دانلود مقاله تصفيه و استفاده مجدد پساب در برج‌هاي خنك‌كن نیروگاه ها

مقاله تصفيه و استفاده مجدد پساب در برج‌هاي خنك‌كن نیروگاه ها مقاله ای کامل در 11 صفحه با فرمت Word که توسط وب سایت و فروشگاه معماری نوین آرچ برای شما آماده و ارائه شده است. در این مقاله به بررسی نیروگاه های هسته ای تولید برق پرداخته ایم و موضوع تصفیه را مطرح کرده ایم. در ادامه به معرفی کامل مقاله تصفيه و استفاده مجدد پساب در برج‌هاي خنك‌كن نیروگاه ها خواهیم پرداخت…

فهرست مطالب مقاله تصفيه و استفاده مجدد پساب در برج‌هاي خنك‌كن نیروگاه ها:

• چکيده
• 1- مقدمه
• 2- سابقه
• 3- مواد و روش کار
• 4- كيفيت آب
• 5- سيستم آب‌خنك‌كن
• 6- نتيجه‌گيري
• 7- منابع

خلاصه ای از مقاله تصفيه و استفاده مجدد پساب در برج‌هاي خنك‌كن نیروگاه ها:

چکيده:

با توجه به توسعه صنايع ورشد جمعيت تقاضاي مصرف آب افزايش يافته و هم اکنون کيفيت و کميت آن مورد استفاده و مصرف مجدد پسآب در عرصه هاي کشاورزي، صنعتي، تغذيه مصنوعي، آبهاي زيرزميني، پرورش ماهي و درياچه هاي تفريحي جهت جبران کمبود آب وپیشگیری از خشکسالی مورد توجه واقع شد. پساب خانگي شهرها جهت تصفيه مجدد و استفاده در تاسيسات هسته اي توليد برق ، جهت سيستمهاي خنک کن نيروگاه مورد توجه واقع شده است، که برنامه بکارگيری مخازن و سيستمهاي مورد نياز جهت تصفيه مواد شيميائي مورد نياز و دفع مواد دور ريز جامد و نتايج بدست آمده و اثرات استفاده از اين پساب به صورت مبسوط در متن شرح داده شده است.

واژه هاي کليدي:مصرف مجدد فاضلاب، نيروگاه ها، خشکسالی، کاهش مصرف انرژی.

1- مقدمه:

نیروگاه های هسته‌اي توليد برق یکی از مراكز اصلي توليد انرژي در دنیا است و بزرگترين سيستم استفاده صلح‌آميز از انرژي هسته در جهان به‌شمارمي‌رود. اين تأسيسات متشكل از سه واحد استاندارد توليد انرژي به روش هسته‌اي در مقياس صنعتي است كه در آن از سه راكتور آبي تحت فشار و توربين ژنراتور استفاده گرديده  است. درمناطقی که  منبع آب طبيعي در كنار اين مجتمع وجودندارد و هيچ اقيانوس، درياچه و يا رودخانه‌اي در مجاورت آن نيست، مساله خشکسالی مطرح می گردد و استفاده از پساب دراین قسمت ها اهمیت میابد.

هر نيروگاه برق- آبي بايد منبعي از آب در مجاورت خود داشته باشد تا از آن بر اي توليد بخار و خنك‌كردن تجهيزات استفاده شود.به عنوان مثال از اين دسته نیروگاهها می توان نیروگاه  PVNGS را نام برد که تنها تأسيسات انرژي هسته در دنياست كه از پساب براي عمليات برج‌هاي خنك‌كن خود استفاده مي‌كند. PVNGS پساب تصفيه‌شده را از شهرهاي مجاور خريداري نموده و پس از تصفيه مجدد آن در تأسيسات بازيابي (احياء) آب (WRF) واقع در سايت خود آن را مورد استفاده قرار مي‌دهد. استفاده مجدد از پساب تصفيه‌شده به لحاظ زيست محيطي و اقتصادي جامعه شهرهاي نزديك را تحت تأثير مثبت خود قرار مي‌دهد. براي توليد بخار و خنك‌كردن راكتور، در اين مجتمع از آب چاه نمك‌زدايي استفاده مي‌شود.

مجتمع تصفيه پساب شهر Phoenix

مجتمع تصفيه پساب شهر Phoenix در 38 مايلي شرق پروژه PVNGS واقع شده است و دبي آب آن حدوداَ روزانه 130 ميليون گالن است. جريان خروجي از اين كارخانه به يك رودخانه با بستر نمكي تخليه مي‌شد و مواردي هم از ادعاي حقوقي در اعتراض به اين تخليه وجودداشت. از آنجايي كه اين ميزان آب براي سيستم خنك‌كن يكسره كافي نبود، بنابراين نياز بود كه آب را چندين بار در سيستم بچرخانند. اگر قرار باشد كه آب از طريق سيستم برج خنك‌كن بچرخد، پس بايد تأمين آبmake Up (جبراني) در بخش تبخير بايستي بيشترين تقاضا را براي افت داشته باشد. در ماههاي فصل تابستان حدود 15000 گالن در دقيقه در هر واحد هسته‌اي در حالت ظرفيت 100% عملكرد از بين مي‌رود كه اين مقدار براي هر سه واحد هسته‌اي برابر 45000 گالن در دقيقه خواهد بود كه فقط افت بخش تبخير را جبران كند.

نمایی کامل از کارخانه WRF

قبل از ساخت WRF يك مطالعه انجام شد. درنتيجه اين مطالعات فرآيند WRF تعين شد و ادوات اصلي فرآيندي مشخص شد. اين مطالعه شامل عناوين ذيل بود:

• انجام تست‌هايي در مقياس‌هاي آزمايشگاهي و واحد نمايشي
• انجام تست‌هاي چرخش آب در سيستم برج‌هاي خنك‌كن
• تعيين پارامترهاي طراحي WRF
• تعيين در دسترس‌بودن آب، سيستم‌هاي هدايت و ذخيره آن و
• تعريف سيستم‌هاي تصفيه پساب و دورريز آن

موضوعات مهم و ناحيه مورد مطالعه آنها در اين پروژه عبارت بودند از:

• تشكيل رسوب در لوله‌هاي كندانسور
• گرفتگي توسط رسوب‌هاي بيولوژيك و يا آلي
• خوردگي
• مسائل دما و رشد بيولوژيكي در برج‌هاي خنك‌كن و يا لوله‌هاي كندانسور
• كف‌كردن و
• حمل‌ و ‌نقل و دفع مواد دورريز جامد

تصفيه و استفاده مجدد پساب در برج‌هاي خنك‌كن نیروگاه ها

نیروگاه‌های حرارتی (اعم از سوخت فسیلی و هسته‌ای)، قلب تپنده تولید برق در جهان هستند. این نیروگاه‌ها برای تکمیل چرخه ترمودینامیکی خود و دفع حرارت مازاد، به مقادیر عظیمی آب نیاز دارند. بخش عمده‌ای از این آب در برج‌های خنک‌کن (Cooling Towers) مصرف می‌شود؛ سازه‌های غول‌پیکری که با تبخیر بخشی از آب، دمای آب در گردش سیستم را کاهش می‌دهند. با توجه به بحران جهانی کم‌آبی و افزایش محدودیت‌های زیست‌محیطی، تأمین این حجم از آب شیرین دیگر امکان‌پذیر و پایدار نیست. از این رو، تصفیه و استفاده مجدد از پساب‌های شهری و صنعتی به عنوان یک منبع آب جایگزین، به یک راهکار استراتژیک و ضروری برای صنعت برق تبدیل شده است.

چرا برج‌های خنک‌کن به آب نیاز دارند؟

در یک نیروگاه حرارتی، بخار آب با فشار بالا توربین‌ها را به حرکت درآورده و برق تولید می‌کند. این بخار پس از خروج از توربین باید دوباره به آب تبدیل شود تا به دیگ بخار بازگردد. این فرآیند چگالش در دستگاهی به نام کندانسور انجام می‌شود. آب خنک از داخل لوله‌های کندانسور عبور کرده و حرارت را از بخار می‌گیرد. این آب گرم شده سپس به برج خنک‌کن پمپ می‌شود. در برج خنک‌کن، آب گرم از بالا به پایین پاشیده شده و در معرض جریان هوایی که از پایین به بالا حرکت می‌کند، قرار می‌گیرد. بخشی از این آب (حدود ۱-۲ درصد) تبخیر شده و با گرفتن گرمای نهان تبخیر، باقیمانده آب را خنک می‌کند. این آب خنک‌شده دوباره به کندانسور بازمی‌گردد.

چالش‌های استفاده از پساب در برج‌های خنک‌کن

پساب تصفیه‌شده، برخلاف آب شیرین، حاوی غلظت بالایی از املاح محلول (TDS)، مواد آلی، مواد مغذی (نیتروژن و فسفر) و میکروارگانیسم‌ها است. استفاده مستقیم از این آب می‌تواند منجر به مشکلات جدی در سیستم خنک‌کن شود:

1. رسوب (Scaling): با تبخیر آب، غلظت املاح معدنی مانند کربنات کلسیم و سیلیکا افزایش یافته و بر روی سطوح داغ مبدل‌های حرارتی (کندانسور) رسوب می‌کنند. این لایه رسوب مانند یک عایق عمل کرده و راندمان انتقال حرارت را به شدت کاهش می‌دهد.
2. خوردگی (Corrosion): املاحی مانند کلرید و سولفات می‌توانند باعث خوردگی شدید لوله‌ها و تجهیزات فلزی سیستم شوند.
3. رشد بیولوژیکی (Biofouling): مواد مغذی موجود در پساب، محیطی ایده‌آل برای رشد جلبک‌ها، باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها فراهم می‌کنند. این توده‌های بیولوژیکی (بیوفیلم) می‌توانند لوله‌ها را مسدود کرده و راندمان را کاهش دهند.

فرآیندهای تصفیه تکمیلی برای آماده‌سازی پساب برای غلبه بر این چالش‌ها، پساب خروجی از تصفیه‌خانه‌های شهری (تصفیه ثانویه) باید تحت فرآیندهای تصفیه تکمیلی (Tertiary Treatment) قرار گیرد تا برای استفاده در برج‌های خنک‌کن آماده شود:

• فیلتراسیون پیشرفته: استفاده از فیلترهای شنی، دیسکی یا اولترافیلتراسیون (UF) برای حذف ذرات معلق باقی‌مانده.
• سختی‌گیری (Softening): فرآیندهایی مانند ته‌نشینی با آهک (Lime Softening) برای حذف یون‌های کلسیم و منیزیم که عامل اصلی رسوب هستند.
• نمک‌زدایی (Desalination): در مواردی که غلظت کل املاح محلول (TDS) بسیار بالاست، ممکن است از سیستم‌های اسمز معکوس (RO) برای کاهش شوری آب استفاده شود.
• گندزدایی (Disinfection): استفاده از کلر، ازن یا اشعه ماوراء بنفش (UV) برای از بین بردن میکروارگانیسم‌ها و جلوگیری از رشد بیولوژیکی.
• افزودنی‌های شیمیایی: پس از ورود آب به برج، مواد شیمیایی خاصی مانند بازدارنده‌های رسوب و خوردگی و بایوسایدها (ضد میکروب) به صورت مداوم به آب تزریق می‌شود تا سیستم را محافظت کند.

نتیجه‌گیری

استفاده از پساب تصفیه‌شده در برج‌های خنک‌کن نیروگاه‌ها، یک استراتژی برد-برد است. این کار از یک سو فشار بر منابع آب شیرین و گران‌بها را کاهش می‌دهد و از سوی دیگر، یک راهکار پایدار برای دفع پساب‌های شهری فراهم می‌کند. اگرچه این امر نیازمند سرمایه‌گذاری اولیه در تأسیسات تصفیه تکمیلی و مدیریت دقیق شیمیایی آب است، اما مزایای بلندمدت زیست‌محیطی و اقتصادی آن غیرقابل انکار است. در دنیایی که آب به یک کالای استراتژیک تبدیل شده، این رویکرد چرخه‌ای (Circular Approach) نه تنها یک انتخاب هوشمندانه، بلکه یک ضرورت برای تضمین پایداری تولید انرژی است.

پیشنهاد ویژه:

شما می توانید برای سفارش پایان نامه و پروپوزال در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد به وب سایت معماری ارشد کار مراجعه نمایید.