دراسة نظرية لامكانية زيادة القدرة الكهربائية المنتجة من المحطات التجارية في العراق 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 1 دراسة نظرية المكانية زيادة القدرة الكهربائية المنتجة ارية في العراقبخمن المحطات ال د.مؤيد رزوقي حسن حاتم فالح فاخر قسم هندسة المكائن والمعدات قسم هندسة المكائن والمعدات الجامعة التكنولوجية الجامعة التكنولوجية (Received 14 November 2005; accepted 4 April 2006) -ملخص البحث: يتضممن البحممث دراسمة نظريممة المكانيمة زيممادة انتمال القممدرة الكهربائيمة المنتجممة فمي العممراق و لم ممن طريمق لممق فمي المحطمات البخاريمة العاملمة فمي العمراق . لغمرس الدراسمة يلمرجل البخار لعالي لمياه تغ ية امسخنات الضغط ا النافممرية . و جنمموب بغممداد تنمماول البحممث مممالث محطممات بخاريممة من فمملة املممة فممي العممراق و ممي محطممة الممدورة , %6وبحمدود %11-11اوضحت النتائج امكانيمة زيمادة القمدرة الكهربائيمة ممن محطتمي المدورة والنافمرية بحمدود لمحطة جنوب بغداد . استنادا الى ظروف مل المحطات البخارية الحالية في العراق فمان اسمتخدام م ا االسملوب لممدة مالممة المى اربعمة سما ات يوميما مالوة لمى MW011سيؤدي الى امكانية زيادة القدرة الكهربائيمة بحمدود االضافية . بمولدات الديزل النتال ه القدرة تقليل فرفيات الوقود مقارنة المقدمة -1 يتطلمممممب توليمممممد الطاقمممممة الكهربائيمممممة موممممممما السمممممميطرة لممممممى القممممممدرة المتولممممممدة والمتوافقة مع طلب المستهل حيمث ان مدم التوافق )ممال ممن جمراع طمل احمدد وحمدات التوليد( سوف يؤدي الى بوط سمر ة دوران التوربينات وبالتالي انخ اس في قيمة التردد مما الكم فيمن ان تعمويس م ا الكهربائي . م النقفممممان الحافممممل فممممي القممممدرة الكهربائيممممة يتطلب زيادة انتمال الوحمدات العاملمة االخمرد زيممادة كتلممة البخممار المتولممد فممي و مم ا يتطلممب المرجمممل البخممماري والممم ي بمممدوره يعتممممد لمممى مدد استجابة المرجمل البخماري لهم ه الزيمادة مممممع مبممممات موافمممم ات البخممممار الممممداخل الممممى وربين البخاري ويتطلب تحقيق لم مليما الت Al-khwarizmi Engineering Journal Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol.2,No.2,pp 20-32 (2006) 02 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 01 بعمممممس الوقمممممت وخفوفممممما فمممممي الوحمممممدات المن مممردة و ليمممن كمممان البمممد ممممن ايجممماد بمممديل مناسممب للتعممويس السممريع لهمم ا الممنقص فممي القممدرة الكهربائيممة . اكممارت الدراسممات انتممال الممى امكانيمممة الحفممول لمممى قممدرة كهربائيمممة اضمممافية لتعمممويس ممم ا النقفمممان ممممن خمممالل خنات الضممغط العممالي لميمماه تغ يممة لممق مسمم high pressure feed water)المرجمل heaters) ممممع مبممموت كتلمممة وموافممم ات البخمممار الخمممارل ممممن المرجمممل البخممماري حيمممث وجمممد انمممن باالمكمممان زيمممادة القمممدرة الكهربائيمممة مممن قممدرة الوحممدة العاملممة 1-11 % بنسممبة ]1,2[ . في الوقت الحاضر ال ي يعاني فين البلد ممن ازمممة حقيقيممة فممي تجهيممز الطاقممة الكهربائيممة نتيجممممة الممممنقص الكبيممممر فممممي انتممممال القممممدرة الكهربائيمة النماتج مممن قلمة المحطمات العاملممة والمم ي اليمةاضمافة المى ا ممال التخريمب المتو يممنعكب بفممورة مباكممرة لممى اقتفمماد وحيمماة ال ممرد العراقممي كممان البممد مممن دراسممة اسمملوب وليممد قمممدرة لممق مسممخنات الضمممغط العممالي لت كهربائية اضافية . تمميمير لممق مسممخنات ميمماه التغ يممة -0 لى اداع المحطات البخارية مسخنات مياه تغ ية المرجمل يمؤدي ان وجود بمممدون كممم المممى زيمممادة ك ممماعة المحطمممة ممممن خمممالل رفمممع درجمممة حمممرارة المممماع المممداخل المممى المرجممممممل وبالتممممممالي تقليممممممل كميممممممة الوقممممممود بنمماع ليممن تجهممز المفممروفة فممي المحطممة و جميمممع المحطمممات البخاريمممة بمسمممخنات ميممماه الضممغط الممواطل والضممغط تغ يممة المرجممل ات . ان لمممممق المسمممممخنات سممممموف ]3[العمممممالي ينعكب لى اداع المحطة بفورة اممة ممما يتطلب اخ بنظر اال تبار ه التيميرات نمد اجراع ه الدراسة وكما يلي : ين ار الممممممار بمممممر التممممموربضمممممغط البخممممم -أ البخاري يمممؤدي المممى الضمممغط العمممالي لمممق مسمممخنات زيادة كتلة البخار المارة بر مراحل التوربين ف المسمخن المغلمق والتمي بمدور ا الواقعة خلم تؤدي الممى زيممادة ضممغط البخممار المممار بممر سمم التممموربين . ممم ا بالتيكيمممد سممموف يمممؤدي المممى تغيممممر قمممميم ضممممغوط االسممممتنزاف للمسممممخنات ضح لتسخين وكما مو المتبقية وضغط ا ادة ا :]4[في المعادلة التالية 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 1 )1.(.............................. 02 2 01 2 02 2 01 2       pp pp m m إن:حيث m .كتلة البخار المارة بر التوربين في حالة وجود مسخنات الضغط العالي m . كتلة البخار المارة بر التوربين في حالة لق مسخنات الضغط العالي 12 , oo pp الضغط العاليضغط البخار قبل مرحلة التوربين وبعد ا في حالة وجود مسخنات.  12 , oo ppضغط البخار قبل مرحلة التوربين وبعد ا في حالة لق مسخنات الضغط العالي. ان تغيير ضغوط االستنزاف فمي حالمة لمق مسمخنات الضمغط العمالي سمينعكب لمى كتلمة البخمار مستنزفة من المسخنات المتبقية والتي يتم تحديد ا ن طريق الموازنة الحرارية لكل مسخن. ال القدرة المنتجة -ب يمممؤدي لمممق المسمممخنات المممى زيمممادة القمممدرة المتولممدة مممن التمموربين البخمماري نتيجممة زيممادة الكتلممممة المممممارة بممممر المراحممممل الواقعممممة بعممممد المسمممخن المغلمممق والتمممي يمممتم حسمممابها كمممما : ]4[يلي   )2.(............................... hmP المرجل البخاري -ل يؤدي لق مسخنات مياه التغ ية المى بموط درجممممة حممممرارة الممممماع الممممداخل الممممى المرجممممل وبالتمممالي يمممؤدي المممى انخ ممماس درجمممة حمممرارة الغمممازات الخارجمممة ممممن المرجمممل ممممما يسمممبب . ]5[دة ك اعة المرجل البخاريزيا 2.02,05.01 )4.(...............................2 )3.....(...............................1    kk k k fwout out  حيث ان  تمممممل الزيمممادة فمممي ك ممماعة المرجمممل نتيجة لق مسخنات مياه التغ ية . out  التغيمممر فمممي درجمممة حمممرارة الغمممازات الخارجة . fw  التغيممر فممي درجممة حممرارة ميمماه تغ يممة المرجل نتيجة لق المسخنات . االكممارة بممان انخ مماس درجممة حممرارة والبممد مممن ميمماه تغ يممة المرجممل سمموف تممؤدي الممى زيممادة الحمممل الحممراري فممي المرجممل البخمماري ويممؤدي فممروفة داخممل الممى زيممادة الطاقممة الحراريممة الم :]5[المرجل وكما يلي         )6......(.............................. .. )5(........................................ . II b II ri II ro II sr II wi II bsII b I b I ri I ro I sr I wi I bsI b hhmhhm Q hhmhhm Q       .مرجل معدل تدفق البخار الخارل من ال sm إن:حيث 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 02 bh البخار الخارل من المرجل انمالبي. wih الداخل الى المرجل الماع انمالبي. srm معممدل تممدفق البخممار الممداخل الممى معيممد . ( reheater)التسخين roh البخمممممار الخممممممارل ممممممن معيممممممد انممممممالبي . التسخين ri h البخممممار الممممداخل الممممى معيممممد انمممممالبي .التسخين I جمممود جميمممع ممممل المحطمممة ممممع و حالمممة المسخنات . II حالممة مممل المحطممة مممع لممق مسممخن واحد من مسخنات الضغط العالي و لين فمان : )7.........(.............................. I b II bb QQQ  التغيمممر فمممي الطاقمممة الحراريمممة Qحيمممث ان المفروفة في المرجل ند لق مسمخن ممن مسخنات مياه تغ ية المرجل ك اعة المحطة -د غيممر الحافممل فممي القممدرة المتولممدة والطاقممة الت الحراريممممة المفممممروفة سمممموف يممممنعكب لممممى ك اعة المحطة وكما يلي : )8.........(........................................ b Q P  نتيجمممة المممى مممما ممممر كمممره ممممن تممميمير لغلمممق مسمممخنات ميممماه التغ يمممة لمممى اداع المحطمممة الحراريمممة فقمممد اجريمممت الكميمممر ممممن الدراسمممات حراريمممممة النظريمممممة والعمليمممممة لمممممى وحمممممدات مختل ممة السممعات واكممارت تلمم الدراسممات الممى ما يلي : * امنمماع لممق مسممخنات ميمماه تغ يممة المرجممل فممممان كممممل مممممن التمممموربين والمرجممممل البخمممماري اريمممة ات الحر يعممممالن بمممدون تجممماوز االجهممماد ]4,6,7,8,9,10,11,12,13[المسموح بها * لممق مسمممخنات الضمممغط العمممالي ال يسمممبب تغ ية المرجل من هدرجة حرارة مياانخ اس لعمممممل المرجممممل وكمممم ل الحممممد المسممممموح بممممن (Deareater)يضممممن ممممل طمممارد الهمممواع ]4[ زيمممادة قمممدرة التوربينمممات البخاريمممة إمكانيممة* % ند لق مسخنات الضغط العالي بحمدود ]1,2[من القدرة المنتجة 11-6 مليمممممة لمممممق مسمممممخنات التغ يمممممة ال إن* ممكمممن و ة يتطلمممب اضمممافة اي مبمممال اضمممافي تطبيقممن بسممهولة حيممث ان جميممع التوربينممات البخارية مزودة بفممام لمق نمد كمل نقطمة استنزاف من خاللن ممكن لق مسمخن ميماه التغ ية وك ل وجود فمامات لى خط مياه ]4,14[ية ممكن من خاللن زل المسخنالتغ النتائج -3 تممممم اجممممراع الحسممممابات لممممى محطممممة الممممدورة كمكل MW 161ة البخارية البخارية للوحد ( فمممي حالمممة ملهممما بالحممممل التفمممميمي 1) (MW161 وك ل ند ملهما فمي الحممل ) ( 1( . يكممير الجممدول )MW110الجزئممي ) الممممى التغيممممر الحافممممل فممممي القممممدرة المتولممممدة 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 01 (Pوالقممممدرة الحراريممممة ) ( المفممممروفةQ ) ريممة اضممافة الممى درجممة وك مماعة الوحممدة البخا حمممرارة المممماع المممداخل المممى المرجمممل . اجريمممت الحسابات للوحمدة البخاريمة فمي حالمة ملهما ممممع وجمممود جميمممع مسمممخنات الضمممغط العمممالي ومقارتممة لمم مممع ملهمما نممد لممق مسممخن واحممد مممن الضممغط العممالي ومممن مممم مسممخني ( 0)الضغط العالي ,فيمما يكمير الجمدول رقمم لمحطمة MW6171ة نتائج الوحمدة البخاريم ( فمي حالمة ملهما ممع 0جنوب بغداد كمكل ) وجمممممود جميمممممع مسمممممخنات الضمممممغط العمممممالي ومقارنتها مع لق مسخن واحد مم مسخنين ميمماه نغ يممة المرجممل . الوحممدة مممن مسممخنات لمحطة النافرية كمكل MW011البخارية ( تممم دراسممتها فممي حالممة ملهمما مممع وجممود 3) نتها ممع قار مو جميع مسخنات الضغط العالي لمق امنين وأخيرا مم من و واحد مسخن لق ( يكممممير الممممى 3) مالمممممة مسممممخنات والجممممدول نتائج ه الوحدة . اضافة الى ل فقد تمت مقارنة كمية الوقود الالزمة النتال ه القدرة االضافية من جراع لمممق مسمممخنات الضمممغط العمممالي ممممع كميمممة الوقممممود الالزمممممة النتممممال ن ممممب مممم ه القممممدرة ضمممافية فمممي حالمممة انتاجهممما ممممن مولمممدات اال ( و مو مما معممول بمن 31 % الديزل )بك اعة فمي جميمع ارجماع العمراق فمي الوقمت الحاضمر وقمممد اكمممارت النتمممائج المممى تركممميد اسمممتهال ا تمادا لمى سمعة 8-00الوقود بنسبة % وبافتراس استخدام ن مب النمو وحدة التوليد .من الوقود االستنتاجات -2 مممممن القممممدرة الكهربائيممممة األكبممممرالجممممزع -1 المنتجممة فممي العممراق يعممود الممى محطممات ( . 2بخارية كما يكير الجدول رقم ) اكارت النتائج الحالية الى امكانية زيادة -0 ممن قمدرة %11القدرة الكهربائية بحدود الوحدة العاملة و ا ما يتوافمق ممع كميمر من النتائج السابقة . ل يمؤدي لق مسمخنات ميماه تغ يمة مرجم -3 الممى انخ مماس درجممة حممرارة الممماع الممداخل مرجممل البخمماري وكانممت اقممل درجممة الممى ال والتي ي ضممن الحمدود C)o(155 ي المسمممموح بهممما لعممممل المراجمممل البخاريمممة . ]15[(bar 98)عاملة بضغط اكمر ال اسممممتنادا الممممى ظممممروف مممممل المحطممممات -2 البخارية فمي العمراق فمي الوقمت الحاضمر دام اسمملوب لممق ( فممان اسممتخ1جممدول ) مسمممخنات الضمممغط العمممالي سممموف يمممؤدي الى امكانية توليد قدرة كهربائيمة اضمافية hrs.2-3 بمعمدل MW 011بمقدار يوميمما مممما يمكمممن التغلممب لممى المممنقص الحافل في التوليد وخفوفا في اوقات اال طال . امكانيمممة اسمممتخدام ممم ا االسممملوب لمممى -1 جميمممع المحطمممات البخاريمممة العاملمممة فمممي 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 06 راق وبدون تكبد فرف مبمال اضمافية الع كمما البمد ممن اخمم بنظمر اال تبمار ادخممال مم ا االسمملوب فممي المحطممات التممي سمميتم انكائها الحقا من خالل رفع درجة حمرارة الماع الداخل الى المرجل . تركميد اسممتهال فمرفيات الوقممود بنسممبة -6 مقارنممة مممع مولممدات الممديزل 00-8 % افة الممى العاملممة فممي الوقممت الحاضممر اضمم تجنمممب الكميمممر ممممن المخممماطر والمكممماكل الناتجة من التوزيمع والمربط يمر الممنظم من مولدات الديزل . 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 06 MW 112و الحمل الجزئى MW 160(: محطة الدورة عند الحمل التصميمى 1جدول رقم ) t Co η % ∆Q MW ∆P MW heat supplied MW output power MW conditions Load MW 240 40.5 - - 366.7 161.4 With all heaters 162 190 39.9 44.6 (12%) 18.3 (11%) 411.3 179.7 Without first heater 155 39.6 65.1 (17%) 25.5 (15%) 431.8 186.9 Without first & second heaters 002 39.2 - - 264.6 114.1 With all heaters 112 172 38.75 31 (11.7%) 11.5 (10%) 295.6 125.6 Without first heater 111 38.5 37.6 (14.2%) 13.6 (11.9%) 302.2 127.7 Without first & second heaters MW 67.5(: محطة جنوب بغداد عند الحمل التصميمى 0جدول رقم ) t Co η % ∆Q MW ∆P MW heat supplied MW output power MW conditions 234 33.2 - - 178.6 69.0 With all heaters 195 32.3 43.8 (24%) 2.9 (4.2%) 192.3 71.9 Without first heater 183 32.1 52 (29%) 4.138 (6%) 195.4 73.1 Without first & second heaters 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 01 MW 200(: محطة الناصرية عند الحمل التصميمى 3جدول رقم ) t Co η % ∆Q MW ∆p MW Heat supplied MW Output power MW condition 240 7207 - - 459 203.2 With all heaters 220 72 28 (6.1%) 8.4 (4.1%) 487 211.6 Without first heater 192 330. 55.2 (12.03%) 19.2 (9.5%) 514.2 222.4 Without first & second 170 3303 79.2 (17.3%) 27.4 (13.4%) 538.2 230.6 Without first , second & third heaters : المحطات البخارية فى العراق وسعاتها التصميمية*(7جدول رقم ) .0221لعام * بيانات الشركة العامة النتاج كهرباء الوسط سعة الوحدة الواحدة )ميكا واط( دد وحدات المحطة اسم المحطة الحرارية تسلسل 322 7 محطة كهرباء المسيب 1 022 6 محطة كهرباء بيجى 0 022 7 محطة كهرباء الناصرية 3 022و وحدتين بسعة 162وحدتين بسعة 7 محطة كهرباء الدورة 7 002 0 محطة كهرباء الهارثة 1 71و وحدة بسعة 67وحدتين بسعة 6 محطة كهرباء جنوب بغداد 6 122 0 محطة كهرباء النجيبية 7 11 0 محطة كهرباء الدبس . : المحطات البخارية فى العراق و قدرة انتاجها الحالية*(1جدول ) 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 08 .0221* بيانات الشركة العامة النتاج كهرباء الوسط لعام عدد الوحدات اسم المحطة الحرارية تسلسل العاملة القدرة التى تنتجها الوحدة العاملة 022 7 محطة كهرباء المسيب 1 112-122 7 محطة كهرباء بيجى 0 022 3 محطة كهرباء الناصرية 3 71 0 محطة كهرباء الدورة 7 022 0 محطة كهرباء الهارثة 1 (6) الوحدة 31( و 1,0,7)الوحدة 32 7 محطة كهرباء جنوب بغداد 6 72 1 محطة كهرباء النجيبية 7 1 0 محطة كهرباء الدبس . ,Kerelov, E. E., Ivanov, A. M.,1978-1 المفادر.1 Increasing the maneuverability of 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 31 advanced power unit by the method of cutting-off HPH, Thermal engineering, No.12 ,p.66-69 (in Russian translated to English). 2-Leonkov, A. M., 1978, Anayltic study of the possibility of maximum load on the boiler and unit during cutting-off HPH, Power generation, No.12, p.124-128 (in Russian). 3-Bezlbken, V. L., 1985, Control the electric power of extraction turbines which are operate by heating load, Thermal engineering, No.12, P.49-52 (in Russian translated to English). 4-Ivanov, V. A., 1986, Regimes of high capacity steam power stations, Leningrad, P. 248 (in Russian). 5-Shepbej, V. E., Baobel, L. A. ,1981, Computation variation of fuel and heat consumption during cutting-off high pressure heaters of extraction turbines, Electric power station, No.9,P.38-41(in Russian). 6-Bezlbken, V. L., 1996, Combinde steam-gas power plants and steam power plants, Sankt-Peterburg, p.295 (in Russian). 7-Ilen, E. T., Pejenken, C. P., 2001, Expansion the range of changing electric power of turbo-generator type T-110-130 during its operating by the heat load, Vectnek,No.1 P. 50- 55 (in Russian). 8- Ilen, E. T., Pejenken, C. P., 1999, Operating characteristic of turbo- generator type T-250/300-240 during working with cutting-off high pressure heaters and pay-pass heating water through heat water heater, Vectnek, No.3, P.51-55 (in Russian). 9-Meshkaelov, C. E., Ivanov, V. A., 1990, Introduction new methods for increasing the range of control thermoelectric plants, Electric power station, No.8, P.53-56 (in Russian). 10-Mekarjen, V. A., Tajev, A. I., 2001, Increasing the maneuverability of turbo-generator thermoelectric plants for their complicity during decreasing electric load, Thermal engineering, No. 4, P. 37-42 (in Russian Translated to English). 11-Zekov, C.A., Mojan, C.E., 1996, Control the expediency of receiving additional power in the units 300- 1000MW, Thermal engineering, No.3, p.7-11 (in Russian translated to English). 12- Zekov, C.A., Peshenkov, V. E., 1967, Study the possibility of forcing the boilers of high-capacity condensing units, Thermal engineering, No.6, p.16-21 (in Russian translated to English). 13-Zekov, C.A., 1967, Study the operation of power unit 200MW during cutting-off high pressure heaters, Thermal engineering, No. 12, p.29-32 (in Russian translated to English). 14-Moshkaren, A. V.,Devojken, M. A.,2002, Analysis trend of development the heat power engineering in Russia, Ivanovo, P. 256 (in Russian). 15-Catalog of stationary steam boilers, types and basic parameters (3619-89) 1989. 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 31 160MW 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8765 21 2022 4 3 2 1 LPS H.PS BOILER Fig. (1): The heat cycle of Dura power plant 23 22 21 20 19 18 17 16 15 2 3 12 14 13 8 810 11 9 6 4 5 TURBINE 24 26 31 25 HOT WELL CONDENSER 2932 35 2893419 37 30 3942 43 13 BOILER 1 46 44 27 36 33384041 45 Fig. (2): The heat cycle of South Baghdad power plant 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 31 LPS 321 BOILER HPS IPS Fig. (3): The heat cycle of Nasria power plant LPS 321 BOILER HPS IPS 2226 / 2/ العدد 2 مجلة الخوارزمي الهندسية ,المجلد / حاتم فالح فاخر 30 A theoretical study for increasing production of electric power from Iraqi steam power plants. Abstract: This article conclude a theoretical study for the possibility to produce additional electric power from Iraqi steam power plants by cutting – off high-pressure feed water heaters . Three separated steam power plants which Dura , south –Baghdad and Nasria were studied . The investigation showed the possibity of increasing the electric power from 10 to 15% for Dura and Nasria , whereas 6% for south – Baghdad . According to the nowadays of operation to Iraqi steam power plants , the results showed that by cutting–off high pressure feed water heaters we can generate additional electric power about 250 MW during 3-4 hrs. daily. In addition, the fuel consumption can be reduced in comparison with diesel generator, which is used to produce the same add- ional electric power.