرانتر شدن نیروگاه می شود. اثر دیگری که به کارگیری مبادله کن گرما می گذارد این است که نسبت فشار بهینه ای که منجر به بیشینه شدن بازده می شود به مقادیر کوچکتر میل می کند و این امر، توان را کاهش می دهد.
چرخه های ساده در نزدیکی توان بیشینه کار می کنند زیرا در مواردی مورد استفاده قرار می گیرند که بازده در آنها از اولویت عمده برخوردار نیست. در مقابل، استفاده از چرخه های بازیابی تنها هنگامی منطقی است که در نزدیکی بازده بیشینه عمل کنند. از این رو توان خروجی چرخه بازیابی نسبت به توان چرخه ساده به مقدار بیشتری در حدود ۱۰ تا ۱۴ درصد کمتر است.
همانطور که گفته شده بالا بردن بازده نیروگاه توربین گازی به وسیله بازیابی روش پرهزینه ای است. بنابراین باید به دنبال روشی بود که با به کارگیری آن بتوان هر دو مقدار بازده و توان را افزایش داد. راه حلی که برای این منظور پیدا شده است، استفاده از انرژی بسیار زیاد گازهای خروجی توربین برای تولید بخار جهت استفاده در یک نیروگاه بخار است. این یک روش طبیعی است چرا که توربین گاز یک ماشین با دمای نسبتاً بالا (۱۱۰۰ تا ) و توربین بخار یک ماشین با دمای نسبتاً پایین (۵۴۰ تا ) است. این کارکرد توام توربین گازی در طرف گرم و توربین بخار در طرف سرد را نیروگاه چرخه ترکیبی می نامند.
چرخه های ترکیبی علاوه بر داشتن بازده و توان بالا، از مزایای دیگری نیز مانند انعطاف پذیری، راه انداز سریع، مناسب بودن برای تامین بار پایه و عملکرد دوره ای و بازده بالا در محدود گسترده ای از تغییرات بار برخوردار است. در نیروگاههای ترکیبی امکان استفاده از زغال سنگ، سوختهای سنتزی و انواع دیگر سوختها وجود دارد
عیب بارز چرخه ترکیبی، پیچیدگی آن است، زیرا اساساً در چرخه ترکیبی از دو نوع تکنولوژی متفاوت استفاده می شود.
ایده چرخ ترکیبی یک ایده تازه نیست ودر اوایل این قرن پیشنهاد شد. اما در سال ۱۹۵۰ بود که اولین نیروگاه ترکیبی ساخته شد. بعداز آن تاریخ تعداد نیروگاههای ترکیبی نصف شده، به ویژه در دهه ۱۹۷۰، به سرعت افزایش یافت، تخمین زده می شود که تا انتهای دهه ۱۹۷۰ در حدود ۱۰۰ واحد نیرواه ترکیبی با ظرفیت که MW 150000در سراسر جهان ساخته شود.
چرخه های ترکیبی به صورت های متعددی پیشنهاد شده اند که مهمترین آنها عبارتند از:
۱) دیگ بازیافت گرما با احتراق اضافی یا بدون آن
۲) دیگ بازیافت گرما مجهز به بازیابی و یا گرمایش آب تغذیه
۳) دیگ بازیافت گرما با فشار بخارچندگانه
۴) چرخه بسته توربین گازی با گرمایش آب تغذیه در چرخه بخار
طراحی نیروگاه سیکل ترکیبی
در نیروگاههای حرارتی آب به عنوان واسطه فعال عمل می کند. بخار آب با فشار بالا به قطعات محکم و بزرگ نیاز دارد. همچنین بخار آب با فشار بالا به آلیاژهای گران قیمت احتیاج دارد که از فلزاتی مانند نیکل یا کبالت ساخته شده بجای اینکه از فولاد ارزان قیمت ساخته شود. این آلیاژها درجه حرارت بخار آب را تا ۶۵۵ درجه سانتی گراد محدود می کنند در حالیکه درجه حرارت پائین دستگاه بخار در نقطه جوش تنظیم می شود. با وجود این شرایط، سیستم بخار بین ۳۵ تا ۴۲ درصد راندمان بیشتری خواهد داشت.
یک سیکل توربین گازی باز دارای کمپرسور، سیستم احتراق و توربین است. در توربین های گازی مقدار فلزی که باید حرارت زیاد و فشار بالا را تحمل کند قابل توجه نیست و می توان از مواد
ارزان قیمت تر استفاده کرد. در این نوع سیکل حرارت ورودی به توربین (حرارت احتراق) نسبتاً زیاد است (۹۰۰ تا ۱۴۰۰ درجه سانتی گراد). حرارت خروجی گاز دودکش نیز زیاد است (۴۵۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی گراد). بنابراین این حرارت برای تامین گرمای سیکل دوم که از بخار آب به عنوان سیال فعال (سیکل رنکاین) استفاده می کند به اندازه کافی زیاد است.
در نیروگاه سیکل ترکیبی، حرارت گاز خروجی توربین برای تولید بخار اب با عبور از طریق ژنراتور بخار بازیافت حرارت (HRSG) با حرارت بخار آب بین ۴۲۰ و ۵۸۰ درجه سانتی گراد استفاده می شود. کندانسور سیکل رنکاین معمولاً به وسیله آب دریاچه، رودخانه، دریا یا برج های خنک کننده خنک می شود. این درجه حرارت می تواند به اندازه ۱۵ درجه سانتی گراد باشد.
راندمان نیروگاههای دارای توربین گازی سیکل ترکیبی
با ترکیب سیکل های گازی و بخار به درجه حرارت های زیاد ورودی و درجه حرارت کم خروجی می توان دست یافت. به دلیل اینکه این سیکل ها توسط یک منبع سوخت تغذیه می شوند راندمان آنها افزایش می یابد. بنابراین یک نیروگاه سیکل ترکیبی دارای یک سیکل ترمودینامیک است که بین درجه حرارت احتراق بالای توربین گازی و درجه حرارت تلف شده از کندانسورهای سیکل بخار عمل می کند. در صورتی که نیروگاه سیکل ترکیبی فقط برق تولید کند، راندمان آن تا ۶۰ درصد خواهد رسید و در صورتی که تولید برق همراه با مصرف حرارت باشد، راندمان آن تا ۸۵ درصد افزایش خواهد یافت.
احتراق تکمیلی و خنک کردن تیغه های توربین
به منظور افزایش مقدار بخار آب یا درجه حرارت بخار آب تولید شده ژنراتور بخار بازیافت حرارت را با احتراق تکمیلی بعد از توربین گازی می توان طراحی کرد. بدون احتراق تکمیلی راندمان سیکل ترکیبی بالاتر است. ولی احتراق تکمیلی به نیروگاه امکان پاسخ به نوسانات بار الکتریکی را خواهد داد. غالباً در طراحی توربین های گازی بخشی از جریان هوای فشرده از کنار مشعل می گذرد که برای خنک کردن تیغه های توربین استفاده می شود.
سوخت نیروگاههای سیکل ترکیبی
نیروگاههای سیکل ترکیبی معمولاً از گاز طبیعی استفاده می کنند، اگرچه از سوخت های دیگری مانند گاز مصنوعی نیز در این نیروگاهها استفاده می شود. سوخت های مکمل که در نیروگاههای سیکل ترکیبی مصرف می شوند عبارتند از گاز طبیعی، ذغال سنگ و غیره. نیروگاههای سیکل ترکیبی خورشیدی هم اکنون در الجزیره و مراکش در دست ساخت می باشد.
بر اساس نحوه استفاده از گاز خروجی ، نیروگاههای سیکل ترکیبی به سه دسته تقسیم بندی می شوند .
۱- نیروگاههای سیکل ترکیبی بدون مشعل
در این نوع ، دود خروجی از اگزوز توربین گاز که حجم بالا و دمای زیادی ( دمای گاز خروجی در بار اسمی در حدود ۵۰۰ درجه سانتی گراد است ) دارد به بویلری هدایت می شود و به جای مشعل و سوخت در واحدهای بخاری ، جهت تولید حرارت به کار می رود. بخار تولید شده نیز توربین بخار را به چرخش در می آورد. این امر باعث بالا رفتن راندمان مجموعه نیروگاهی می گردد ، ضمن آنکه هزینه های سرمایه گذاری به ازای هر کیلو وات تا حد قابل ملاحظه ای کاهش پیدا می کند . این مجموعه برای تولید برق پایه استفاده می شود و کارآیی آن در صورتی که فقط برای تولید برق به کار رود تا ۵۰ درصد هم بالا می رود .
در مناطق سردسیر با بکارگیری توربین بخار با فشار خروجی زیاد (Back pressure) به جای کندانسور و برج خنک کن در تامین آب گرم و بخار مصرفی گرمایش مناطق شهری و صنعتی نیز استفاده می شود که در این صورت راندمان تا ۸۰ درصد هم افزایش می یابد.
۲- نیروگاههای سیکل ترکیبی با سوخت اضافی ( مشعل )
در نیروگاههای سیکل ترکیبی بدون مشعل ، کارکرد بخش بخار وابستگی کامل به کارکرد توربین گاز دارد . در مواردی که نیاز به کارکرد دائمی بخش بخار وجود دارد با تعبیه مشعل در بویلر ، به گونه ای که در صورت توقف بخش گاز کارکرد قسمت بخار با اشکال مواجه نگردد ، عملکرد مستقل این دو بخش تامین می شود و بدین ترتیب ، این نوع نیروگاههای سیکل ترکیبی شکل گرفته اند .
این نوع سیکل ترکیبی عموماٌ به منظور بالا بردن قدرت و جلوگیری از نوسانات قدرت توربین بخار با تغییر بار توربین گاز به کار گرفته می شود . امکان کارکرد واحد بخار در نقطه کار مناسب تر با تعبیه مشعل ساده ، به کارگیری سوخت مناسب و استفاده از گاز داغ خروجی توربین گاز به عنوان هوای دم عملی است . قدرت واحد گاز و واحد بخار در حداکثر بار سیستم مساوی است . راندمان این نوع سیکل ترکیبی از واحد بخاری ساده بیشتر و از سیکل ترکیبی بدون مشعل کمتر می باشد . این نوع واحد ها غالباً در مواردی که علاوه بر تامین انرژی الکتریکی ، تامین آب مصرفی و یا بخار مورد نیاز واحدهای صنعتی نیز مد نظر باشد ، به کار می رود .
۳- نیروگاههای سیکل ترکیبی جهت تامین هوای دم کوره بویلر
این نوع سیکل ترکیبی مشابهت زیادی با توربین بخار معمولی دارد با این تفاوت که در نیروگاه بخاری ساده از سیستم پیش گرم کن هوا و فن تامین کننده هوای دم که خود مصرف کننده انرژی است استفاده می گردد . لیکن در این گونه سیکل ترکیبی،سیستم گرمایش و فن دمنده هوای احتراق کوره را توربین گاز بر عهده گرفته است . بدین ترتیب راندمان واحد بخاری ساده با جانشین کردن سیستم تامین هوای دم با توربین گاز ، بطور نسبی بهبود می یابد.
معمولا این نوع سیکل ترکیبی در نیروگاههای بخاری بزرگ که سوخت آن ذغال سنگ و یا مازوت می باشد ، به کار می رود . قدرت تولیدی توربین گاز در این نوع سیکل حداکثر ۲۰ درصد قدرت تولید کل نیروگاه است.
معرفی نیروگاه شهید رجایی
نیروگاه سیکل ترکیبی شهید رجایی (قزوین، در کیلومتر ۲۵ آزادراه قزوین-کرج)، یکی از نیروگاه های ایران که شامل نیروگاه بخار و سیکل ترکیبی با مجموع ظرفیت تولید ۲۰۴۲ مگاوات است. نیروگاه بخار شامل ۴ واحد ۲۵۰ مگاواتی با ظرفیت تولید ۱۰۰۰ مگاوات ساخت شرکت میتسوبیشی است و نیروگاه سیکل ترکیبی شامل ۶ واحد گازی ۱۲۳٫۴ مگاواتی ساخت GEC آلستوم و ۳ واحد بخار ۱۰۰٫۶ مگاواتی ساخت زیمنس، در زمینی به مساحت ۳۴۳ هکتار است.
عملیات اجرایی ساخت نیروگاه بخار شهید رجایی از سال ۱۳۶۲ شروع شد. ابتدا نیروگاه شامل ۴ واحد ۲۵۰ مگاواتی بود که اولین واحد آن در آبان ۱۳۷۱ به بهره برداری رسید و ۳ واحد دیگر هر کدام به فاصله ۶ ماه در مدار قرار گرفتند. واحدهای گازیِ نیروگاه سیکل ترکیبی در فاصله مرداد ۱۳۷۳ تا تیر ۱۳۷۴ راه اندازی شدند و واحدهای بخش بخارِ نیروگاه سیکل ترکیبی در فاصله خرداد تا بهمن ۱۳۸۰ به شبکه سراسری متصل شدند.
نیروگاه بخار
بویلر ساخت شرکت IHI ژاپن است که از نوع جریان طبیعی، درام دار، کوره تحت فشار و یک مرحله ری هیت است. دمای بخار خروجی بویلر ۵۴۰ درجه سانتی گراد با ظرفیت تولید بخار ۸۴۰ تن در ساعت است. سوخت اصلی گاز طبیعی و سوخت پشتیبان مازوت است.
توربین ساخت شرکت MHI ژاپن است که از نوع عکس العملی، فشار ثابت، سه مرحله ای و دارای سیستم بای پس است.
ژنراتور ساخت شرکت MHI ژاپن است که با ظرفیت ۳۱۲٫۵ مگاولت آمپر با ولتاژ ۱۹ کیلوولت با سیستم خنک کن هیدروژن است.
برج خنک کننده ساخت شرکت EGI مجارستان است که از نوع خشک (هلر)، سازه فلزی، دارای پیک کولر با ارتفاع ۱۵۰ متر است که آب آن از ۷ حلقه چاه تامین می شود.
پست برق این نیروگاه ۴۰۰ کیلوولت با سیتم ۱٫۵ کلیدی است.
نیروگاه سیکل ترکیبی
توربین گاز و کمپرسور ساخت شرکت جنرال الکتریک است. کمپرسور از نوع ۱۷ مرحله ای با دمای ۳۶۰ درجه سانتی گراد است. توربین گاز ۳ مرحله ای همراه با ۱۴ اتاق احتراق با نازل سوخت است. سوخت اصلی گاز طبیعی و سوخت پشتیبان نفت گاز (گازوئیل) است.
بویلر بازیاب ساخت شرکت FOSTER WHEELER است که از نوع درام دار و بدون شعله است. دمای بخار در توربین IP (فشار متوسط) ۲۳۰ درجه سانتی گراد و در توربین HP (فشار بالا) ۵۴۰ درجه سانتی گراد است.
ژنراتور واحد گاز ساخت آلستوم است که با ظرفیت ۱۵۴ مگاولت آمپر با ولتاژ ۱۳٫۸ کیلوولت با سیستم خنک کن هوا است.
توربین بخار ساخت زیمنس است که از نوع عکس العملی، دو مرحله ای و دارای سیستم بای پس است.
ژنراتور واحد بخار ساخت زیمنس است که با ظرفیت ۱۲۵ مگاولت آمپر با ولتاژ ۱۰٫۵ کیلوولت با سیستم خنک کن هوا است.
برج خنک کننده از نوع خشک (هلر)، سازه بتونی، دارای پیک کولر با ارتفاع ۱۰ متر است.
پست برق این نیروگاه ۴۰۰ کیلوولت با سیتم ۱٫۵ کلیدی است.
بخش شیمی در نیروگاه شهید رجایی
این بخش شامل 7 واحد است که در این گزارش در مورد آزمایشگاه،تصفیه خانه و cppصحبت خواهیم کرد:
1-تصفیه خانه
2-آزمایشگاه
3-آزمایشگاه شیفت
4-واحد رنگ و پوشش
5-واحد cpp
۶-واحد ETP
۷-هیدروژن سازی
آزمایشگاه:
مهمترین وظیفه بخش شیمی در آزمایشگاه کنترل شیمیایی آب در نیروگاه به منظور حفاظت از تجهیزات در برابر عوامل تخریب کننده و بالا بردن عمر نیروگاه است.
برای روشن تر شدن موضوع ابتدا به تعریف کنترل شیمیایی آب و چگونگی آن می پردازیم
عامل اصلی در نیروگاه های دارای توربین بخار چه فسیلی که با سوخت آلی کار می کنند و چه اتمی که با سوخت هسته ای کار می کنند بخار آب است.
بنابراین مشخصات و شرایطی که برای بخار ورودی به توربین درنظر گرفته می شود شامل پارامتر های (فشار و دما)و چگونگی کیفیت آن (ناخالصی های داخل بخار) می گردد.
توربین ها از نظر پارامتر های اولیه به توربین های فشار متوسط(30تا70بار) توربین های دارای فشارقوی (90تا 130بار)توربین های دارای فشار بسیارقوی(130تا185بار)و توربین های دارای فشار بسیار بحرانی(240تا300بار) تقسیم بندی می شوند.
بویلر ها نیز که جهت تولید بخار مورد نیاز برای توربین در نظر گرفته شده اند به همان ترتیب فوق تقسیم بندی میشوند. بدیهی است که برای تولید بخار نیاز به آب خالص می باشد.نظر به اینکه در کیفیت لازمه بخار مشخصات و شرایط معینه ای وجود دارد لذا رابطه معینی بین بخار و آب به وجود می آید و به همین دلیل کیفیت آب تغذیه دیگهای بخار دقیقا کنترل می شود.آب طبیعی هر منبعی را نمی توان به صورت خام برای تغذیه دیگ های بخار نیروگاه های حرارتی مورد استفاده قرار داد زیرا غلظت ناخالصیهای درون آن در داخل دیگ ده ها هزار برابر افزایش پیدا می کند.بنابراین آب طبیعی برای تهیه آب مورد استفاده باید قبلا تحت تصفیه قرار بگیرد.
تغییر دما و فشارآب که همراه با تغییرات خواص فیزیکی و شیمیایی بخار آب می باشد باعث بروز مسائلی ناشی از ناخالصیها در قسمتهای مختلف مسیر لوله های بخار و آب نیروگاه حرارتی میشود.اگرچنانچه در سیکل گردشی آب و بخار هیچگونه ناخالصی وجود نداشته باشد درکار توربین های بخار نیروگاه هم مشکلی بوجود نخواهد آمد و مشکلات مربوط به تشکیل رسوبات سخت بر روی سطوح در تماس با آب و بخار یعنی رسوبات دارای املاح کلسیم، منیزیم و اسیدسیلیسیک وجود نخواهد داشت.بطوری که از تجربیات بهره برداری از نیروگاه های حرارتی مشهود است رسوبات نمکی به مقدار زیاد یا کم در سطوح گرمایی دیگ های بخار و در لوله های سوپر هیتر و روی پره های توربین و همچنین روی لوله های کندانسور ها از سمت آب خنک کننده به وجود می آیند.رسوبات اسیدسیلیسیک که به مشکل برطرف میشوند عمدتا در قسمت محوری توربین ها مشاهده می گردند .درصورت عدم وجود ناخالصی هایی مانند اکسیژن و دی اکسید کربن تشکیل رسوبات اکسیدی آهن و مس کاهش می یابد چنین رسوباتی در دیگ های بخار سوپرهیترها گرم کننده های فشار قوی و سایر دستگاه های تبادل حرارتی مشاهده میشود.تشکیل رسوبات در لوله های آب و بخار نیروگاه های حرارتی تاثیر منفی بر روی تجهیزات اصلی و کمکی بجای می گذارد. صرف نظر از ترکیب شیمیایی و ساختار رسوبات مختلف آنها دارای ضریب انتقال حرارت کمتری نسبت به فلزات می باشند. در صورت آلودگی سطوح انتقال حرارت بوسیله ناخالصیها ضریب انتقال حرارت کاهش یافته زبری جداره ها افزایش می یابد مقاطع عبوری کوچک میشوند و درنتیجه تلفات سایشی افزایش پیدا می کنند.تمامی اینها درشرایط درجات حرارتی نسبتا زیاد محیط کاری مثلا در گرمکن های بازیافتی اکونومایزرهای دیگ بخار کندانسور های توربین و غیره در راندمان کاری تجهیزلت تاثیر بجای می گذارند.در چنین شرایطی در لوله های سوپرهیتر بخار تشکیل لایه اکسید آهن تشدید میشود که به طور اجتناب ناپذیر باعث نازک شدن جداره لوله هاو پارگی انها میگردد.جداره لوله های واتروال نرم میشود و درنتیجه تحت فشار محیط کاری تغییر شکل می یابد و خلاصه روی لوله ها برجستگی های باد کرده بوجود می آید که به مرور زمان بزرگتر میشود و ضخامت لوله ها کم میشود و سپس پارگی فلز حاصل میشود.
در موقع اتفاق حوادث فوق باید دیگ بخار را به صورت اضطراری متوقف و تعمیر کرد معایب خوردگی فلزدر تحت محیط کاری نیز مضاعف بر خرابیهای فوق میباشد.برای متوقف ساختن خنک کردن برطرف ساختن قسمت معیوب انجام تعمیرات و راه اندازی مجدد دیگ بخار نیاز به وقت قابل ملاحظه ای است هر قدر که قدرت تولیدی واحد بیشتر باشد به همان نسبت توقف خارج از برنامه ای آن زیان اقتصادی بیشتری را در بردارد برای اینکه از توقف های اضطراری دیگ های بخار بنا به دلایل فوق جلوگیری شود بدیهی است شرایطی را باید بوجود آورد که هم باعث جلوگیری از تشکیل رسوبات و هم جلوگیری از خوردگی فلزات شود بنابراین برای ایجاد چنین شرایطی نیاز به(( کنترل شیمیایی)) آب دیگ بخار است.
وجود یک سری ناخالصیها در بخار و درآ ب مانند گازهای حل شده نیترات ها و نیتریت ها که در رابطه با تشکیل رسوب در دیگ های بخار توربین ها نقشی ندارند مطلوب نمی باشدزیرا باعث خوردگی فلزات در تماس با محیط کاری و تشدید آنها می شود.جلوگیری از تخریب های ناشی از خوردگی تجهیزات کاهش میزان آلودگی بخار وآب بوسیله مواد حاصله از خوردگی کاهش رسوبات دارای اکسید فلزات در دیگ های بخار وتوربین ها مسائلی هستند که مربوط به کنترل شیمیایی آب تمامی نیروگاه ها میگردند.بدین ترتیب همه ی این اقدامات به منظور تامین بهره برداری مداوم و مطمئن از واحد می باشد که مشخص نمودن مسائل عمومی مربوط به کنترل شیمیایی آب در نیروگاه های حرارتی لازمه آن می باشد.شرایط و مشخصات مورد نیاز برای کنترل شیمیایی آب نیروگاه های حرارتی جهت محدود کردن ناخالصیهای مختلف در بخار وآب سیکل اصلی نیروگاه و سیستم های خنک کننده کندانسور های توربین در نظر گرفته میشود که بدین جهت دستوالعمل های لازم برای کیفیت بخار ورودی به توربین آب کندانسه آب افزودنی آب تغذیه و آب دیگ های بخار مقرر میگردد.
انواع روش های کنترل شیمیایی
خوردگی یا خوره صنعت یک پدیده مستمر و ویرانگر است و یکی از بخش هایی که خوردگی و روش های کنترل در آن از اهمیت بسیار ویژه ای برخوردار است، دیگ های بخار است که در صنایع از قبیل نیروگاه ها، پتروشیمی ها و … بدان وابستگی حیاتی دارند. تزریق مواد شیمیایی که به سیکل آب و بخار باعث به حداقل رساندن عوارض نامطلوب از قبیل خوردگی و رسوب گذاری در لوله های انتقال سیال است. امروزه در کشور ما برای کنترل شیمیایی دیگ های بخار اغلب از روش های قدیمی استفاده شده و مواد مورد مصرف از قبیل آمونیاک، سود، هیدرازین، دی و تری سدیم فسفات و … است که مشکلات ناشی از کاربرد این مواد بر کارشناسان امر پوشیده نیست.
انواع روش های شیمیایی در نیروگاه ها
همان طوری که می دانیم بویلر یکی از مهمترین و در ضمن آسیب پذیرترین قسمت های نیروگاه است که وظیفه تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی حرارتی و انتقال این انرژی به سیال عامل را دارد بدین منظور کنترل شیمیایی بویلر به خاطر جلوگیری از تشکیل رسوب روی سطوح تبادل حرارت و خوردگی در تجهیزات سیکل حرارتی از اهمیت به سزایی برخوردار است که در ذیل به انواع روش های کنترل شیمیایی پرداخته می شود.
1 – روش کنترل شیمیایی فرّار(AVT)
(AVT: ALL Volatile treatment)
در این روش از آمونیاک برای کنترل PH آب تغذیه استفاده کرده و با بالا بردن قلیائیت آب تغذیه، PH محیط را به 2/9 -8/8 رسانده که در این وضعیت خوردگی فولاد حداقل می شود و برای تامین PH ذکر شده از دی سدیک و تری سدیک فسفات استفاده می شود که حدود میزان تزریق بایستی بر اساس فشار دیگ های بخار باشد زیرا در اثر افزایش میزان تعیین شده فسفات در درام، پدیده انتقال املاح حادث شده و وجود ناخالصی در فاز بخار بر روی پره های توربین نشست کرده و سبب خوردگی فلزی و ایجاد لرزش یاتاقان ها و نیز لنگی روتور توربین می شود. جهت حذف اکسیژن محلول از هیدروژن به عنوان اکسیژن گیر استفاده می کنند بخش اعظمی از اکسیژن محلول در آب تغدیه توسط هیدرازین از محیط خارج و بقیه صرف تقویت لایه محافظ خوردگی، اکسید مغناطیسی آهن (Fe3O4) می شود.
در روش AVT بایستی ضخامت لایه مغناطیسی (Fe3O4) در طی دوران بهره برداری اضافه شده و به مرور باعث کم شدن انتقال حرارت می شود بر اساس توصیه های پیمانکاران سازنده دیگ های بخار برای انتقال حرارت بهتر و جلوگیری بیش از حد گرم شدن لوله ها هر چند مدت نیاز به از بین بردن لایه و تشکیل دوباره آن خواهد بود.
2- روش کنترل شیمیایی خنثی (NWT)
(NWT: Neutral water treatment)
در روش (NWT) بایستی درجه خلوص اب تغذیه خیلی بالا بوده ( کمتر از cm / 2/0 ) و جهت ایجاد لایه محافظ خوردگی، اکسیژن به سیستم تزریق می کنند با تزریق اکسیژن لایه محافظ از نوع هماتیت (Fe3O3) تشکیل می شود، مکانیسم عمل بدین صورت است که اکسیژن اضافی با (Fe3O4) ترکیب و به لایه محافظ جدید (Fe3O3) تبدیل می شود.
قدرت پوشانندگی لایه هماتیت کمتر از اکسید مغناطیسی آهن بوده در نتیجه مشکل انتقال حرارت آن نسبت به رژیم AVT کمتر است از این رو تناوب دوره های اسیدشوئی دیگ های بخار نیز کمتر است در این روش PH در محدود 5/7 – 5/6 کنترل می شود و اکسیژن محلول در محدوده 200-20 PPb حفظ می شود. در این روش از هوازدا در بهره برداری استفاده نمی شود. در روش NWT چون PH در محدوده ذکر شده کنترل می شود لذا PH پایین باعث خوردگی آلیاژهای فولاد می شود.
3- روش کنترل شیمیایی مخلوط (CWT)
(CWT:Combined water treatment)
روش (CWT) در واقع مخلوطی از دو روش قبلی است. این روش جهت جلوگیری از اشکالات پیش آمده در روش های کنترل شیمیایی (NWT) و (AVT) بوده در این روش با افزودن آمونیاک به آب تغذیه، PH را در محدوده 5/8 – 8 رسانیده و تزریق اکسیژن به سیستم همانند روش (NWT) است. درجه خلوص آب دیگ بخار در این روش (CWT) بالا بوده و استفاده از آب دارای کنداکتیویته کمتر از (cm / 2/0 ) و اکسیژن مورد نیاز آب تغذیه بین200-20 PPb ضرورت دارد. در ذیل به مزایای روش CWT اشاره می شود:
کنترل خوردگی سیستم های تولید بخار و دستگاه های وابسته به آنها در حین عملیات از هر نظر ضروری و لازم است، زیرا در غیر این صورت مشکلاتی نظیر خوردگی لوله های دیگ بخار، تعمیرات، تعویض و خارج شدن واحد از کار را همراه داشته که برگرداندن سیستم به حالت عملیاتی مستلزم صرف هزینه های گزاف خواهد بود. هدف از تزریق مواد شیمیایی (کنترل شیمیایی) به سیکل گردشی آب و بخار، ایجاد لایه محافظ پایدار به منظور به حداقل رساندن عوارض نامطلوب از قبیل خوردگی و رسوب گذاری در لوله های انتقال سیال است برای رسیدن به اهداف فوق مقادیر کنترل شده ای از مواد شیمیایی را در نقاط مشخص به سیستم تزریق می کنند. برای نمونه و در یک نیروگاه برای نیل به یک کنترل شیمیایی مناسب و مطمئن در بویلر، محتاج دقت فراوان بر نحوه و اجرای کنترل قبل از بویلر، در بخش های مختلف داخلی بویلر، بخار، کندانسیت و تمامی سیکل آب و بخار هستیم. این بدان معنی است که چنانچه در کنترل هر یک از بخش ها مشکلی موجود باشد، هر اندازه که بقیه سیکل را هم به خوبی کنترل کرده باشیم باز هم مطمئناً نمی توانیم سیستم را به سلامت بهره برداری کنیم، خوردگی های مکرر و مختلف و سرعت مکانیسم های متفاوت مخصوصاً در آب تغذیه اکونامایزر، هیترها فشار قوی و ضعیف و نیز رسوبات آلودگی ها در بخش های مختلف بویلر و پس از بویلر عموماً باعث کاهش انتقال حرارت، کاهش راندمان بویلر و توربین، کاهش عمر قطعات و تجهیزات، افزایش زمان و هزینه تعمیرات و خروج واحدها، افزایش سوخت به نسبت بخار تولیدی، افزایش مصرف آب تغذیه و بلودان شده و نیز موجب افزایش آلودگی های زیست محیطی و … می شود. روش کنترل شیمیایی مخلوط (CWT) روشی نوین برای کنترل کیفیت شیمیایی آب و بخار در سیکل نیروگاه های بخاری و ترکیبی است که نسبت به سیستم های پیشین دارای مزایایی از جمله کاهش نرخ خوردگی، تشکیل رسوب کمتر، حذف و کاهش مصرف مواد شیمیایی و آب مقطر و …. را دارا بوده لذا آلودگی زیست محیطی را به همراه دارد. این روش در سال های اخیر در کشورهای پیشرفته به کار رفته و موجبات رضایت بهره برداران را فراهم کرده است.
روش مذکور در بیش از 60 درصد بویلرهای کشورهای صنعتی استفاده شده و از سال 1988 وارد استاندارد VGB و از سال 1989 وارد استاندارد JIS شد.
روش کنترل شیمیایی CWT برای اولین بار در سال 1990 در نیروگاه حرارتی Chubu در کشور ژاپن انجام شد و در ایران برای اولین بار در بویلر نیروگاه حرارتی شهید رجایی در سال 1370 با همکاری کارشناسان شرکت میتسوبیشی (MHI) اجرا شده بود و بر اساس تجربیات حاصل از انجام این روش کنترل شیمیایی طی 13 سال در نیروگاه بخار، برای اولین بار در نیروگاه های سیکل ترکیبی کشور در سال 1383 تغییر روش کنترل شیمیایی AVT به CWT در بویلر نیروگاه سیکل ترکیبی شهید رجایی توسط کارشناسان و تکنسین های شیمی این نیروگاه انجام شد.
1- تغییر لایه محافظ اکسید مغناطیسی آهن (Fe3O4) به لایه محافظ هماتیت (Fe3O3) و کاهش میزان انحلال آهن است مطابق فرمول و شکل ذیل:
تشکیل لایه اکسید مغناطیسی در رژیم AVT (در نبود اکسیژن)
تشکیل لایه هماتیت (Fe3O3) در رژیم CWT (با وجود اکسیژن)
2- کاهش میزان انحلال آلومینیوم در برج های خنک کن خشک طبق شکل ذیل:
3- کاهش هزینه های مواد شیمیایی:
چون در این روش از هیدرازین و فسفات استفاده نمی شود و از آمونیاک به مقدار کمی استفاده می شود لذا باعث کاهش هزینه مواد شیمیایی می شود.
4- افزایش زمان کارکرد ستون های رزینی در سیستم پایش آب چگالنده (CPP):
در این روش مدت زمان کارکرد ستون های رزینی به دلیل تزریق محدود آمونیاک در سیستم آب چگالنده افزایش یافته لذا تعداد احیاء رزین های مبادله کننده یونی نسبت به روش کنترل شیمیایی AVT کاهش می یابد این امر باعث کاهش مصرف اسید سولفوریک و سود می شود.
5- کاهش دفعات عملیات اسیدشویی:
دفعات اسیدشویی به لحاظ رشد کمتر لایه اکسیدی هماتیت نسبت به لایه اکسید مغناطیسی در طول بهره برداری از دیگ های بخار بر روی سطوح داخلی آن، باعث کاهش تعداد دفعات مورد نیاز اسیدشویی در روش CWT نسبت به AVT می شود که در نمودار 1 نشان داده شده است.
6- عدم تشکیل لایه موجدار:
در روش CWT به دلیل تشکیل لایه یکنواخت هماتیت، لایه های موجدار در سطوح داخلی لوله ها تشکیل نمی شود که این امر سبب کاهش مقاومت مسیر جریان آب می شود و در نهایت موجب صرفه جویی در مصرف توان الکتریکی می شود زیرا در روش AVT به دلیل تشکیل لایه های موجدار جهت رسیدن به فشار مشخص (P2) نسبت به روش CWT فشار بیشتری مورد نیاز است.
7- زیست محیطی:
در روش CWT با حذف هیدرازین و فسفات و مصرف کم آمونیاک مواد آلاینده کمتری در پساب صنعتی وجود دارد.
در جدول 1 به مقایسه کلی روش های کنترل شیمیایی CWT,AVT,NWT را نسبت به هم نشان می دهد.
4- کنترل کیفیت آب:
کنترل کیفیت آب در نیروگاه ها از اهمیت زیادی برخوردار است از مواد شیمیایی برای کنترل آب در بهره برداری عادی از واحدهای مولد برق استفاده می شود که جدول ذیل انواع مواد شیمیایی و علت استفاده از آن آمده است.
ضمناً تزریق مواد شیمیایی در سیکل آب بخار بایستی در محل های تعیین شده انجام شود شکل 5 محل های تزریق مواد را در روش های کنترل شیمیایی AVT و CWT نشان می دهد.
در جداول 3 و 4 مقایسه بین پارامترهای شیمیایی در کنترل های شیمیایی CWT,AVT,NWT و پارامترهای شیمیایی را در بهره برداری نرمال در روش CWT را نشان می دهد.
در جداول 3 و 4 مقایسه بین پارامترهای شیمیایی در کنترل های شیمیایی CWT,AVT,NWT و پارامترهای شیمیایی را در بهره برداری نرمال در روش CWT را نشان می دهد.
5- اقدامات اجرایی رژیم کنترل شیمیایی از AVT به CWT در نیروگاه سیکل ترکیبی
با توجه به مزایای روش CWT و تجربه انجام و بهره برداری از این روش در نیروگاه حرارتی شهید رجایی برای اولین بار در سطح نیروگاه های کشور، قسمت شیمی نیروگاه شهید رجایی اقدام به تغییر روش کنترل شیمیایی از AVT به CWT در بویلرهای نیروگاه سیکل ترکیبی کرده است.
پس از اجرای پروژه تغییر رژیم شیمیایی در بویلرهای نیروگاه سیکل ترکیبی نتایج ذیل حاصل شد:
1- کاهش میزان آهن محلول در سیکل آب گردشی و تشکیل لایه هماتیت (Fe3O3) و به دلیل تشکیل لایه (Fe3O3) تعداد دفعات مورد نیاز اسیدشویی نسبت به روش AVT کمتر است.
2- کاهش هزینه مواد شیمیایی: که مقادیر صرفه جویی مواد و هزینه صرفه جویی به عمل آمده در جداول ذیل آمده است.
3- با حذف هیدرازین و فسفات و کاهش مصرف آمونیاک اجرای پروژه به لحاظ زیست محیطی حائز اهمیت است.
4- افزایش راندمان رزین های سیستم پالایش آب چگالنده (cpp) همانطوری که در جدول 11 مشاهده می شود زمان احیای رزین های سیستم پالایش آب چگالنده بعد از تغییر رژیم شیمیایی به CWT طولانی تر به نحوی که در واحد 2 و 3 به ترتیب 138240 و 164160 مترمکعب زمان کارکرد رزین ها افزایش یافته است. در نتیجه در مصرف اسیدسولفوریک، سود و آب مقطر که جهت احیاء رزین های مبادله کننده یونی استفاده می شود نسبت به روش AVT صرفه جویی شده است.
5- کاهش تعداد شستشوهای مربوط به فیلترهای ستونی: بعد از تغییر روش شیمیایی به CWT تعداد شستشوهای مربوط به فیلترهای ستونی (هر واحد 2 عدد فیلتر) واحد تصفیه خانه بین راهی کاهش یافته است.
6- کاهش میزان مصرف آب مقطر به خاطر بسته بودن بلودان های درام های IP و HP و ونت هوازدا و کاهش احیاء رزین ها و شستشوی فیلترهای ستونی، در جدول ذیل مقایسه میزان باز بودن شیر را در قبل و بعد از تغییر روش کنترل شیمیایی نشان می دهد.
7- کاهش کنداکتیویته آب:
با تغییر روش کنترل شیمیایی به CWT میزان کنداکتیویته آب به مراتب بهتر از روش کنترل شیمیایی AVT است.
8- کاهش میزان آلومینیوم محلول:
بعد از تغییر روش کنترل شیمیایی به CWT میزان آلومینیوم برج خنک کن اصلی به طور متوسط از 15ppb به 5ppb تقلیل یافته است.
8- نتیجه گیری
کاهش رسوبات تشکیل شده و روئین کردن سطوح فلزی برای کاهش مقاومت حرارتی یا ممانعت از خوردگی یک مسئله مهم در نیروگاه های حرارتی است. اغلب محصولات خوردگی در واحدهای تولید نیرو در سیستم آب تغذیه بویلر ایجاد می شود. سپس این محصولات وارد بویلر، سوپر هیتر و توربین بخار شده و باعث بروز خوردگی و کاهش کارآیی دیگر تجهیزات می شود. به همین منظور روش های کنترل شیمیایی برای درمان آب تغذیه به کار گرفته می شود.
روش کنترل شیمیایی مخلوط cwt با توجه به مزایایی که نسبت به سایر روش ها دارد و با توجه به نتایج مفید به دست آمده در بویلرهای نیروگاه سیکل ترکیبی شهید رجایی (بخش نتایج) پیشنهاد می شود در سایر نیروگاه ها از جمله نیروگاه های جدیدالاحداث این روش کنترل شیمیایی انجام شود.
رزین های تعویض یونی
یک رزین تبادل یونی یک ماده ی پلیمری نامحلول است که حاوی یون های ناپایداری است که قادر به مبادله با یون ها در محیط اطراف بدون هیچ تغییر فیزیکی عمده ای در ساختار آن وجود دارد. آنها از دو نوع اساسی هستند، رزین های تعویض یونی آنیونی و کاتیونی. اصطلاح رزین های تبادل یون کاتیونی در حقیقت به پلیمرهای آنیونی اطلاق می شود که کاتیون ناپایدار موظف است که کاتیون با کاتیون های دیگر در محلول مبادله شود. به همین ترتیب، رزین های تبادل یون آنیونی، پلیمرهای کاتیونی به همراه یک آنیون ناپایدار هستند که آنیون قابل تعویض است.
سنتز رزین ها
تکنولوژی تبادل یونی امروز بر پایه ماتریس های پلیمر آلی است. دانه های تبادلی یونی کروی توسط پلیمریزاسیون سوسپانسیون استایرن با دی وینیل بنزن ساخته می شوند، تا به شکل ژل پلیمری نامحلول در آیند. مخلوط مونومرهایی به آنچه آغازگر پلیمریزاسیون رادیکالی است، افزوده شده است، درون یک ماده سوسپانسیون آبکی تحت شرایط طراحی شده برای گرفتن اندازه قطرات دلخواه، هم زده می شوند. برای تولید دانه های کروی جامد، که سپس با اسید سولفوریک غلیظ شده در دمای حدود °C 803 به منظور بدست آوردن رزین تبادل یونی کاتیونی، این مخلوط برای چندین ساعت گرم می شود. محصول نهایی یک پلی استیرن با پل های عرضی سولفونات است – تبادل یونی کاتیونی اسیدی قوی که به طور گسترده ای در بازار استفاده می شود. برای رزینی که در کوره خشک شده ظرفیت mmol gr-1 25/5 محاسبه شده است.
رزین های تبادل یونی آنیونی طی یک فرآیند دو مرحله ای سنتز می شوند. اول، کلرو متیل دار کردن جهت معرفی گروه کلرومتیل بکار برده می شود. مرحله دوم، آمین دار کردن است. هنگامی که از یک آمین ترتیبی مانند تری متیل آمین استفاده می شود، محصول یک ترکیب آمونیوم چهار عنصری بازی قوی است
این رزین معادل ماده آنیونی تبادل یونی کاتیونی سولفونیک است. ظرفیت یک رزین معمولی بازی قوی mmol gr-1 2/4 – 9/3 از رزین خشک است. استفاده از آمین نوع دوم، مانند دی متیل آمین یا دیگر آمین های چند عامله، رزین های بازی ضعیفی مختلفی می دهد.
دسته بندی رزین های تبادل یون
هر دو رزین های تبادل یون آنیونی و کاتیونی با گروه های عاملی قوی و ضعیف در دسترس هستند. گروه های عاملی قوی گونه های یونیزه شده ای هستند که یون ناپایدار یونیزه شده می تواند با یک یون در محلول جایگزین شود. بنابراین این رزین ها به سادگی یون ها را با نمک های محلول مبادله می کنند. از طرف دیگر، گروه های عاملی ضعیف خودشان غیر یونیزه می شوند و بنابراین توانایی بسیار کمی برای تبادل با نمک ها دارند. رزین های آنیونی با عامل های ضعیف، به راحتی آنیون ها را از محلول های اسیدی حذف می کنند، و رزین های اسیدی ضعیف به راحتی کلسیم و منیزیم را از محلول کربناتها و بی کربنات ها حذف می کنند.
رزین های قوی به سه دسته کلی تقسیم می شوند. شایع ترین آنها که با آن مواجه هستیم، رزین نوع 1 آنیون بازی قوی ( اغلب به اختصار SBA I خوانده می شود). دسته دوم که شایع است، رزین نوع 2 آنیون بازی قوی ( SBA II )، که یک باز ضعیف تر از نوع 1 است اما هنوز به اندازه کافی ضعیف نیست تا به عنوان یک رزین بازی ضعیف دسته بندی شود. دسته سوم، رزین آنیون بازی قوی نوع 3 ( SBA III )، در حقیقت حدواسطی بین این دو نوع می باشد، و، ترکیبی از ویژگی های مفید هر دو را نشان می دهد اگرچه هنوز به طور گسترده استفاده نشده است.
در سال های اخیر، تعدادی از رزین ها با گروه های عاملی خاصی به صورت تجاری تولید شده اند. این ها برای حذف یون های خاص برای کاربردهای خاصی طراحی شده اند. یک کاربرد خاص، استفاده از رزین پلی استیرن با یک گروه کیلیت کننده ی آمینوفسفونیک – این رزین، در فرم سدیم، به منظور حذف کلسیم و دیگر یون های دو ظرفیتی از آب نمک قبل از تولید سود سوزآور توسط فرآیند غشای سلولی استفاده می شود. یک رزین کاتیونی معمولی به طور کامل قادر نخواهد بود که این عناصر خاکی قلیایی را از محلول های غلیظ نمک حذف کند.
ویژگی های اساسی رزین تبادل یونی
صرف نظر از نوع رزین، پارامترهای اساسی وجود دارد که خصوصیت رزین های تبادل یونی را مشخص می کنند، و اینکه این رزین در کاربردهای خود چگونه عمل می کند را تعیین می کند.
رطوبت نگهداری
یک رزین تبادل یونی بوسیله آب متورم می شود، اما در آن حل نمی شود. میزان این تورم یک فاکتور هست که چگونگی عملکرد رزین در کاربردهای خاصی را کنترل می کند. یک رزین مقدار مشخصی از آب را بسته به گروه عاملی، فرم یونی و مقدار اتصال های عرضی جذب خواهد کرد. برای یک نوع رزین معین در یک فرم یونی معین، متورم شدن کاملا وابسته به میزان اتصال های عرضی است.
نگهداری رطوبت (حفظ رطوبت) به عنوان مقدار آب در تعادل با ماده رزین خشک تعریف شده است. این می تواند با خشک شدن در هوای گرم حذف شود، اما هنگامی که رزین در تماس با اب اضافی قرار می گیرد، دوباره جذب خواهد شد. مقدار حفظ رطوبت به سادگی بوسیله اندازه گیری وزن از دست رفته از یک رزین کاملا متورم در حال خشک شدن مشخص می شود، و رطوبت از دست رفته به عنوان درصد کلی وزن مرطوب بیان می شود.
اهمیت حفظ رطوبت در عملکرد یک رزین باید نسبتا واضح باشد. برای بکار انداختن رزین، یونها در محلول باید به تمامی سایت های فعال ساختار پلیمر دسترسی داشته باشند. درست همانند یون هایی که از این سایت ها باید قادر باشند از رزین عبور کرده و وارد محلول شوند. ساختار بیشتر باز ( یعنی حفظ رطوبت بالاتر )، ساده تر خواهد بود.
یون ناپایداری که به رزین متصل است روی ماهیت آب دوستی (هیدروفیلی) ساختار تاثیر گذاشته ، و بنابراین رطوبت را حفظ می کند. برای مثال، در یک مقدار معلومی از اتصالات عرضی، یک رزین کاتیونی اسیدی قوی در فرم سدیم ( یعنی روی ساختار به هر سایت اسید سولفونیک یک گروه Na+ متصل شده) حفظ رطوبت به طور قابل ملاحظه ای کمتر از همان رزین در فرم هیدروژنی خواهد بود. بنابراین، فرم یونی باید همراه با حفظ رطوبت بیان شود.
ظرفیت رزین
توانایی یک رزین تبادل یونی به مبادله یونه ها تابع تعداد گروه های فعالی است که در ظول فرآیند فعال سازی روی رزین قرار داده شده است. اصطلاح کلی برای این، ظرفیت رزین است، اما این را می توان به روش های مختلفی بیان و تعیین کرد.
ظرفیت وزن خشک این اندازه گیری نسبت سایت های فعال در ماده رزین خشک است، و به عنوان اکی والان های در هر کیلوگرم (یا میلی اکی والان در هر گرم، همانطور که بعضی از کارگرها ترجیح می دهند) بیان می شود. آن را براحتی بوسیله وزن کردن نمونه رزین خشک ، دوباره خیس کردن آن و به طور کامل جا به جا شدن یک یون از رزین که می تواند در محلول تیتر شود، تعیین می شود. این اکی والان های کلی روی رزین خشک را می دهد، و اندازه گیری مستقیم مقدار فعال سازی پلیمر بازی است. برای اکثر کاربردها، عدد بدست آمده هیچ اهمیتی ندارد، چون بجز در کاربردهای تخصصی ویژه، رزین به ندرت درحالت خشک مورد استفاده قرار می گیرد.
ظرفیت حجم کلی از آنجا که رزین ها به طور معمول به صورت خیس تامین شده و مورد استفاده قرار می گیرند (یعنی به طور کامل در آب متورم)، ظرفیت بر اساس حجم رزین مرطوب مفیدتر است. با این وجود، اندازه گیری حجم رزین مرطوب به همان دقت وزن رزین خشک، سخت تر است، اما اساسا روش آزمایش جدای از اندازه گیری حجم شناخته شده ای از رزین به جای وزن، همان روش است. داده ها به صورت اکی والان در هر لیتر (یا میلی اکی والان در هر میلی لیتر) بیان می شود.
هرچند ارزش آزمایش حالا می تواند به حجم رزین نصب شده در دستگاه تصفیه رزینی مربوط باشد، اما هنوز هم به طراح یا کاربر دستگاه زمانیکه واحد در حال انجام دادن عملیات است، حجم قابل دسترسی نخواهد گفت.
ظرفیت عملیاتی این پارامتر عملی واقعی است، اما متاسفانه آن را نمی توان بوسیله آزمایش آزمایشگاهی مستقیم تعیین کرد. از آنجاییکه ظرفیت عملیاتی یک رزین به عامل های زیادی، مانند ابعاد واحد، میزان و کیفیت جریان مایعی که تصفیه می شود، کیفیت مورد نیاز پسآب خروجی از واحد، مقدار عامل باز تولید و دمای عملیاتی،و غیره … بستگی دارد، این ظرفیت تنها می تواند از داده های به دست آمده از آزمایش های گسترده آزمایشگاهی یک نوع رزین تحت شرایط شبیه سازی شده محاسبه شود. این اطلاعات معمولا در بروشورهای ارائه شده توسط تولیدکنندگان رزین، داده می شود، و به تازگی تعدادی از این تولیدکنندگان، برنامه های کامپیوتری را در اختیار دارند تا این محاسبات بر روی داده های ذخیره شده درون نرم افزار را به سرعت انجام دهند.
رزین های پودری
استفاده از فرم های ریز تقسیم شده ی (پودر) رزین های تبادل یونی در اوایل دهه 1960 آغاز شد. پیش از آن، رزین های تبادل یونی مانند گرانول ها، یا ترجیحا دانه های کروی ساخته می شدند. دانه ها یا گرانول های تبادل یونی برای تصفیه مایعات، بیشتر آب، در بسته هایی در کف محل تصفیه استفاده می شوند. بنابراین، تبادل یونی، فرآیند تولید پودر، تبادل یونی و فیلتراسیون را به یک واحد عملیاتی متصل کرد.
اصول پایه
پودرهای اولیه بوسیله ترکیب شدن پودر رزین تبادل یونی آنیونی با پودر رزین تبادل یونی کاتیونی در یک ماده آبکی ساخته شدند. هر دو نوع رزین که مرطوب (60-40 % محتوای مرطوب) بودند با استفاده از تجهیزات پرزحمت مانند آسیاب چکش، پودر شدند. این فرآیند سنگ زنی منجر به توزیع اندازه ذرات، به طور معمول قطر از µm 200 تا 1 می شود. این توزیع ها در محدوده ای از µm 75 – 35 متمرکز بودند. بنابراین، ذرات تبادل یون پودری تقریبا 2 لگاریتم کمتر از رزین های تبادل یونی هستند
اندازه ذرات رزین های تبادل یونی پودری مهمترین عامل در تعیین عملکرد پیش- پودرها است. در این کاربرد، اندازه ذرات رزین روی ظرفیت تبادل یونی، بازده فیلتراسیون، حجم فیلتراسیون، و خصوصیات پودر ( یکپارچگی، یکنواختی، طول عمر) تاثیر می گذارد. اندازه ذرات روی سینتیک (سرعت واکنش) و بنابراین، روی ظرفیت بهره برداری برای رزین های تبادل یونی تاثیر می گذارد. به طور خاص، میزان تبادل و بهره برداری با قطر ذره نسبت معکوس دارند.
کاربردها
رزین ها کاربرد های مفید گسترده ای دارند. از جمله مهمترین آنها تمیز کردن بخار چگالیده؛ تصفیه ضایعات رادیواکتیویته با فعالیت کم؛ رنگ زدایی؛ پاک کردن و آبرسانی عصاره قند؛ شربت قند و الکل های پلی هیدراته؛ پاک سازی مایعات حاوی الکترولیت ها و کلوییدها؛ خالص سازی آنتی بیوتیک ها، ویتامین ها و داروهای دیگر؛ حذف مواد آلی سمی و مضر از آب های قابل شرب و صنعتی؛ بازیابی فلزات گرانبها؛ پیش تصفیه سیستم های آب با خلوص بالا؛ بازیابی پسماندهای کاتالیست از مخلوط واکنش؛ و حذف آثار اسیدها، بازها، و دیگر نمک ها از حلال های قطبی می باشند.
رزین های تبادل یونی به 4 دسته تقسیم می شوند:
1. رزین کاتیونی قوی
2. رزین های کاتیونی ضعیف
3. رزین های آنیونی قوی
4. رزین های آنیونی ضعیف
ویژگی های کلی رزین های تبادل یونی چیست؟
تمامی 4 دسته رزین های ذکر شده در مشخصاتی مشترک هستند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• رزین های تبادل یونی، ماتریس پلیمری حل نشدنی است.
• این رزین ها حاوی یون های ناپایدار هستند.
• یون های ناپایدار رزین عمل تبادل یون را انجام می دهد.
• دسته بندی ذکر شده در بالا بر اساس گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری می باشد.
رزین کاتیونی ضعیف چیست؟
رزین کاتیونی ضعیف تنها می تواند کاتیون های قلیاییت آب را جذب کند. درصورتی که نیاز به جذب کننده کاتیون موجود در آب دارید، نمی توانید از رزین کاتیونی ضعیف استفاده کنید.
مزایای رزین کاتیونی ضعیف:
1. بازدهی بالاتر نسبت به رزین کاتیونی قوی
2. تولید پساب کمتر در زمان احیای رزین
رزین آنیونی قوی چیست؟
برای جذب تمامی آنیون های موجود در آب از رزین آنیونی قوی باید استفاده کرد.
رزین های آنیونی ضعیف چیست؟
برای حذف آنیون اسیدهای قوی مانند اسیدسولفوریک، کلریدریک و نیتریک از رزین آنیونی ضعیف استفاده می شود. از مزیت های مهم رزین آنیونی ضعیف نسبت به نوع قوی آن مقاومت بالای آن می باشد، به همین دلیل در سیستم های تصفیه آب بیشتر از رزین آنیونی ضعیف استفاده می شود.
برخی از تست ها اقداماتی که در آزمایشگاه انجام می شود
تست نیترات:
برای انجام تست پنج سی سی نمونه برمی داریم به آن یک سی سی اسیدبروسین سولفانیلیک اضافه می کنیم.10 سی سی اسید سولفوریک اضافه میکنیم.ده دقیقه در جای تاریک می گذاریم و سپس با ده سی سی آب مقطر انرا رقیق کرده و دوباره بمدت سی دقیقه در جای تاریک می گذاریم
سپس با دستگاه اسپکتو فوتو متر و با داشتن طول موج و مشخص کردن فاکتور مقدار نیترات را میخوانیم.
طول موج=410
سل=1
فاکتور=؟
تست بی کربنات
به صد سی سی نمونه سه قطره معرف متیل ارانژ اضافه کرده که به رنگ زرد مایل به نارنجی در می آید و سپس با اسید سولفوریک پنج صدم نرمال تیتر میکنیم که قرمز می شود
عدد ثبت شده روی بورت را در 25 ضرب میکنیم.
تست کلراید
به صد سی سی نمونه 4 قطره کرومات پتاسیم اضافه می کنیم که به رنگ زرد می شود سپس با نقره نیترات تیتر میکنیم تا قرمز آجری شود عدد ثبت شده را در 14.4 ضرب میکنیم.
سختی کل
به صد سی سی نمونه پنج سی سی تامپون آمونیاکی و مقدار کمی شناساگر اریوکروم بلک تی اضافه میکنیم.و با edta تیتر میکنیم تغییر رنگ از بنفش به آبی خواهد بود عدد ثبت شده را در 10ضرب می کنیم.
سختی کلسیمی
به صد سی سی نمونه مقدار کمی حدود 2 گرم مور اکسید اضافه می کنیم بعد پنج قطره سود غلیظ اضافه می کنیم و با edta تیتر می کنیم و عدد ثبت شده را در 10 ضرب می کنیم.
اندازه گیری pH
برای اندازه گیری ph اب خام باید ابتدا سل رو با مقطر شسته تا سطح سل تمیز شود سپس سل را داخل ظرف حاوی اب خام میگذارم که مقدار ان میشود
اندازه گیری کنداکت و Tds
این ازمایش توسط دستگاه کنداکتیویته متر انجام شد .مقداری اب را درون بشر ریخته سپس سل را داخل ان قرار میدهیم.کنداکت بدست آمده را در %73 ضرب میکنیم.
اندازه گیری فلش پوینت:
ابتدا روغن را داخل محفظه ریخته تا خط نشان.سپس دما سنج را داخل ان میگذاریم.شعله را روشن میکنیم در زیر محفظه.و همچنین شعله کنار ظرف را.زمانی که شعله اتش روی روغن تشکیل شد ناشی از بخارات روغنان نقطه را فلش پوینت مینامند.
تست فلش پوینت مازوت:
نمونه را تا خط نشان پرکرده و با گذاشتن سر محفظه و دادن فرصت مناسب کافی جهت رسیدن به دمای مناسب (برای مازوت حداقل 50درجه( با باز کردن شیار بالای محفظه و قرار دادن شعله روی شیار در یک ان جرقه و شعله زود گذر ایجاد می شود که همان نقطه احتراق است
کراکل
این تست جهت انداز گیری اب در داخل روغن میباشد که با ریختن روغن در لوله ازمایش و گذاشتن روی شعله اتش انجام میشود.اگر ابی در روغن باشد یه صدای کوچکی میدهد.
تصفیه خانه اصلی نیروگاه
در تصفیه خانه نیروگاه شهید رجایی ما در تلاش برای تولید آب دمینه یا بدون یون و آب آشامیدنی و سرویس هستیم.
آب مورد استفاده این تصفیه خانه از هفت حلقه چاه تامین میشود که دو چاه آن داخل نیروگاه و پنج چاه دیگر خارج از آن قرار دارند.
در مسیر این پنج چاه دو استخر میان راهی هزارمتر مکعبی وجود دارد که آب این چاه ها در آن ذخیره شده تا برخی املاح آن ته نشین شوند.
بعد ازین مرحله آب چاه ها بوسیله سه عدد پمپ به استخرهای آب خام تصفیه خانه هدایت می شوند که دو عدد استخر با ظرفیت شش هزار متر مکعبی و چهار هزار متر مکعبی هستند و بر حسب اینکه برداشت آب از کدام چاه باشد در یکی ازین دو استخر می ریزند.آب دو چاه دیگر که در داخل نیروگاه قرار دارند بدلیل کیفیت بهتر آن به نسبت پنج چاه دیگر نیروگاه مستقیما وارد استخرهای آب خام می شود و نیازی به ته نشینی در استخرهای میان راهی ندارد.
این آب هنوز دارای کنداکت بالا و همچنین املاح زیادی است. از آنجا که آب سیکل نیروگاه باید عاری از هر گونه املاح و یون برای جلوگیری از آسیب های فیزیکی مثل آسیب به پره توربین و شیمیایی مثل خوردگی باشد لازمه این کار گرفتن ذرات معلق و املاح آن در فیلتر های شنی و گرفتن یون های مثبت در ستون کاتیونی و یون های منفی در ستون آنیونی و همچنین دفع گازهای محلول مثل دی اکسید کربن و یون های باقی مانده در ستون میکس بد است که شامل رزین های قوی آنیونی و کاتیونی بصورت مخلوط می باشد.
روند تصفیه آب
آب خام از استخر های تصفیه خانه ابتدا وارد شش عدد فیلتر شنی که وظیفه حذف ذرات معلق آب را دارند می شود که دو عدد ازین فیلتر های شنی در حال بهره برداری هستند.آب خروجی ازین فیلتر های شنی که به آب فیلتره شناخته می شود وارد بک اسختر پنج هزارمتر مکعبی می شود.هدف از احداث این استخر جدا کردن آب آشامیدنی و آب سرویس برای مصرف داخل نیروگاه قبل از ورود به روند تولید آب دمینه است به منظور تامین آب آشامیدنی و سرویس نیروگاه شهید رجایی آب فیلتر شده توسط چهار پمپ سانتری فیوژی make up به یک تانک هوایی انتقال میابد.
در مسیر انتقال آب به تانک هوایی، آب به منظور گندزدایی شدن کلر زده می شود. با کاهش سطح آب تانک هوایی یکی از پمپ های make up به صورت خودکار روشن می شود و بعد از آن یکی از پمپ های آب آشامیدنی به منظور تامین نیرو محرکه لازم جهت انتقال آب به محل تزریق کننده کلر نیز به صورت خودکار روشن میگردد.
در صورت نیاز به آب آشامیدنی، آب ذخیره شده ابتدا به منظور از بین بردن رنگ و بوی باقیمانده در آن با کمک نیروی ثقل تانک هوایی به دو عدد تانک فیلتر کربنی منتقل شده و تمامی املاح و ناخالصی های آن جذب می شود و سپس مجددا با عبور از مسیر کلرزنی به میزان 0.3 الی 0.5 پی پی ام، کلر زده می شود و توسط چهار پمپ جهت مصرف آشامیدینی ارسال می گردد.
-تولید آب دمینه
آب از استخر آب فیلتره وارد ترین های تصفیه خانه می شود.ترین به مجموع فیلتر کاتیونی دگازور فیلتر آنیونی و میکس بد گفته می شود.چهار عدد ترین در تصفیه خانه وجود دارد.در ابتدا آب از پایین وارد تانک کاتیونی می شود در این تانک رزین های تبادل یونی به ترتیب در سه چمبر (ضعیف،قوی،قوی) وجود دارد.آب ابتدا بیشتر یون های ضعیف خود را توسط رزین های ضعیف کاتیونی در یک فرآیند شیمیایی از دست می دهد.سپس یون های قویتر در قسمت های بعدی جذب میشوند. بعد از فیلتر کاتیونی دگازور(هوازدا) قرار دارد دگازور برای حذف گازهای محلول در آب استفاده می شود به این صورت که هوا از میانه ی تانک به سمت بالا دمیده می شود و آب از بالا توسط نازل هایی به سمت پایین روی راشینگ ها پاشیده میشود.مکانیزم حذف گازها به این صورت است که با بالا بردن غلظت اکسیژن در آب باعث حذف گازهای محلول دیگر به ویژه کربن دی اکسید می شود.راشینگ ها برای دو اصل افزایش مدت تماس و سطح تماس بین آب و هوا در دگازور استفاده میشود.گازها از بالای دگازور خارج میشوند.
آب در ادامه از پایین خارج شده و از پایین وارد تانک آنیونی می شود که دو ردیف رزین های ضعیف و یک ردیف رزین های قوی در آن وجود دارد که به ترتیب گفته شده باعث حذف یون های ضعیف و قوی آنیونی موجود در آب می شوند.
بعد ازین مرحله آب وارد تانک میکس بد که شامل رزین های مخلوط قوی کاتیونی و آنیونی است می شود تا همه یون های باقی مانده آن گرفته شود.از بالا وارد میکس بد شده و از پایین خارج میشود.تا براساس اختلاف دانسیته بین رزین ها (آنیونی سبکتر است)از هم جدا نشوند.
آب خروجی آب بدون یون با خلوص بسیار بالاست که بخشی از آن وارد مخازن ذخیره در واحد ها می شود و بخشی به سمت برج های خنک کن اصلی هدایت می شود.
-فرآیند احیا رزین ها و بک واش
احیا رزین ها به معنی آماده کردن مجدد آنها برای مبادله دوباره یون بین آنها و آب است.ساختار رزین ها به گونه ای است که بعد از مدتی بخاطر گرفتن یون های آب و آزاد کردن یون H مثبت از خود دیگر قادر به تعویض یون نیستند و عملا کارایی خود را از دست می دهند که این باعث بالا رفتن کنداکت آب می شود.برای احیا مجدد رزین ها،رزین های کاتیونی را با اسید و آنیونی را با سود شستشو می دهند تا یون
های موجود در آب که جذب رزین شده اند سطح آن را ترک کنند و یون H مثبت اسید سولفوریک و OH سود جایگزین آنها شود.
این عملیات وقتی انجام می شود که تقریبا 3200 متر مکعب آب از ترین عبور کرده باشد.
در این زمان به منظور بازگشت به شرایط اولیه و شستشوی سطح رزین ها آنیونی و کاتیونی در طی فرآیند احیای سیستم پرایمری رزین های کاتیونی و آنیونی به ترتیب توسط و Naoh شست و شو داده شده و یون های و جایگزین یون های جذب شده گردیده و به این ترتیب سیستم پرایمری احیا شده و آماده بهره برداری مجدد می شود.
در تانک میکس بد رزین ها از هم بواسطه اختلاف دانسیته جدا می شوند و رزین آنیونی در بالا و کاتیونی در پایین آن قرار می گیرند و اسید از پایین و سود از بالا تزریق می شود و در وسط مخزن باهم خنثی شده و از همانجا از مخزن خارج می شوند.
احیای پرایمری شامل مراحل زیر می باشد:
1-باز کردن آب احیای فیلتر کاتیونی
2-ورود اسید 2 %
3-پیش گرمایش آب احیای فیلتر آنیونی
4-ورود اسید 4% و شروع احیای آنیونی توسط سدیم هیدرکسید 2.5%
5-ورود اسید 8% و ادامه تزریق سدیم هیدروکسید 2.5%
6-توقف تزریق اسید و ادامه تزریق سدیم هیدروکسید 2.5%
7-توقف تزریق اسید و سدیم هیدروکسید
8-شست و شوی اسید و پاک سازی مسیر سود
9-شست و شوی رزین های کاتیونی و آنیونی با آب
شست وشوی سود
-فرآیند بک واش
بک واش یا شستشوی معکوس وقتی استفاده می شود که اختلاف فشار در ورودی و خروجی فیلتر های رزین یا فیلتر شنی بیش از حد معین شود.
در فیلتر های شنی وقتی افت فشار رخ می دهد ینی منافذعبور آب توسط املاح بسته شده برای باز کردن این منافذ آب را در جهت عکس مسیر بهره برداری از فیلتر ها وارد مخزن میکنیم که باعث جداشدن املاح آن میشود.آب بک واش و املاح آن وارد پیت خنثی سازی می شوند.در فیلتر های رزین هم برای این کار رزین ها را به تانک دیگری که در کنار مخازن روزانه سود و اسید قرار دارد انتقال می دهند و در آنجا آنها را شستشو داده تا سطح آنها بخوبی از املاح شسته شده و سیقل داده شود.
پیت های خنثی سازی
پساب های حاصل از احیا پرایمری و پساب های احیای میکسد بد باید در پیت خنثی سازی خنثی شان کرد. قبل از شروع احیا باید از روی پنل اتاق فرمان مشخص شود که پساب ها به کدام پیت بریزند و شیر ورودی آن به صورت دستی باز گردد.
پس از احیا شیر ورودی پیت خنثی سازی که پساب ها را دریافت کرده بسته شده و شیر ورودی پیت دیگر جهت دریافت پساب های احیای بعدی باز خواهد شد.
عملیات خنثی سازی پساب ها هم می تواند به صورت دستی و هم به صورت اتوماتیک انجام شود.
مراحل خنثی سازی پساب ها:
1-سیرکوله کردن
2-همگن سازی
3-ریسیرکولاسیون و تخلیه پساب ها
تصفیه بین راهی cpp
در سالهای اخیر به دلیل نیاز به بویلرهای فشار بالا، تصفیه کندانسیت ، مورد توجه بیشتری قرار گرفته است . از آن جا که کندانسیت عموما عاری از املاح محلول بوده و نیاز آن به تصفیه ، کم است ، گاه درتصفیه آن غفلت شده است و در شرایطی که کندانسیت آلودگی زیادی داشته ، عموما دورریخته شده است .
تا قبل از بکارگیری بویلرهای جدید، به مساله تصفیه کندانسیت توجه زیادی نمی شد ولی امروزه با توجه به این که بویلرهای جدید، دارای درجه حرارت ، فشارو ظرفیت بالایی هستند، مقادیر جزیی املاح و مواد معلق نیز مشکل آفرین است . درچنین حالتهایی صرفا تصفیه آب جبرانی کافی نبوده و باید آلودگیهای کندانسیت بازگشتی به بویلر نیز به حداقل مقدار ممکن برسد. با ظهور انرژی هسته ای به ویژه کاربردراکتورهای آب جوشان و راکتورهای باخنک کن گاز، نیاز به تصفیه کندانسیت قبل ازورود به بویلر، افزایش پیدا کرده است .
حدود 50 درصد یا بیشتر از آب تغذیه بویلر، کندانسیت تشکیل شده در کندانسوراست و این در حالی است که در بویلرهای بافشار 2000psi و بالاتر، تصفیه کندانسیت ،مورد نیاز است . بویلرهای جدید نسبت به تشکیل رسوب ، بسیار حساس بوده و این رسوبات می توانند موجب بروز اورهیت شده یا به دیواره لوله های قسمتهای مختلف آسیب برسانند. همچنین در نتیجه ناخالصی های موجود در آب جبرانی ،احتمال بروز پدیده حمل قطرات افزایش یافته که موجب پایین آمدن کیفیت بخار و در نهایت کاهش بازدهی توربین شده و از طرف دیگر به صورت ترکیدگی خوردگی تنشی پدیدارمی شود.
تصفیه کندانسیت در نیروگاهها
هدف از تاسیس واحد تصفیه کندانسیت (CPP)، تصفیه کل جریان کندانسیت به گونه ای است که کیفیت استاندارد آب بویلر/ آب تغذیه در صورت ورود هرگونه ناخالصی به کندانسیت ، ثابت نگه داشته شود
سی پی پی خلاصه شده کندانست پلشینگ پلنت می باشد که (تصفیه خانه بین راهی) نام دارد. وقتی بخار از توربین فشار ضعیف به کندانسور رفته بخار ﺁب تبدیل به ﺁب کندانسه شده و چون در این سیکل ئیدرازین, ﺁمونیاک, سولفات و کلرور ها و همچنین بعلت خوردگی کندانسور کنداکتویته این ﺁب برگشتی را بالا برده که از حد مجاز زیادتر می باشد و این ﺁب مجددا در سیکل قرار می گیرد.
در نیروگاه شهید رجایی برای هر واحد یک سیستم تصفیه بین راهی (c.p.p) در نظر گرفته شده است .هر یک از این واحد های c.p.p از دو دستگاه کارتریج فیلتر و دو دستگاه فیلتر های میکسبد (ستون مخلوط رزینهای آنیونی وکاتیونی) تشکیل شده است که معمولا دو کارتریج فیلتر با دو ستون مخلوط در مدار قرار می گیرند. C.P.P از دو فیلتر مکانیکی به نام کارتریج فیلتر و دو فیلتر شیمیایی به نام میکسبد فیلتر تشکیل شده است.
کارتریج فیلترها:
درون فیلتر مکانیکی بنام کارتریج 154 عدد لوله قرار دارد که دیواره ﺁن از بافته های سلولزی بوده و کار ﺁن تصفیه مکانیکی, گرفتن املاح معلق در ﺁب میباشدجنس فیلتر های آن از نوعی سلولز می باشد وآب از قسمت خارجی فیلتر هابه سمت داخلی آنها عبور کرده وضمن عبور کلیه مواد معلق خود را که معمولا اکثر آن آهن می باشد بجا گذاشته واز آن عبور می نماید.مسیر بهره برداری این فیلتر ها از پایین به بالا می باشد.
میکسدبد:
دو فیلتر شیمیایی بنام میکسدبد که از رزینهای ﺁنیونی و کاتیونی تشکیل شده و رزینهای ﺁنیونی یونهای منفی داخل ﺁب و رزینهای کاتیونی یونهای مثبت داخل ﺁب را می گیرد. رزینهای ﺁنیونی و کاتیونی با هم روی یک صفحه ای از نازل ها قرار دارند و زیر هر میکسدبد دارای یک فیلتر رزین گیر بصورت یک قیف می باشد.
وظیفه میکسبد ها در C.P.P گرفتن یون های آهن محلول وسیلیس محلول است که از لوله های بویلر می آید و یا آلودگی آب کندانسور که در اثر خوردگی آن ایجاد شده است . در هر حال, آب خروجی از کندانسور (به خاطرتزریق قبلی) مقدار ی آمونیاک دارد. آمونیاک در آب تولید یون آمونیوم (NH4+) می کند ،که یک کاتیون است. معمولا مقداری یون های آهن (Fe2+) وسیلیکات (SiO3) کمتر از ۲ppbاست، بنابراین کارعمده رزین تعویض کاتیون درمیکسد بد C.P.P گرفتن یون آمونیم است .به همین دلیل مقدار رزین کاتیونی در C.P.P بیشتر از ﺁنیونی است.
مسیر بهره برداری از تجهیزات cpp:
آب در هنگام ورود به این قسمت ابتدا بصورت موازی از دو کارتریج فیلتر می گذرد درون هر کدام از این کارتریج فیلتر ها 154 عدد لوله با پوشش سلولزی وجود دارد که به ذرات معلق و فیزیکی تا پنج میکرون اجازه عبور نمی دهند.
آب از پایین وارد این کارتریج ها شده و با عبور ازین لوله ها بیشتر ذرات معلق خود را از دست میدهد بعد از آن آب خروجی ازین کارتریج فیلتر ها باهم مخلوط شده و دوباره بصورت موازی وارد ستون های مبادله یونی یا همان میکس بد ها میشود مسیر بهره برداری این ستون ها از بالا به پایین است و علت آن این است که چون درون این ستون ها رزین های آنیونی و کاتیونی بخاطر راندمان بیشتر در جذب یون ها بصورت مخلوط وجود دارند ما نمی خواهیم این ترکیب بصورت یکنواخت شود زیرا دانسیته رزین های آنیونی کمتر از کاتیونی است و اگر مسیر بهره برداری ما از پایین باشد این امر باعث میشود رزین های آنیونی بخاطر دانسیته کمتر در بالای ستون و رزین های کاتیونی در پایین آن قرار گیرند که مطلوب ما نیست.اما وقتی آب از بالا وارد ستون شود با فشار آوردن به رزین ها اجازه حرکت به آنها را نمیدهد.
بعد ازینکه یون های آب در این ستون ها گرفته شد از رزین کچر ها عبور می کنند.رزین کچر ها رزین هایی که شکسته اند و یا در اثر دمای بالا دفرمه شده اند و از میکس بد عبور می کنند را به دام می اندازد. آب بعد از رزین کچر از cpp خارج شده و به سمت کندانسیت بوستر پمپ ها می رود.
احیا در cpp:
رزین های تبادل یونی وقتی سطح فعال خود را به علت اشباع یون های موجود در آب از دست می دهند دیگر قادر به جذب یون نبوده و باید برای این کار دوباره احیا شوند.احیا رزین ها در cpp کمی با تصفیه خانه اصلی متفاوت است.در این واحد وقتی کنداکت آب خروجی از میکس بد از 0.1 بیشتر میشود یا اینکه آب عبوری از میکس بد در طول مدت بیشتر از350هزار متر مکعب میشود عملیات احیا صورت میگیرد.cpp دارای سالن احیا برای اینکار است.
.در سالن احیا یک تانک کاتیونی و یک تانک آنیونی موجود است به همراه تانک های سود واسید غلیظ و یک هوپر.هوپر یک تانک کوچک است که وقتی متوجه میشویم که مقدار رزین های ما در طول زمان کم شده است بصورت دستی مقداری رزین وارد آن میکنیم و از طریق پمپ مخلوط رزین و آب وارد تانک رزین میشود.اما احیا به این صورت است که وقتی تانک میکس بد ما در واحد اشباع شد با استفاده از ولو بای پس آن را از مسیر خارج میکنیم و با استفاده از آب دمینه که در مخازن ذخیره وجود دارد رزین هارا به داخل تانک کاتیونی در سالن احیا انتقال می دهیم در همین زمان رزین های موجود در تانک آنیونی که قبلا احیا شده را با آب به ستون میکس بدی که در واحد cpp خالی کرده ایم انتقال می دهیم و با باز کردن ولو های ورودی به میکس بد آن را مورد بهره برداری قرار می دهیم.حالا تانک کاتیونی ما دارای رزین های مخلوط آنیونی و کاتیونی است که باید از هم جدا شوند تا آنها را احیا کنیم برای این کار آب را از پایین ستون میکس بد وارد آن میکنیم که در اثر اختلاف دانسیته رزین های آنیونی و کاتیونی رزین سبک تر یعنی رزین های آنیونی در بالای ستون قرار می گیرند با فشار آب آنها را از بالا وارد ستون آنیونی میکنیم اینکار البته در دو مرحله صورت میگیرد ابتدا با فلو آب حدود50 متر مکعب در ساعت رزین های آنیونی را به تانک آنیونی انتقال میدهیم و در ادامه با بیشتر کردن فلو تا حدود 60 مقداری از رزین های باقی مانده راهم وارد تانک آنیونی میکنیم.بعد از شستشوی رزین ها تانک آنیونی را با سود و تانک کاتیونی را با اسید احیا می کنیم به این صورت که از مخازن غلیظ سود 50 در صد در مسیر خود به سمت تانک آنیونی با مقداری مشخص از آب در لوله جریان می یابد که با محاسبه دبی آب عبوری سود را تا حدود 6 درصد رقیق میکنیم در مسیر سود یک هیتر بصورت عمودی وجود دارد که دمای مخلوط سود رقیق را تا 40 درجه گرم میکند علت این است که در این دما سود بهترین عملکرد را از خود نشان میدهد.همچنین اسید 98 درصد موجود در تانک را به همین روش تا حدود 8 درصد رقیق می کنیم.با جانشینی H مثبت اسید بجای یون های مثبت جذب شده و OH منفی سود بجای یون های منفی جذب شده و آزاد شدن یون های آنها دوباره این رزین هاقابلیت تبادل یونی خود را باز می یابند.بعد از عملیات احیا رزین های کاتیونی را به تانک آنیونی انتقال داده و باهم مخلوط میکنیم.حالا تانک آنیونی ما پر از رزین های احیا شده و آماده به کار است تا برای احیا بعدی مورد استفاده قرار بگیرد.
یک نوع احیای فیزیکی هم برای رزین ها صورت میگیرد در حین این عملیات به این علت که رزین ها ممکنه سطحشون توسط فلزات موجود در آب پوشیده شده باشه از طریق فشار هوا از زیر تانک رزین باعث قلیان و به هم ساییدگی رزین ها میشوند تا سطح رزین ها بهتر بتواند با سود یا اسید یا یون ها تماس داشته باشند.
بک واش در کارتریج فیلترها:
بک واش یا شستشوی معکوس به معنای شستشو در جهت عکس مسیر بهره برداری است.وقتی کارتریج فیلتر مدت زیادی کار میکند ذرات معلق منافذ پارچه دور لوله های درون آن را پر می کنند که این باعث میشود آب بسختی از آنها عبور کند و اختلاف فشار ورودی و خروجی کارتریج فیلتر ها زیاد شود.در این زمان باید آنها را شستشو داد به این صورت که آب با فشار در جهت عکس بهره برداری یعنی از بالا وارد کارتریج شده و از درون لوله ها به سمت بیرون جریان می یابد و ذرات معلق را از منافذ بیرون زده و در پایین کارتریج ته نشین می کند.این آب با ذرات معلق از کف کارتریج با پمپ خارج میشود و به سمت پیت های خنثی سازی هدایت میشود.اگر بک واش در کارتریج فیلتر ها صورت نگیرد اختلاف فشار آنقدر زیاد میشود که باعث میشود کندانسیت پمپ دوم هم که بصورت رزرو قرار دارد فعال شود و سطح آب کندانسور را پایین تر بیاورد که به هیچ وجه مطلوب ما نیست.بنابراین باید به موقع اینکار صورت گیرد.
پیت خنثی سازی:
واحدهای (1و2) و (3و4) هر کدام یک واحد پیت خنثی سازی دارند.پیت خنثی سازی استخری است که جهت خنثی کردن آب انتقال،احیا،و شستشوی رزین ها که به آن جا منتقل میشود استفاده میشود. وقتی پیت به اندازه کافی پر شد با تزریق سود یا اسید pH آب را تا حد خنثی می رسانند و بعد از خنثی سازی برای مصارف کشاورزی از نیروگاه خارج میشود.
پیت خنثی سازی بویلر(بویلریارد پیت):
وقتی بویلرها را شستشو میدهند آب استفاده شده به همراه فلزات سنگین و گوگرد و رسوبات داخل بویلر و واتروال ها وارد این مخزن می شود تا خنثی شود اما آب خنثی سازی شده این مخزن به علت داشتن فلزات سنگین خطرناک است و برای تصفیه به سمت تصفیه خانه صنعتی نیروگاه هدایت می شود.این مخزن برای واحد های 1و2و3و4 مشترک است.
سوالات مطرح شده در طول دوره کارآموزی:
1-دگازور چگونه گازهای محلول راحذف میکند؟
هوادهی فرایندی است که در آن آب و هوا در تماس نزدیک با هم قرار داده می شوند. از هوادهی برای حذف سایر گازها به جز اکسیژن استفاده می شود. در اثر هوادهی میزان اکسیژن محلول در آب افزایش می یابد و در نتیجه فشار جزئی اکسیژن افزایش یافته و فشار جزئی سایر گازها کم شده و از آب خارج می شوند. هوادهی برای موارد مختلفی بکار گرفته می شود که عبارتند از :
– حذف گاز هیدروژن سولفوره و ترکیبات آلی.
– حذف گاز کربنیک.
– حذف گازهایی مانند متان که تجمع این گاز در یک محیط بسته می تواند سبب انفجار شود.
هوادهی را می توان به دو صورت انجام داد:
روش اول : در این شیوه آب زائد توسط افشانک هایی بصورت قطرات ریز از بالا به پایین پاشیده می شود و هوا از پایین به بالا جریان می یابد و تماس بین دو فاز برقرار می شود. این روش در صنایع کاربرد بیشتری دارد. دستگاهی که این عمل در آن انجام می شود "گاز زدا" نام دارد.
روش دوم : در این روش هوا توسط توزیع کننده های مخصوصی از کف مخزن آب به بالا می روند باید بتوانند هوا را بصورت حباب های ریز و یکنواخت در سرتاسر مخزن پخش کنند. معمولا قطر نازل ها را حدود 5/2 سانتی متر می گیرند. این نازل ها قادرند در هر ساعت، 18 لیتر هوا را بافشاری حدود 7/0 اتمسفر در آب توزیع کنند. هر نازل می تواند 3 تا 9 درصد از سطح مخزن هوادهی را تحت پوشش قرار دهد.
گاززدا (Degasor)
گاززدا برجی است که در آن توسط افشانک هایی از بالا به پایین پاشیده می شود و هوا توسط یک کمپرسور از پایین برج به بالا دمیده می شود. اگر ذرات معلق و گرد و غبار همراه هوا باشند، قبل از ورود هوا به داخل برج توسط فیلتر حذف می شوند.
از دستگاه گاز زدا بیشتر برای زدودن دی اکسید کربن از آب استفاده می شود و هرچه سطح تماس و زمان هوا با آب بیشتر باشد در صد دی اکسید کربن دفع شده از آب بیشتر خواهد بود. لذا برای ایجاد شرایط فوق برج را بصورت سینی دار می سازند و یا داخل برج را از آکنه های پلاستیکی یا سرامیکی، مانند راشیگ رینگ پر می کنند. آکنه ها قطعات مشخصی هستند که نسبت سطح به حجم آنها زیاد است بعبارتی سطح ویژه زیادی دارند بنابراین امکان تماس بیشتر آب با هوا را فراهم می کنند.
زیادتر کردن اوضاع ارتفاع برج به مفهوم زمان تماس طولانی تر است. البته وجود آکنه با سطح ویژه زیاد به بالا بردن زمان تماس کمک می کند و نیز افت فشار کمتری ایجاد می کند و کار دمیدن و عبور هوا در برج را بامشکل خاصی روبرو نمی کند. اصولا شرایط کلی زیر باید در گاز زداها وجود داشته باشند:
1- حداکثر سطح مشترک بین آب و بخار را ایجاد کند.
2-دمای آب را تا حد امکان به دمای بخار اشباع نزدیک کند.
3-در محفظه "گاززدائی " فشار جزئی گازی که قرار است حذف شود باید تا حد امکان کم شود.(طبق قانون هنری)
2-اهمیت وجود دگازور چیست؟
اکسیژن و نیتروژن از جمله گازهای محلول در آب هستند که در اثر تماس آب با هوا در آب حل می شوند.
نیتروژن: این گاز حلالیت کمی در آب دارد و نیز به دلیل میل ترکیبی خیلی کم، مشکل چندانی ایجاد نمی کند.
اکسیژن: اکسیژن به همراه PH کم خاصیت خورندگی شدیدی دارد. یکی از جدی ترین مسائلی که اکسیژن می تواند ایجاد کند، خوردگی حفره ای است. البته حلالیت اکسیژن در دما و فشار های مختلف، تغییر می کند که این تغییرات در نمودار (12-1) برحسب فشار اکسیژن نشان داده شده است.
دی اکسید کربن : این گاز در اثر حل شدن در آب به آن خاصیت خورندگی می دهد، ضمن اینکه خورندگی را نیز تشدید می کند. برای دانستن نحوه عمل گاز CO2در آب، بایستی به بررسی PH پرداخته شود. همانگونه که در نمودار شکل (12-2) مشخص شده است در PH های بالا که آب به سمت خاصیت بازی داشتن میل می کند CO2بیشتر به صورت ترکیب زائد در می آید و باعث قلیائیت اب می شود، ولی در PH های اسیدی، دی اکسید کربن بصورت گاز در آب خواهد بود و پائین ترین PH در شرایط STP برابر 6/4 می باشد.
Co2+OH-1!"HOC-3
کلر: گازی است که بطور طبیعی در آب وجود ندارد و معمولا در مرحله کلرزنی بمنظور ضد عفونی کردن وارد آب می شود. کلرین با توجه به قدرت اکسید کنندگی زیاد، به غشاء و رزین های یونی آسیب می رساند.
آمونیاک : این گاز بطور طبیعی می تواند در آب وجود داشته باشد و اثرات مخربی روی آلیاژهای مس دارد.
هیدروژن سولفید : این ترکیب در برخی از آب های زیرزمینی دیده می شود و دلیل آن وجود نوعی مواد آلی مخصوص در خاک است که در اثر تجزیه غیر هوازی تولید هیدروژن سولفید می کنند. حداکثر غلظت آن در آب کمتر از 10ppm است، ولی مقدار 0.1ppm آن در آب بوی نامطلوب و مشخصی را ایجاد می کند. این گاز در آب موجب خوردگی جداره لوله های فولادی می شود و با تشکیل رسوب سولفور آهن و ته نشینی آن روی رزین های تعویض یونی موجب تخریب رزین ها می شود. لذا با توجه به مشکلاتی که برخی از گازهای محلول می توانند بوجود آورند لازم است که پیش از ورود آب به واحدهای تعویض یونی، کندانسورها، بویلرها، دیگ های بخار و حتی لوله های انتقال، عملیات گاززدایی انجام پذیرد. لازم به توضیح است که در مواردی مانند تصفیه آب های آشامیدنی و فاضلاب ها، افزودن اکسیژن و هوادهی عملی لازم و ضروری است، ضمنا حذف برخی از گازها نظیر کربن دی اکسید به روش هوادهی با صرفه تر و آسانتر می باشد.
3-دلیل تفاوت نوع احیای رزین ها در تصفیه خانه اصلی و بین راهی چیست؟
دلیل این تفاوت بیشتر بخاطر حساسیت کار در تصفیه خانه بین راهی است برای جلوگیری از نشت سود یا اسید در سیستم آب سیکل
4-دلیل بیشتر بودن مقدار رزین کاتیونی در cpp چیست؟
چون مقدار یون های مثبت در آب بیشتر است رزین کاتیونی بیشتری مصرف میکنیم
5-دلیل ترتیب قرار گرفتن رزین ها از ضعیف به قوی در تانک های آنیونی و کاتیونی چیست؟
رزین های ضعیف دارای ظرفیت بیشتری برای جذب یون ها هستند.
رزین های کاتیونی یا آنیونی قوی قادر به جذب تمامی یون های قوی موجود در آب هستند اما رزین های ضعیف فقط یون های ضعیف را می توانند جذب کنند اگر در ابتدای مسیر تصفیه از رزین های قوی استفاده کنیم این رزین ها تمامی یون های قوی و ضعیف را جذب کرده و بسرعت اشباع می شوند و در ادامه یون های قوی از رزین های ضعیف عبور خواهند کرد اما در این حالت ابتدا رزین های ضعیف یون های ضعیف را جذب کرده و برای رزین های قوی فقط یون های قوی برای جذب شدن باقی می ماند.
6-چرا در تانک آنیونی دو ردیف رزین ضعیف و یک ردیف رزین قوی داریم ولی در تانک کاتیونی یک ردیف رزین کاتیونی ضعیف و دو ردیف قوی داریم؟
بر حسب تجربه و آزمایش تشخیص داده شده که یون های آنیونی ضعیف بیشتر از یون های آنیونی قوی هستند و بعکس یون های کاتیونی قوی در آب این نیروگاه بیشتر از یون های کاتیون ضعیف هستند.
7- شیر اطمینان و ریلیف ولو هر دو در صنایع استفاده می شوند؛ اما تفاوت شیر اطمینان و ریلیف ولو چیست؟
هر سیستم تحت فشار نیاز به دستگاه های ایمنی برای محافظت از تجهیزات و محیط و منابع دارد.
شیر اطمینان و Relief برای ایمنی دستگاه و جلوگیری از فشار بیش از حد در صنایع طراحی شده است.
اگرچه هر دو شیر برای اهداف یکسانی به کار می روند اما تفاوت اصلی در چگونگی عملکرد این دو شیر است
ریلاف ولو که عموما به (pressure relief valves (PRVs شناخته میشوند، در گروه شیرهای محافظتی دسته بندی میشوند.
این مدل شیر برای محافظت از سیستم ها و تجهیزات های حساس به فشار از تاثیرات مخرب فشارهای بالا طراحی شده اند.
دستگاه ریلایف ولو عمدتا مانع از برگشت فشار در سیستم میشود. این شیر از خطاهای متناوب سیستم را محافظت می کند.
ریلایف ولوها یکی از مهم ترین بخش ها از یک سیستم فشار هستند که در حالت های فشار بالا باز می شوند و مانع از خرابی سیستم می شوند.
هر سیستم دارای یک نقطه تنظیم است که در فشارهای بالاتر از آن شیر باز میشود.
شیر اطمینان از آخرین اقدامات افراد، تجهیزات و پردازنده در صنعت های شامل نیروگاه، پتروشیمی، دیگ بخار، نفت و گاز، دارو سازی و … است.
این شیر نوعی تجهیز است که در فشارهای بیش از حد تعیین شده مجاز در یک نیروگاه یا سیستم فعال می شود و باعث ایمن شدن میشود.
طراحی این شیرها به گونه ای است که در فشارهای بیش از حد مجاز به صورت خودکار عمل میکنند.
8-کنداکتیویته مجاز برای انتقال رزین ها در cpp در کدام قسمت از سیکل اندازه گیری می شود؟
در خروجی میکس بد
9-چرا مدت زمان شستشوی رزین های آنیونی در cpp از کاتیونی بیشتراست؟
رزین های آنیونی با سود شسته می شود و چون سود ماده ای لزج است و سخت تر از اسید شسته میسود مدت زمان شستشوی این رزین ها بیشتر است
10-علت استفاده از koH در واحد هیدروژن سازی چیست؟
در هیدروژن سازی برای جدا کردن هیدروژن و اکسیژن از جریان برق آمپر بالا(حدود4000) استفاده می شود و چون آب دمینه و خالص مورد استفاده قرار می گیرد بعلت داشتن یون های بسیار کم خاصیت رسانایی بسیار پایینی دارد حدودا 100000آمپر نیاز دارد که عدد بسیار بالایی است.به همین دلیل از این محلول برای رساناتر کردن آب استفاده می کنیم.
11-کاربرد رزین خنثی در تصفیه خانه چیست؟
یک رزین خنثی میتواند قبل از احیا به همراه رزین های آنیونی و کاتیونی استفاده بشود، برای راحت کردن جداسازی فیزیکی و ظاهری. رزین خنثی کاربردی ندارد و روی کیفیت اب هیچ تاثیری نخواهد داشت. در طول شستشو، رزین خنثی بدلیل دانسیته آن که بین دانسیته رزین کاتیونی و آنیونی است، در یک لایه ای میان رزین کاتیونی و آنیونی خواهد نشست و این یک لایه جدا کننده تشکیل خواهد داد.
12-دلیل رد شدن برخی یون ها از cpp چیست؟و ارتباط این یون های رد شده با بلودان چیست؟
جهت کنترل آب دیگ بخار از نظر دارا بودن شرایطی که موجب خوردگی، رسوب، تراوش املاح و دیگر مشکلات نگردد، لازم است بر اساس مشخصاتی نسبت به خارج کردن آب دیگ بخار از طریق زیر آب(blowdown) اقدام نمود. این روش در خارج نمودن ذرات معلق بسیار موثر است. تشکیل جامدات در دیگ بخار به سبب آلودگی آب تغذیه به دیگ بخار، ته نشینی به سبب عدم بهبود سازی داخلی و یا محدودیت بیش از اندازه نمک ها می باشد. نهایتا جایگزینی آب خارج شده از طریق زیرآب با آب تازه ای صورت خواهد گرفت. درصد تخلیه دیگی بخار از رابطه زیر محاسبه می گردد.
درصد تخلیه = 100 * مقدار آب تغذیه / مقدار آب تخلیه شده
از آنجاییکه واکنش های شیمیایی در رزین ها بصورت تعادلی انجام می شودو غلظت یون ها در آب سیکل پایین است طبق اصل لوشاتلیه واکنش به طور کامل انجام نمی شود و یون ها تمایل به انجام کامل واکنش ندارندو برخی از آنها از واحد عبور می کنند. یون هایی که از این قسمت عبور می کنند در طولانی مدت به علت انباشت در آب درام غلظتشان بیشتر می شود و در نهایت باید توسط بلودان به همراه رسوبات و لجن های حاصل از خوردگی که احتمالا در آن نقش دارند از بویلر خارج شوند.
13-مهمترین عاملی که در مورد استخر های آب خام باید به آن توجه کرد؟
چون این استخرها منبع آب اطفا حریق آب آشامیدنی و آب دمینه هستند سطح آنها باید همیشه کنترل شود و از 3.5 متر پایین تر نباشد
14- کنترل شیمیایی در نیروگاه به چه علت انجام می شود؟
کنترل شیمیایی بویلر بخاطر جلوگیری از تشکیل رسوب روی سطوح تبادل حرارت و خوردگی در تجهیزات انجام می شود.
15-دلیل احداث واحد تصفیه بین راهی چیست؟
در سیستم برج تر چون آب سیکل توسط آب برج خنک می شود احتمال نشت آن در آب سیکل وجود دارد که خلوص آن کاهش می یابد.برای همین نیاز به تصفیه دوباره دارد.
در فشار و درجه حرارت های بالا اثر خورندگی و تشکیل رسوب بیشتر می شود برای همین آب باید با دقت بالاتری تصفیه شود.
16-چرا دی اریتور در ارتفاع نصب میشود؟
هدف از نصب دی اریتور در ارتفاع، تامین NPSH بویلر فید واتر پمپ می باشد.
17-محدوده ph و عملکرد رزین ها چیست؟
محدوده ph عملکرد رزین ها به گروه فعال چسبیده به شبکه رزین بستگی دارد ولی به طور کلی می توان گفت:
رزین های قوی کاتیونی و آنیونی در هر ph
رزین کاتیونی ضعیف ph بزرگتر از 4
رزین آنیونی ضعیف ph کمتر از 9
18-چرا قبل از شروع به کار فیلترهای حاوی رزین آنها را شستشو می دهیم؟
برای این که رزین ها بر حسب اندازه مرتب گردند
19-چرا فیلترهای رزین همیشه حاوی آب هستند؟
از آنجاییکه رزین ها خاصیت جذب مقداری آب دارند در صورت نبود آب بین آنها بهم می چسبند و عملکردشان در زمان بهره برداری تحت تاثیر قرار خواهد گرفت
20-چرا آب را قبل از ورود به واحد تعویض یونی تصفیه مقدماتی می کنیم؟
بعضی از مواد موجود در آب می توانند برای سلامتی کار واحد مضر باشند مثل کلر آزاد و مواد معلق و رنگ آلودگی آهنو آلاینده های آلی و املاح زیاد
12 | Page