ریپورتر
3rd April 2009, 05:30 PM
- نقش سیستم خنک کن درسیکل نیروگاه :
همان طور که در بالا اشاره شد برج های خنک کننده در سیکل فرعی یک نیروگاه قرار دارند.
سیکل فرعی :
برج خنک کننده : (cooling tower)-1
آب گرم وارد شده به کندانسر توسط برج سرد میشود.
پمپ : (cooling water pump)-2
آب را در سیکل فرعی به چرخش در می آورد.
کندانسر (condenser)-3
4- انواع سیستم خنک کننده در نیرو گاه:
الف- برج های خنک کننده با جریان طبیعی :
استفاده از برج خنک کننده با جریان طبیعی در اروپا شروع شد و در سال های اخیر مهندسان آمریکایی به آن روی آوردند.احداث این نوع برج در ابتدا با چوب بود وبعدا با چوب وفلز به ساخت آن مبادرت گردید.در نوع جدید،این برج با بتن مسلح درست می شود.شکل فیزیکی این نوع برج نیز تغییراتی را پشت سر گذاشت.نخست به صورت استوانه احداث می گردید وبعدا به حالت دو مخروط قطع خورده روی هم بنا می شد.شکل جدید آن هیپربولیک است که به برج استحکام خوبی می دهد وبا جریان طبیعی هوا در عبور از پوسته برج سازگاری بهتری دارد.طرح نو این برج مصالح بری کمتری دارد چون به حجم کمتری نیاز دارد.
برقراری جریان هوا در این نوع برج به پنکه یا دمنده نیاز ندارد.چون جریان هوا در برج با جریان طبیعی توسط اختلاف دانسیته بین هوای بیرون و درون برج ،به وجود می آید(هوای درون برج توسط آب ورودی گرم می شود وبا هوای بیرون اختلاف دانسیته پیدا می کند ).لذا برج یک دود کش بزرگی است که در پایین هوای سرد را به درون خود می کشد و در بالا هوای گرم را تخلیه می نماید.در برج با جریان طبیعی هم دو روش برای خنک کردن آب وجود دارد،با جریان عرضی ویا با جریان متقابل. جریان متقابل وسیله موثری برای انتقال حرارت است اما در جریان عرضی یکنواختی جریان هوا و توزیع آب ،بهتر تامین می گردد واین خصوصیات جبران کننده ضعیف برج با جریان عرضی خواهد بود.در حالت جریان عرضی،هوا عمود بر ریزش آب است وافت فشار در آن کمتر است.جریان متقابل به پر کننده بزرگتری نیاز دارد وارتفاع رانش هم در آن کوتاه تر می باشد.
برج ها با جریان طبیعی خود به دو دسته سیستم خشک(هلر) وسیستم تر تقسیم میشود.
http://i1.tinypic.com/6q3csxy.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i7.tinypic.com/8bnva1l.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i13.tinypic.com/6lj3arb.gif
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i16.tinypic.com/6x16xz9.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i10.tinypic.com/8bqc0fc.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i3.tinypic.com/7w87vy8.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i18.tinypic.com/81ztdh1.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://www.iran-eng.com/images/statusicon/wol_error.gifاندازه ی اين عكس تغيير داده شده است. برای ديدن كامل عكس اينجا را كليك كنيد. اندازه ی عكس اصلی 1600x1200 و حجم آن 66KB است.http://i6.tinypic.com/6oxdsmp.jpg
(برج خشک با جریان طبیعی )
ب- برج های خنک کننده با جریان مصنوعی :
در این نوع برج ها جریان هوا به صورت مصنوعی است و به کمک پنکه وفن انجام می پزیرد.این نوع برج ها نیز خود به دو دسته خشک و تر تقسیم میشوند.در زیر نمونه ای از این برج ها را ملاحظه میکنید:
http://i1.tinypic.com/6qcu6fq.gif
http://i2.tinypic.com/81tcn4l.png
هزینه احداث برج ها و مقایسه آنها با یکدیگر :
برای حجم معینی از کار خنک کنی ،برج با جریان مصنوعی (برج مکانیکی)در مقایسه با برج با جریان طبیعی ،به مصالح کمتر و ارانتر نیاز دارد.برج مکانیکی به احداث دودکش نیاز ندارد.ساخت این دودکش 30 تا 50 درصد هزینه احداث برج با جریان طبیعی را تشکیل می دهد.برج مکانیکی (با جریان مصنوعی)تعدادی پنکه دارد و کار کرد آن نیز با مصرف برق همراه است و در عین حال به ادوات کنترل هم احتیاج دارد.برج مکانیکی معمولا برای عمر مفید 20 ساله ای طراحی واحداث می شود .ودر مجموع هزینه ساخت یک برج خنک کننده طبیعی هم اندازه اش را ندارد.
علاوه بر هزینه مصالح و ساخت ،ارزش زمین مکان احداث برج نیز مطرح است.خصوصا اگر اجرای پروژه ساخت برج در نواحی گران قیمت زمین واقع شده باشد.گاهی مزاحمت مه برج مکانیکی وموانع اطراف در چرخش های موثر هوا ،تخریب برج را لازم می سازد ولی در برج با جریان طبیعی نقطه خروج مه ارتفاع بیشتری دارد واز بابت مزاحمت مه و جریان موثر هوا ،مشکلی ندارد.افزایش حجم کار خنک کنی در صورت استفاده از برج مکانیکی ایجاب می نماید که بر تعداد واحد های برج اضافه شود و این سبب اشغال زمین بیشتری خواهد شد.هزینه لوله کشی های برج مکانیکی خصوصا در کاخانه های تولید ،مقدار قابل توجهی از هزینه را تشکیل می دهد.
چنانچه همه اقلام هزینه لحاظ شوند ،سطحی از ظرفیت برج را می توان یافت که بیش از آن برج مکانیکی گران تر از برج با جریان طبیعی در می آید.رابطه هزینه احداث و دفع حرارت نقطه ای را نشان می دهد که از آن به بعد برج مکانیکی پر هزینه تر می باشد.با افزایش حجم کار خنک کنی تفاوت هزینه احداث بین دو برج کمتر می شود و به جایی می رسد که برج با جریان طبیعی اقتصادی تر خواهد شد.و چنین حالتی به شرایط طراحی ،ارزش زمین و هزینه آماده سازی زمین نیز بستگی دارد.
شرایط آب و هوایی محلی نقش مهمی در انتخاب برج خنک کننده تر دارد.چون واحد های پتروشیمی و صنایع مشابه برجی را لازم دارند که با شرایط طرح در تابستان احداث شده باشند وبار برج تقریبا در سراسر سال ثابت می ماند و تحت این شرایط برج مکانیکی بر نوع با جریان طبیعی ترجیح دارد.برج مکانیکی معمولا برای جایی توصیه می شود که اختلاف دمای لازم،کم باشد.(مثلا c°5.5 تا c°11)
بهترین مورد کاربرد برج با جریان طبیعی در نیروگاه هااست.چون بار نیروگاه ها در زمستان ها ممکن است بیشتر از تابستان باشد و کار خنک کنی ،حجم بالایی دارد.به طور کلی برج با جریان طبیعی برای مناطقی قابل توصیه است که شرایط کار برج،دمای تر کم و دمای بالای آب ورودی و خروجی را شامل شود(دامنه وسیع خنک کن واختلاف دما )و یا بار زمستانی برج زیاد باشد.در مناطق خشک رطوبت نسبی پایین است وآب زیادی با تبخیر هدر خواهد رفت و لذا در این گونه مناطق استفاده از برج با جریان طبیعی توصیه نمی شود.در مناطقی با رطوبت نسبی متوسط ،برحسب اینکه حجم بار زمستانی برج چقدر باشد می توان برج طبیعی را توصیه کرد.در مناطقی که دمای تابستان خیلی بالا باشد،احداث برج با جریان طبیعی را نمی توان توصیه کرد چون بازدهی مطلوب را نخواهد داشت.
مناطق مرطوب بهترین جا برای کاربرد برج با جریا طبیعی هستند و روی همین اصل در اغلب مناطق دارای رطوبت نسبی بالا احداث شده است.
5- مراحل طراحی برج ها
1- طراحی مکانیکال : جهت مشخص نمودن ابعاد رادیاتورها و شکل هذلولی گون برج جهت برداشت حرارتی مطلوب توسط مهندسان مکانیک
2- طراحی بخش سازه : بر اساس بررسي وضعيت ژئوتكنيك خاك بستر و همچنين بررسي وضعيت لرزه خيزي منطقه و تعيين شتاب مبناي طرح (آناليز ريسك)، ارزيابي وضعيت شدت بارهاي باد طراحي سازه برج خنك كن انجام مي شود. (توسط مهندسين عمران )
اطلاعات تجربی در مورد مصالح مصرفی درسازه یک برج خنک کن خشک با جریان طبییعی:
1) نسبت آب به سيمان :
با توجه به مقاومت مورد نياز بتن در طراحي ((f'c=280 kg/cm2 ميزان آب به سيمان حداكثر به 0.5 محدود مي شود.
2) حجم بتن :
در برج خنك كن يك واحد سيكل تركيبي 160MWتقريبا 10000 متر مكعب بتن داريم كه حدود 2500 متر مكعب در فونداسيون، حدود 1500 متر مكعب در X-Leg ها و نهايتا حدود 6000 متر مكعب در پوسته مصرف مي شود.
3) سايز آرماتورها :
در برج خنك كن سايز آرماتور ها متنوع بوده و از سايز هاي پائين (12،14) متوسط (16،18،20) و بالا (25،28،32) استفاده مي شود. آرماتور هاي فونداسيون و پوسته متنوع از سايز هاي فوق استفاده مي شود ولي در پايه هاي ضربدري عمده ميلگرد هاي سايز 28 مي باشند.
4) مواد افزودني :
در پوسته برج خنك كن با توجه به نوع خاص اجرا (قالب لغزنده) نياز به استفاده از افزئدني روان كننده يا فوق روان كننده مي باشد كه عموما از ريتاردر استفاده مي شود.
5) بروآورد قيمت :
با توجه به برآورد حدود 10000 متر مكعب بتن و 3000 تن آرماتور ، 4500 متر مربع قالب بندي پوسته مجموعا عمليات ساختماني يك برج حدود 50،000،000،000 ريال تخمين زده مي شود.
همان طور که در بالا اشاره شد برج های خنک کننده در سیکل فرعی یک نیروگاه قرار دارند.
سیکل فرعی :
برج خنک کننده : (cooling tower)-1
آب گرم وارد شده به کندانسر توسط برج سرد میشود.
پمپ : (cooling water pump)-2
آب را در سیکل فرعی به چرخش در می آورد.
کندانسر (condenser)-3
4- انواع سیستم خنک کننده در نیرو گاه:
الف- برج های خنک کننده با جریان طبیعی :
استفاده از برج خنک کننده با جریان طبیعی در اروپا شروع شد و در سال های اخیر مهندسان آمریکایی به آن روی آوردند.احداث این نوع برج در ابتدا با چوب بود وبعدا با چوب وفلز به ساخت آن مبادرت گردید.در نوع جدید،این برج با بتن مسلح درست می شود.شکل فیزیکی این نوع برج نیز تغییراتی را پشت سر گذاشت.نخست به صورت استوانه احداث می گردید وبعدا به حالت دو مخروط قطع خورده روی هم بنا می شد.شکل جدید آن هیپربولیک است که به برج استحکام خوبی می دهد وبا جریان طبیعی هوا در عبور از پوسته برج سازگاری بهتری دارد.طرح نو این برج مصالح بری کمتری دارد چون به حجم کمتری نیاز دارد.
برقراری جریان هوا در این نوع برج به پنکه یا دمنده نیاز ندارد.چون جریان هوا در برج با جریان طبیعی توسط اختلاف دانسیته بین هوای بیرون و درون برج ،به وجود می آید(هوای درون برج توسط آب ورودی گرم می شود وبا هوای بیرون اختلاف دانسیته پیدا می کند ).لذا برج یک دود کش بزرگی است که در پایین هوای سرد را به درون خود می کشد و در بالا هوای گرم را تخلیه می نماید.در برج با جریان طبیعی هم دو روش برای خنک کردن آب وجود دارد،با جریان عرضی ویا با جریان متقابل. جریان متقابل وسیله موثری برای انتقال حرارت است اما در جریان عرضی یکنواختی جریان هوا و توزیع آب ،بهتر تامین می گردد واین خصوصیات جبران کننده ضعیف برج با جریان عرضی خواهد بود.در حالت جریان عرضی،هوا عمود بر ریزش آب است وافت فشار در آن کمتر است.جریان متقابل به پر کننده بزرگتری نیاز دارد وارتفاع رانش هم در آن کوتاه تر می باشد.
برج ها با جریان طبیعی خود به دو دسته سیستم خشک(هلر) وسیستم تر تقسیم میشود.
http://i1.tinypic.com/6q3csxy.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i7.tinypic.com/8bnva1l.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i13.tinypic.com/6lj3arb.gif
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i16.tinypic.com/6x16xz9.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i10.tinypic.com/8bqc0fc.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i3.tinypic.com/7w87vy8.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://i18.tinypic.com/81ztdh1.jpg
(برج تر با جریان طبیعی )
http://www.iran-eng.com/images/statusicon/wol_error.gifاندازه ی اين عكس تغيير داده شده است. برای ديدن كامل عكس اينجا را كليك كنيد. اندازه ی عكس اصلی 1600x1200 و حجم آن 66KB است.http://i6.tinypic.com/6oxdsmp.jpg
(برج خشک با جریان طبیعی )
ب- برج های خنک کننده با جریان مصنوعی :
در این نوع برج ها جریان هوا به صورت مصنوعی است و به کمک پنکه وفن انجام می پزیرد.این نوع برج ها نیز خود به دو دسته خشک و تر تقسیم میشوند.در زیر نمونه ای از این برج ها را ملاحظه میکنید:
http://i1.tinypic.com/6qcu6fq.gif
http://i2.tinypic.com/81tcn4l.png
هزینه احداث برج ها و مقایسه آنها با یکدیگر :
برای حجم معینی از کار خنک کنی ،برج با جریان مصنوعی (برج مکانیکی)در مقایسه با برج با جریان طبیعی ،به مصالح کمتر و ارانتر نیاز دارد.برج مکانیکی به احداث دودکش نیاز ندارد.ساخت این دودکش 30 تا 50 درصد هزینه احداث برج با جریان طبیعی را تشکیل می دهد.برج مکانیکی (با جریان مصنوعی)تعدادی پنکه دارد و کار کرد آن نیز با مصرف برق همراه است و در عین حال به ادوات کنترل هم احتیاج دارد.برج مکانیکی معمولا برای عمر مفید 20 ساله ای طراحی واحداث می شود .ودر مجموع هزینه ساخت یک برج خنک کننده طبیعی هم اندازه اش را ندارد.
علاوه بر هزینه مصالح و ساخت ،ارزش زمین مکان احداث برج نیز مطرح است.خصوصا اگر اجرای پروژه ساخت برج در نواحی گران قیمت زمین واقع شده باشد.گاهی مزاحمت مه برج مکانیکی وموانع اطراف در چرخش های موثر هوا ،تخریب برج را لازم می سازد ولی در برج با جریان طبیعی نقطه خروج مه ارتفاع بیشتری دارد واز بابت مزاحمت مه و جریان موثر هوا ،مشکلی ندارد.افزایش حجم کار خنک کنی در صورت استفاده از برج مکانیکی ایجاب می نماید که بر تعداد واحد های برج اضافه شود و این سبب اشغال زمین بیشتری خواهد شد.هزینه لوله کشی های برج مکانیکی خصوصا در کاخانه های تولید ،مقدار قابل توجهی از هزینه را تشکیل می دهد.
چنانچه همه اقلام هزینه لحاظ شوند ،سطحی از ظرفیت برج را می توان یافت که بیش از آن برج مکانیکی گران تر از برج با جریان طبیعی در می آید.رابطه هزینه احداث و دفع حرارت نقطه ای را نشان می دهد که از آن به بعد برج مکانیکی پر هزینه تر می باشد.با افزایش حجم کار خنک کنی تفاوت هزینه احداث بین دو برج کمتر می شود و به جایی می رسد که برج با جریان طبیعی اقتصادی تر خواهد شد.و چنین حالتی به شرایط طراحی ،ارزش زمین و هزینه آماده سازی زمین نیز بستگی دارد.
شرایط آب و هوایی محلی نقش مهمی در انتخاب برج خنک کننده تر دارد.چون واحد های پتروشیمی و صنایع مشابه برجی را لازم دارند که با شرایط طرح در تابستان احداث شده باشند وبار برج تقریبا در سراسر سال ثابت می ماند و تحت این شرایط برج مکانیکی بر نوع با جریان طبیعی ترجیح دارد.برج مکانیکی معمولا برای جایی توصیه می شود که اختلاف دمای لازم،کم باشد.(مثلا c°5.5 تا c°11)
بهترین مورد کاربرد برج با جریان طبیعی در نیروگاه هااست.چون بار نیروگاه ها در زمستان ها ممکن است بیشتر از تابستان باشد و کار خنک کنی ،حجم بالایی دارد.به طور کلی برج با جریان طبیعی برای مناطقی قابل توصیه است که شرایط کار برج،دمای تر کم و دمای بالای آب ورودی و خروجی را شامل شود(دامنه وسیع خنک کن واختلاف دما )و یا بار زمستانی برج زیاد باشد.در مناطق خشک رطوبت نسبی پایین است وآب زیادی با تبخیر هدر خواهد رفت و لذا در این گونه مناطق استفاده از برج با جریان طبیعی توصیه نمی شود.در مناطقی با رطوبت نسبی متوسط ،برحسب اینکه حجم بار زمستانی برج چقدر باشد می توان برج طبیعی را توصیه کرد.در مناطقی که دمای تابستان خیلی بالا باشد،احداث برج با جریان طبیعی را نمی توان توصیه کرد چون بازدهی مطلوب را نخواهد داشت.
مناطق مرطوب بهترین جا برای کاربرد برج با جریا طبیعی هستند و روی همین اصل در اغلب مناطق دارای رطوبت نسبی بالا احداث شده است.
5- مراحل طراحی برج ها
1- طراحی مکانیکال : جهت مشخص نمودن ابعاد رادیاتورها و شکل هذلولی گون برج جهت برداشت حرارتی مطلوب توسط مهندسان مکانیک
2- طراحی بخش سازه : بر اساس بررسي وضعيت ژئوتكنيك خاك بستر و همچنين بررسي وضعيت لرزه خيزي منطقه و تعيين شتاب مبناي طرح (آناليز ريسك)، ارزيابي وضعيت شدت بارهاي باد طراحي سازه برج خنك كن انجام مي شود. (توسط مهندسين عمران )
اطلاعات تجربی در مورد مصالح مصرفی درسازه یک برج خنک کن خشک با جریان طبییعی:
1) نسبت آب به سيمان :
با توجه به مقاومت مورد نياز بتن در طراحي ((f'c=280 kg/cm2 ميزان آب به سيمان حداكثر به 0.5 محدود مي شود.
2) حجم بتن :
در برج خنك كن يك واحد سيكل تركيبي 160MWتقريبا 10000 متر مكعب بتن داريم كه حدود 2500 متر مكعب در فونداسيون، حدود 1500 متر مكعب در X-Leg ها و نهايتا حدود 6000 متر مكعب در پوسته مصرف مي شود.
3) سايز آرماتورها :
در برج خنك كن سايز آرماتور ها متنوع بوده و از سايز هاي پائين (12،14) متوسط (16،18،20) و بالا (25،28،32) استفاده مي شود. آرماتور هاي فونداسيون و پوسته متنوع از سايز هاي فوق استفاده مي شود ولي در پايه هاي ضربدري عمده ميلگرد هاي سايز 28 مي باشند.
4) مواد افزودني :
در پوسته برج خنك كن با توجه به نوع خاص اجرا (قالب لغزنده) نياز به استفاده از افزئدني روان كننده يا فوق روان كننده مي باشد كه عموما از ريتاردر استفاده مي شود.
5) بروآورد قيمت :
با توجه به برآورد حدود 10000 متر مكعب بتن و 3000 تن آرماتور ، 4500 متر مربع قالب بندي پوسته مجموعا عمليات ساختماني يك برج حدود 50،000،000،000 ريال تخمين زده مي شود.