برج خنک کننده در نیروگاه حرارتی

برج خنک کننده بتنی نیروگاه

در ابتدای این بخش توضیحی مختصر در خصوص انواع نیروگاه تولید برق بیان می کنیم. به صورت کلی نیروگاه ها را می توان به 4 گروه نیروگاه حرارتی، نیروگاه آبی، نیروگاه بادی و نیروگاه خورشیدی تقسیم نمود.

در ایران بیش از 92-93% میزان برق تولیدی توسط نیروگاه های حرارتی تولید می گردد.

نیروگاه های سیکل حرارتی خود به 4 گروه اصلی تقسیم می شوند :

1- نیروگاه بخار

2- نیروگاه گازی

3- نیرگاه سیکل ترکیبی

4- نیروگاه هسته ای

همانگونه که در تصویر فوق مشاهده می کنید بیشترین درصد تولید برق در ایران مربوط به نیروگاه گازی و پس از آن نیروگاه بخار و سیکل ترکیبی است. آب در گردش در نیروگاه ها را می توان به وسیله کندانسور هوایی(ایرکولر) و یا کولینگ تاور خنک کرد.

شکل ظاهری اکثر کولینگ تاور های بتونی نیروگاهی مشابه است، البته باید توجه داشت در برخی از طراحی ها، در قسمت ورودی هوا فن هایی نیز وجود دارد تا درصورت کافی نبودن جریان طبیعی هوا، با ایجاد جریان اجباری موجب خنک شدن آب شوند. کولینگ تاور نیروگاه ها از لحاظ نحوه خنک کاری به دو حالت کلی تقسیم می گردند.

1- برج خنک کننده نیروگاهی هوا خنک(برج خنک کن نیروگاه خشک) 

Dry cooling tower

این نوع تولید برج  خنک کننده دارای رادیاتورهایی در قسمت ورودی است که با جریان هوای عبوری، آب داخل آن خنک می شود. این حالت باعث خواهد شد سیال خنک شونده (آب) با هوا در ارتباط نباشد و مصرف آب در اثر تبخیر در حد صفر باقی بماند.

2- برج خنک کننده نیروگاه آب خنک(برج خنک کن نیروگاه مرطوب یا تر) 

Wet cooling tower

در این نوع برج خنک کن آب مانند انواع صنعتی، توسط کانالها و نازل ها پاشیده می شود و پس از برخورد با هوای ورودی و خنک شدن دوباره به مدار بر می گردد. در این حالت به دلیل تبخیرآب در گردش، مصرف آب نسبتا بالا خواهد بود.

نمونه برج خنک کننده تر نیروگاهی را می توان در نیروگاه نکا، نیروگاه تهران ، بخش قدیمی نیروگاه همدان و …. مشاهده نمود. البته عموما کولینگ تاور های آب خنک نیروگاهی در ایران با سازه بتنی و فرم مکعب مستطیل ساخته شده اند.

روش ساده ظاهری تشخیص برج خنک کننده خشک و تر نیروگاهی بررسی، مشاهده بخار در قسمت خروجی دودکش آن است. بدین ترتیب اگر در خروجی دودکش برج خنک کننده نیروگاهی بخار آب مشاهده کردید، می توانید با احتمال خیلی زیاد آن کولینگ تاور را مرطوب یا تر در نظر بگیرید.

با در نظر گرفتن کم آبی و خشکسالی های اخیر در ایران یکی از بزرگترین موارد مصرف آب، برج خنک کننده نیروگاهها است که شهرهای بزرگ را دچار مشکلات فراوانی کرده است و متاسفانه مشکلات فراوانی را برای شهرهای مجاور ایجاد کرده است.

3 – کولینگ تاور هیبرید برای نیروگاه

استفاده از سیستم هیبرید برای خنک کاری در نیروگاه ها به کم شدن مصرف آب متوسط سالیانه می انجامد. سیستم ترکیبی از روش هوا خنک و Cooling tower است. روش کارکرد برج هیبرید به این صورت است که در فصلهایی مثل پاییز و زمستان که هوا سردتر است و در طول بعضی شبهای تابستان و بهار، آب به وسیله هوای محیط خنک می شود. به این ترتیب تبخیر و مصرف آب برج خنک کن نیروپاه کم می شود. البته سیستم هیبرید، قیمت بسیار بالاتری از کولینگ تاورهای عادی دارد.

بخش های مختلف برج خنک کننده نیروگاه

برج خنک کننده نیروگاه

1. برج خنک کن نیروگاه

2. پمپ آب سرد

3. خطوط انتقال سه فاز

4. ترانسفورماتور افزایش ولتاژ

5. ژنراتور الکتریکی

6. توربین بخار کم فشار

7. پمپ آب بویلر

8. تقطیر کننده سطحی

9. توربین بخار فشار متوسط

10. دریچه کنترل بخار

11. توربین بخار فشار بالا

12. دگازور

13. گرم کننده آب

14. حمل کننده زغال سنگ

15. قیف زغال سنگ

16. پودرساز زغال سنگ

17. سیلندر دود بویلر

18. قیف خاکستر

19. سوپر هیتر

20. پمپ هوا

21. پس گرم کن

22. سوپاپ هوای احتراق

23. پیش گرم کن مقدماتی

24. پیش گرم کن هوا

25. ته نشین کننده الکترواستاتیکی

26. پمپ هوا

27. دودکش

کولینگ تاور نیروگاه شهید رجایی

از جمله نیروگاه های برقی حرارتی ایران می توان به نیروگاه شهید رجایی قزوین اشاره نمود که اگر از شهر قزوین به سمت تهران حرکت نمایید، به صورت شگفت انگیزی با سازه های بلند و زیبا در سمت راست جاده رخ نمایی می کند.

برج خنک کننده نیروگاه شهید رجایی ساخت شرکت مهندسی EGI مجارستان است که این شرکت در سال 1992 میلادی توسط شرکت GEA آلمان خریداری شد. این کولینگ تاور از نوع خشک هلر است و دارای سازه اصلی فلزی و نمایی از آلومینیوم است. همچنین ارتفاع این برج 150 متر و آب تغذیه آن از آب چاه تامین می شود.

نحوه کارکرد برج های خنک کننده نیروگاهی 

همانطور که می دانید در یک سیکل هوای فشرده که توسط کمپرسورهای هوا صورت میپذیرد دمای هوا پس از افزایش فشار بالا می رود. بیشتر کمپرسورهای هوا یا حتی ژنراتورهای تولید برق دارای سیکل آب گردش بوده و نیازمند آب با دمای پایین می باشند. آب سرد از یک برج خنک کن توسط پمپ به کندانسورهای ژنراتور هدایت می شود و از آنجا با جذب گرمای هوا توسط مبدل به کولینگ تاور بر می گردد. آب گرم برگشتی به برج خنک کننده مرتبط با نوع آن (مدار باز یا مداربسته) به روش مستقیم و غیر مستقیم در تماس با هوای محیط قرار می گیرد. حاصل تماس مستقیم آب و هوای خشک و خنک انتقال حرارت و خنک کاری آب است. 

پکینگ برج خنک کننده در سیستم خنک کاری واحدهای پالایشگاهی، پتروشیمیایی و سایر واحدهای شیمیایی مشابه، نیروگاه های حرارتی و سیستم های اچ وی ای سی برای تهویه مطبوع ساختمان استفاده می شود. دسته بندی برج های خنک کن بر اساس نوع تماس هوا با آب صورت می گیرد؛ متداول ترین گونه های برج خنک کن بر اساس مکانیسم های جابه جایی طبیعی و جابه جایی اجباری تقسیم بندی می شوند.