1

HRSGهای گرمایی مبدل

جمع آوری:امیرحسین عربی

چکیده

روگاهین شتریرود. در ب یهمزمان به شمار م دیتول روگاهین ای یبیترک کلیس کیحرارت در یابیباز یاصل زیحرارت تجه افتیباز لریبو

کلیس روگاهیکنند. ن یبالا استفاده م یبخار با فشار و دما دیتول یگاز برا نیاز تورب یخروج یاز حرارت گازها ابیباز لریها، بو

یها برا کلیس نیتر نهیاز به یکیبخار( است که نی)تورب نیرانک کلیس کیگاز( و نی)تورب تونیبرا کلیس کیشامل یبیترک

رود. یتوان به شمار م دیتول یها ستمیس

فهرست

نیروگاه چرخه ترکیبی-1

مبدل گرمایی-2

های گرماییانواع مبدل-3

های گرماییروابط مربوط به مبدل-4

یکینامیترمود یرهایمتغ فیتعر -5

6-شکل ها

منابع-7

2

نیروگاه چرخه ترکیبی-1

لریبا استفاده از بو روگاه،ینوع ن نی. در اشودیبخار م نیگاز و تورب نیتورب یاست که شامل تعداد یروگاهین یبیچرخه ترک روگاهین

. شودیبخار استفاده م یهانیدر تورب ازیبخار آب مورد ن دیتول یگاز، برا یهانیاز تورب یخروج یاز حرارت موجود در گازها اب،یباز

دما داشته باشند، گرادیدرجه سانت ۶۰۰تا توانندیآن، که م یخروج ینباشد، گازها یبیترک کلیبه صورت س زگا نیاگر تورب

استفاده شده و یانرژ نیاز ا ،یبیترک کلیس روگاهیکه در ن ی. در حالرودیدر آن هدر م ماندهیباق یوارد هوا شده و انرژ ماًیتقمس

.ابدییم شیافزا کلیروش، راندمان س نیبا استفاده از ا ن،ی. بنابراکندیم دیآب تول بخاربه سوخت، ازیبخار بدون ن نیتورب لریبو

گاز است. نیشده توسط خود تورب دیتول یحدود نصف انرژ یگاز یهانیاز اگزوز تورب یابیقابل باز یانرژ ک،یبه صورت تئور

کی یبرا ازیمورد ن یگاز، انرژ نیدو تورب ها،یاز طراح یگاز خواهد بود. در برخ نیبخار حدود نصف تورب نیتوان تورب ن،یبنابرا

.شودیگاز م یهانیبخار در حدود تورب یهانیتورب یدیتوان تول جه،یو در نت کنندیم جادیبخار را ا نیتورب

یم دیبرق را تول یگاز نیکه ژنراتور تورب یباشد به نحو یم یگاز نیبخار و تورب نیاز تورب یبیدر واقع ترک یبیترک کلیروگاه سنی

بخار مورد نیتورب ازیبخار مورد ن دیتول یگاز ) توسط محصولات احتراق( برا نیتلف شده از تورب یحرارت یحال انرژ نیکند، درع

دایپ شیافزا روگاهیاز ن یبهره بر کلیدو س نیکردن ا بیشود. با ترک یم دیتول یبرق اضاف قیطر نیا بهو ردیگ یاستفاده قرار م

4۰تا 25 نیب یبرق بدون استفاده از اتلاف گرما به طور معمول راندمان روگاهیچرخه ساده کارخانه ن کیاز یکیکند. بازده الکتر یم

نیدرصد را دارد. همانطور که گفته شد ا ۶۰حدود یکیراندمان الکتر یبیترک کلیبا س روگاهیکه همان ن یدرصد دارد، در حال

یگرما ، و دستگاه ها افتیباز یها گیها ، د نیشوند و بسته به نوع تورب یبخار و گاز ساخته م یها نیتورب بیها از ترک روگاهین

دارند. یانواع متعدد یابیباز

مبدل گرمایی-2

به ابیباز لریبه بو افتهیانتقال یبرد. انرژ یبه کار م یورود یگاز را به عنوان انرژ نیاز تورب یخروج یگازها یبخار انرژ نیتورب

یپره ها یطراح ریغ طیباشد. در شرا یم یطراح طیگاز در شرا نیشده تورب یابیارز یگاز معمولاً برابر خروج نیتورب لهیوس

یورود یراهنما (IGV) یسنت یها روگاهیرا حفظ کنند. در ن ابیباز لریبو ازیمورد ن یرود. تا دما یهوا به کار م میتنظ یبرا

شود و در فشار ثابت یسپس وارد محفظه انبساط م دهیشود که در آنجا ابتدا متراکم گرد یگاز م نیهوا وارد تورب ،یبیترک کلیس

کیگردد و در آنجا تا فشار اتمسفر یبخش انبساط م کیبالا وارد یگردد. هوا با فشار و دما یدما م شیبه سرعت دچار افزا

یکند به کار م یکه هوا را متراکم م یراندن کمپرسور یکند که برا یم دیتول یانرژ یادیانبساط مقدار ز نیشود. ا یمنبسط م

ندک یشده توسط منبسط کننده را مصرف م دیتول %۶۰تا %5۰گاز حدود نیرود. کمپرسور در تورب .

یم گرادیدرجه سانت ۶5۰تا 51۰ نیآن ب یقرار داشته و دما کیفشار اتمسفر طیکند در شرا یگاز را ترک م نیکه هوا تورب یزمان

12 نیبخار ب قیدرصد و در صورت تزر 1۶تا 14 نیب نیبخار به تورب ایآب قیموجود در گاز در صورت عدم تزر ژنیباشد. درصد اکس

یم دیبه آب بخار تول یشوند که در آنجا با انتقال انرژ یم ابیباز لریگاز وارد بو نیاز تورب یخروج یگازهااست. ریدرصد متغ 14تا

3

بخار نیمشابه تورب ییواحدها به تعداد بخش ها نیا شتریوجود دارند. ب ابیباز لریبو یواحدها یبرا یمختلف یها یشود. دسته بند

تریسوپر ه کیو سپس هیو گرمکن آب تغذ زریاکونوما کیگرمکن، شیپ کی ابیباز لریشوند غالباً هر بخش بو یم یبند میتقس

باشد. یم تیبخار به صورت سوپر ه نیبه تورب یدارد. بخار ورود

HRSGاند:ها از چهار قسمت اصلی تشکیل شده

(economizer) اکونومایزر •

(evaporator) اواپراتور •

(superheater) سوپرهیتر •

(water preheater) گرم کن آبپیش •

های گرماییانواع مبدل -3

HRSGبندی کرد.های مختلفی مانند جهت جریان گازهای خروجی یا تعداد سطوح فشار دستهتوان از راهها را می

افقی، گاز خروجی HRSGشوند. در بندی میها به انواع افقی و عمودی دستهHRSGبر اساس جهت جریان گازهای خروجی از اگزوز،

عمودی، جریان گازهای خروجی به صورت عمودی از HRSGگذرد؛ در حالی که در ی میهای عمودبه صورت افقی از روی تیوب

کنند.های افقی عبور میروی تیوب

steam) درام بخار تک فشاره تنها یک HRSGبندی کرد. توان به تک فشاره و چند فشاره دستهرا می HRSGبر اساس سطح فشار،

drumشود؛ در حالی که ولید می( دارد و بخار تنها در یک سطح فشار تHRSG چند فشاره از دو )دو فشاره( یا سه )سه فشاره( درام

سه فشاره از سه بخش تشکیل شده است: HRSGبخار تشکیل شده است. به این ترتیب یک

LP یا (low pressure section) بخش کم فشار •

(reheat section) تهیبخش ری/IP یا (intermediate pressure section) بخش فشار متوسط •

.HP یا (high pressure section) بخش پر فشار •

شود. سپس دمای بخار با عبور است که در آن آب تبدیل به بخار می (evaporator) اواپراتور و یک درام بخار هر بخش دارای یک

.رسدبه بالای نقطه اشباع می (superheaters) ازسوپرهیترها

4

HRSGیجیپک یها

HRSGیجیپک یها (packaged HRSGs به صورت )توانندیو م شوندیم یحمل از کارخانه طراح یدستگاه مونتاژ شده برا کی

کوره کی تواندیم یجیپک HRSGمگاوات( استفاده شوند. 2۰ ری( )معمولا زturbine) نیتورب ایحرارت تلف شده و یدر کاربردها

(furnace )خنک( شونده با آبwater-cooledداشته باشد که امکان استفاده از احتراق تکم )بهتر را فراهم یو راندمان کل یلی

.کندیم

5

ها مشعل نی( هستند. اduct firing) نگیریداکت فا ای( supplemental firingها شامل احتراق مکمل )HRSGاز یبرخ

(burners )یرا برا یاضاف یانرژ کی HRSG بخار نیتورب یخروج شیافزا جهیو در نت ترشیبخار ب دیکه باعث تول کنندیفراهم م

(steam turbineم )رو اغلب نیو از ا شودیکم م یگذارهیسرما نهیبرق را با هز دیباعث تول نگیریداکت فا ی. به طور کلشودی

.روندیبه کار م کیکارکرد پ یبرا

HRSG به یورود انیجر میتنظ یبرا نیهمچنهاHRSG ورتریدا چهیدر یدارا توانندیم (diverter valves ) دمپر ورتریدا ای

(diverter damperباشند. دا )نیکه تورب دهدیدمپر اجازه م ورتری ( گازgas turbineزمان )چیادامه به کار دهد که ه ی

نباشد. HRSGاز به در مدار بودن ین ایوجود نداشته باشد و یبخار یتقاضا

بار گذر کیبخار یمولدها

( once-through steam generatorبار گذر ) کی(، مولد بخار steam drumبدون درام بخار ) HRSGنوع خاص از کی

زریشده به عنوان اکونوما یبندبخش یهاو بدون قسمت وستهیپ ریمس کی یآب خوراک ورود ،یطراح نیاست. در ا

(economizer( اواپراتور ،)evaporatorو سوپره )تری (superheaterرا ط )ییبالا یریپذانعطاف جادیباعث ا نی. اکندیم ی

منقبض شوند. ای( منبسط gas turbineگاز ) نیگرفته شده از تورب یبر اساس بار حرارت توانندیمختلف م یهاقسمت رایز شودیم

cyclic) یاکارکرد دوره یبرا نیکه ا کندیتر را فراهم مکم یکنترل یرهایبخار با متغ دیدر تول عیسر رییعدم وجود درام امکان تغ

operationهی( و کارکرد بار پا (base load operationا )است. آلدهی

6

HRSG یکاربردها

.حرارت به صورت گسترده استفاده کرد افتیاز باز توانیم یانرژ یهاپروژه در

.رودی( به کار مdesalination plants) ییزدانمک یهاپلانت یبرا HRSGفارس، بخار جیخل یاز انرژ یمنطقه غن در

ی( براgas turbineگاز ) نیتورب کیاز یبیترک یهاکلیهستند. س HRSG یبرا یمناسب یکاربردها یبیترک کلیس یهاروگاهین

نیبرق در تورب دیتول یو از آن برا رندیگیگاز م نیها حرارت را از توربHRSG. کنندیبالا استفاده م نانیاطم تیبرق با قابل دیتول

7

( district cooling) یاهیناح شیسرما ای( district heating) یاهیناح شیگرما یگرم برا آب ای( steam turbineبخار )

.کنندیاستفاده م

روابط مبدل های گرمایی-4

تعریف متغیرهای ترمودینامیکی-5

Wsc=کار تولید شده توسط توربین بخار

8

Exd= اکسرژی از دست رفته

Esh=بازه سوپرهیتر

Erh=بازده ریهیتر

شکل ها-6

9

10

منابع-7

1-www.elsevier.com/locate/energy

Thermodynamic optimization of several (heat recovery steam

generator) HRSG configurations for a range of exhaust gas

temperatures

2- www.energyenergy.ir

3-poweren.ir

4- www.taravoshjam.com