المحطات الكهربية ذات الدورة المركبة

تتكون المحطات ذات الدورة المركبة من وحدة غازية ووحدة بخارية ... حيث ينتج عن الوحدة الغازية نواتج الاحتراق Exhaust تصل الي 500 درجة مئوية تدخل هذه الحرارة علي مبادل حراري توجد بداخله مواسير تمر بها المياه المعالجة كميائياً وتمر عليها تلك الحرارة العالية فتقوم بتبخير المياه حيث تسير في الدورة البخارية التي تتكون من تربينة ومكثف ومضخة ومجموعة مضخات مساعدة تقوم بأعمال تخدم مساعدات الوحدة كمضخة تفريغ المكثف وغيرها ... والسؤال هنا لم استخدمت الدورة المركبة ؟ هل هناك ميزة تختلف عنها عن استخدام كل وحدة بمفردها؟ أقول لكم نعم لأن كفاءة الوحدة الغازية بمفردها لاتتعدي ال 30% وذلك لسبب سوف أقوم بشرحه لكم بعد قليل بعد شرح تركيب الوحدة الغازية ... فعندما يتم تركيب وحدة بخارية معها ترتفع الكفاءة الي مايقرب من 52%....

والأن نقوم بشرح مكونات الوحدة الغازية

تتكون الوحدة الغازية من 5 مكونات رئيسية:-
1-فلاتر الهواء ونظام التنظيف الذاتي Air filters and self cleaning
2- كباس الهواء الرئيسي Air Compressor
3- غرفة الحريق C.C
4 - التربينة Turbine
5- المولد Generator

1- فلاتر هواء الكباس ونظام التنظيف الذاتي:-

لكي تتم عملية الاحتراق داخل الوحدة الغازية يلزمها ثلاثة أشياء رئيسية الوقود والهواء ومصدر الاشتعال وتعتبر نسبة الهواء الي الوقود نسبة مهمة جداً لزيادة عملية الاحتراق داخل الوحدة ومن ثم زيادة العزم الميكانيكي لدي التربينة لذا فإن الهواء هو أول شئ يدخل الي الوحدة عن طريق الكباس الرئيسي للوحدة فيوضع علي دخل الكباس الرئيسي مجموعة من الفلاتر التي تعمل علي تنقية الهواء الداخل الي الكباس الرئيسي لأن دخول الأتربة علي ريش الكباس تعمل علي تقيل كفاءة الوحدة .... أيضاً يوجد نظام للتنظيف لذاتي بحيث يقوم بتنظيف فلاتر الهواء من الأتربة المتراكمة ليها حتي لازداد فرق الضغط علي فلاتر الكباس وتؤدي الي خروج الوحدة بوقاية ميكانيكية تسمي بوقاية ال Anti surge والتي تحدث نتيجة زيادة فرق الضغط ما بين فلاتر الكباس و مدخل الكباس فيعمل علي وجود ضغط عكسي Back pressure يمكن أن يعمل علي تدمير ريش الكباس الرئيسي.

2- الكباس الرئيسي للوحدة Air compressor -

يعتبر الكباس الرئيسي هو المحطة الأولي لدخول الهواء اللازم لاتمام عملية الاحتراق فانه يدخل اليه الهواء بضغط 1 بار ويقوم بضغط الهواء في مراحله المتعددة التي تصل الي 16 مرحلة " Siemens V94.2" الي أن يصل الضغط الي 10.5 بار تقريباً والذي يقوم بدوره بالدخول الي غرف الاحتراق ليختلط مع الوقود وتتم عملية الاحتراق .... أيضاً يتم التحكم بنسبة الهواء الداخلة الي الكباس عن طريق أول مرحلة قبل مراحل الباس ال 16 والتي تسمي بالمرحلة الصفرية أو Inlet guide van "IGV" والتي يتم التحكم فيها عن طريق محرك موصل عليها يتم التحكم في نسبة الفتح والغلق لها وعندما تكون مغلقة تماماً تمرر هواء بنسبة فتح 30% وعندما تكون مغلقة تماماً تمرر هواء بنسبة 70% " Zero IGV = 30% 100%IGV =70%

3- غرفة الاحتراق الداخلي C.C.

لقد توقفنا في المرة السابقة عند الكباس الئيسي للوحدة الغازية وقد علمنا أنه يتكون من 16 مرحلة كل مرحلة يتم بداخلها ضغط الهواء الي أن نصل الي آخر مرحلة يكون الضغط فيها حولي 10.5 بار ... يدخل الهواء بعد ذلك الي غرفة لاحتراق الداخلي والمكونة في نظام siemens V94.2 من غرفتين علي جانب الكباس حيث يقوم الهواء بعمل وظيفتين :-
1- الاختلاط مع الوقود لاتمام عملية الاحتارق
2- التبريد علي الجدران المحيطة بالغرفة
تتكون الغرفة من الجدار الداخلي الذي يتكون من بلاطات مقاومة حراريا ثم مدخل الهواء الخارج من الكباس ثم نظام الوقود والذي سوف نتكلم عنه باستفاضة:

يوجد علي الغرفة نظام بادئ الاشعال Ignation system كما يوجد نظامين للحريق وهما Diffusion و الـ Permix وسوف نبدأ بالتحدث عن ك منهم علي حدي: 

نظام بادئ الاشعال Ignation system

يتكون نظام بادئ الاشعال من محول بادئ الاشعال والذي يعطي شرارة بداية الاشعال Ignation Transformr ويوجد علي كل موقد والذي عددهم 8 مواقد موزعين علي سطح كل غرفة ماسورة رفيعة والتي يمر منها غاز بادئ الاشعال وهو البداية لعمل الاحتراق في الوحدة اذ يقوم محول بادئ الاشعال باعطاء اشارة الاشعال علي المواقدBurners في نفس الوقت التي تقوم فيه المواسير الخاصة بالاشعال باخراج الغازبضغط أعلي من أقل ضغط موضوع في ضبط برنامج تشغيل الوحدة وذلك الي أن يتكون الحريق الأساسي "MAIN FLAME "  

نظام الحريق Diffusion

في بداية تشغيل الوحدة يكون نظام الحريق Diffusion وهو عبارة عن لهب طويل ومركز يمر من أعي نقطة في غرفة الحريق بعد الموقد الي قرب نهاية الغرفة ليضمن وجود حريق في جميع أنحاء الغرفة.
*** بد ذلك ترتفع درجة الحرارة للعادم الخارج من التربينة وهي التي يتم قياس جميع التغيرات الحرارية للوحدة عليها وبعد أن تدخل الوحدة علي الشبكة عند تردد 50 هرتز 3000rpm وترتفع الميجاوات للوحدة تزدا درجة الحرارة الي أن تصل الي 470 درجة وعندها تكون الـIGV الخاصة بالوحدة عند 0 يتم التحويل من نظام الحريق Difusion الي نظام الحريق premix

نظام الحريق Premix : 

هو لهب قصير وموزع بانتظام علي الغرفة وون نظاماًمثالياً لأنه يقوم بعملية الاحتراق دون أن يؤثر علي الغرفة كنظام الـDiffusion وهو يدخل من بعد درجة حرارة 470 درجة الي أن تصل الحرارة الي 500 درجة وهي أقصي درجة حرارة تتحملها الوحدة....

4- التربينة الغازية Gas Turbine 

بعد أن تتم عملية الاحتراق داخل غرفة الاحتراق الداخلي نتيجة خلط الهواء المضغوط بضغط عالي مع الوقود سواء كان هذا الوقود وقوداً غازياً أو وقوداً سائلاً تكون نواتج الاحتراق غازات بدرجة حرارة تصل الي 1050 درجة مئوية ومضغوطة بضغط عالي قد يصل الي أقل من 10.5 بار ... تدخل هذه الغازات الي التربينة حيث يحدث تمدد لها داخل التربينة وتبدأ التربينة في الدوران .

ولكن دعونا أولا نستعرض تركيب هذه التربينة : تتكون التربينة من أربعة مراحل كل مرحلة عبارة عن مجموعة من الريش الثابتة والريش المتحركة... تقوم المرحلة الأخيرة من الكباس بتبريد المرحلة الأولي من التربينة وتقوم المرحلة العاشرة من الكباس بتبريد المراحل الثلاثة الأخري للتربينة وذلك للحفاظ علي ريش التربينة من الاجهادات الحرارية.

تقوم أول مرحلة ثابتة من مراحل التربينة بتوجيه الغازات علي أول مرحلة متحركة لكي يتم أخذ أكبر شغل ممكن من التربينة حيث تبدأ عملية التمدد للغازات داخل المراحل الأربعة للتربينة وتبدأ التربينة في عملية التسارع الي أن نصل الي سرعة التزامن Synchronous speed وتكون3000rpm والتي عندها تردد الشبكة تكون 50 هرتز

الخلاصة:

نظرية العمل :
يتم ضغط الهواء الجوي ومزجه بناتج الاحتراق للغاز الطبيعي أو السولار وتوجيهه إلى ريش التربينة فتدور ويدور معاها المولد الكهربي فينتج تيار كهربي .

المميــــــــزات :
1-السعـــه متوسطــة
2-تكلفة الانشاء عادية
3-سرعه الدخول على الشبكة (5_7)دقيقة
5-تنشأ عادة بعيد عن مصدر المياة إلا إذا استخدم دورة مركبة
6-تستخدم عادة ف وقت الذروه
7-تشغل حيز اصغر من المحطات المائية
8-يمكن عمل دوره مركبة لرفع الكفاءه للوحده
9-تعمل بالغاز او بالسولار

العيـــــــــوب :
1-خروج العادم عند درجة حرارة 500 درجة مئوية بدون استفادة (إلا إذا استخدم حرارة ناتج الاحتراق لتسخين المياه وعمل وحدة بخارية وهذه المنظومة تسمى وحدة غازية مركبة)
2-تعمل فقط بالغاز او بالسولار نظرآ لاستخدام ناتج الاحتراق في عملية إداره التربينةز
3-العمر الافتراضي (15:25) سنه
4-تستخدم مصافي للهواء قبل دخوله للمكبس
5- الكفاءة 25؟%_32%

نظام الدورة المركبة :
يتم استخدام حرارة ناتج الاحتراق من الوحدة الغازيه لتسخين مياه وعمل وحده بخارية تأخذ تغذيتها حراريآ من الوحدة الغازية, وهذه المنظومة تسمى وحدة غازية مركبة وأهم مميزاتها رفع كفاءة الوحدة إلى حوالي 42%