اولویت مکان‌یابی نیروگاه‌ها
فرآیند احداث نیروگاه‌های حرارتی چگونه است؟
۱- اقدامات اولیه برای احداث نیروگاه
در اولین اقدام، می‌بایست در مطالعات کلان اولیه و با توجه به پیش‌بینی مصرف، نیاز به نیروگاه در یک منطقه جغرافیایی خاص با قید ظرفیت تولید و زمان بهره‌برداری به تایید برسد و پس از آن برای یافتن بهترین ساختگاه، مطالعات امکان‌سنجی دقیق انجام شود. این مطالعات در حوزه‌های مختلفی صورت می‌گیرد که مهم‌ترین آنها عبارتند از مطالعات زمین‌شناسی و لرزه‌خیزی، مطالعات هواشناسی، بررسی راه‌های تامین آب، بررسی امکان تامین سوخت اصلی گاز، بررسی هزینه‌های اتصال به شبکه سراسری برق، بررسی ملاحظات زیست‌محیطی و بالاخره ملاحظات پدافند غیرعامل از منظر تهدیدها و آسیب‌پذیری‌ها.
بدیهی است که به هریک از پارامترهای فوق وزنی داده می‌شود و مکانی انتخاب می‌شود که از نظر فنی امکان‌پذیری بیشتری داشته و از نظر اقتصادی مجموعاً دارای هزینه کمتری در دوره ساخت و درآمد بالاتری در دوره بهره‌برداری باشد. در حال حاضر کمبود منابع و کاهش نرخ رشد اقتصادی ایجاب می‌کند که مکان‌یابی نیروگاه‌ها بیش از گذشته بر اساس مطالعات دقیق فنی و اقتصادی انجام شود. در همین مرحله، طرح اتصال نیروگاه به شبکه سراسری برق کشور شامل سطح ولتاژ و تعداد مدار خطوط اتصال به تصویب رسیده و موافقت وزارت نفت برای تامین سوخت گاز مورد نیاز نیروگاه در مقدار و فشار معین جلب می‌شود. مجریان طرح‌های نیروگاهی همچنین باید طبق قوانین جاری کشور نسبت به اخذ مجوز از سازمان حفاظت محیط زیست، وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی و سازمان پدافند غیرعامل اقدام کنند.
۲- تامین زمین و آماده‌سازی ساختگاه
شروع کار اجرایی نیروگاه در وهله اول مستلزم تامین زمین مورد نیاز ساختگاه است که ترجیحاً با استفاده از ظرفیت‌های قانونی، از ادارات منابع طبیعی گرفته می‌شود ولی چنانچه در مطالعات امکان‌سنجی، اراضی کشاورزی انتخاب شده باشد، به صورت توافقی از کشاورزان خریداری می‌شود. پس از تثبیت ساختگاه، ابتدا نقشه توپوگرافی زمین تهیه و ارتفاع پستی و بلندی‌های جای‌جای زمین به طور دقیق نسبت به سطح دریا اندازه‌گیری و در نقشه قید می‌شود. در این نقشه‌ها همچنین طول و عرض جغرافیایی چهارگوشه زمین نسبت به خط استوا و یک نصف‌النهار استاندارد تعیین و محل آن روی زمین میخ‌کوبی می‌شود. همچنین مختصات یک یا چند نقطه در داخل ساختگاه به همین روش تعیین و به عنوان نقاط مرجع میخ‌کوبی، بتن‌ریزی و تا انتهای پروژه حفظ می‌شود. قدم بعدی تهیه نقشه جانمایی تجهیزات و تاسیسات است که با رعایت ترتیب فرآیندی تجهیزات و تاسیسات و با توجه به شیب عمومی زمین، جهت باد غالب، مسائل پدافندی، نقاط اتصال به شبکه برق و شبکه گاز، مسیر جاده دسترسی و برخی ملاحظات فنی اقتصادی دیگر مانند عدم تاثیرپذیری منفی سیستم‌ها از یکدیگر و حداقل‌شدن طول کانال‌ها، کابل‌ها و لوله‌ها و... صورت می‌گیرد و متعاقباً یکسری مطالعات تکمیلی مانند آزمایش‌های مکانیک خاک و ژئوتکنیک برای تعیین میزان مقاومت خاک در عمق‌های مختلف زمین و ارائه راهکارهایی برای طراحی ساختمان‌ها و فونداسیون تجهیزات با توجه به وزن آنها و نیز مطالعات هیدرولوژی و بررسی میزان سیل‌خیزی منطقه در دوره عمر نیروگاه برای اتخاذ تدابیر لازم به منظور محافظت ساختگاه انجام می‌شود. مرحله بعد آماده‌سازی ساختگاه برای شروع کار پیمانکار اصلی ساخت نیروگاه است و معمولاً شامل تامین برق موقت، احداث جاده دسترسی و تامین آب دوران ساخت می‌شود. در این مرحله همچنین بر اساس اخذ موافقت‌های قبلی، اقدام به عقد قرارداد انشعاب گاز با شرکت ملی گاز ایران شده و زمینه برقراری انشعاب از خط اصلی شبکه گاز کشور، احداث خطوط اختصاصی گاز نیروگاه و احداث ایستگاه‌های اندازه‌گیری و تقلیل فشار گاز فراهم می‌شود.
۳- تجهیز کارگاه
پس از انتخاب پیمانکار اصلی و تحویل زمین به آن، اولین کار اساسی که پیمانکار انجام می‌دهد، احداث ساختمان‌های موقت اداری و رفاهی دوران ساخت برای استقرار پیمانکاران، مشاوران و عوامل محدود کارفرمای طرح است. این ساختمان‌ها شامل تعدادی اتاق کار، سالن جلسات، سرویس بهداشتی، آشپزخانه و سالن غذاخوری با امکانات تهیه حداقل یک وعده غذای گرم مناسب برای کارکنان و همچنین شامل واحدهای آتش‌نشانی و بهداری با تجهیزات لازم هستند. ساختمان‌های موقت معمولاً پیش‌ساخته بوده و پس از به بهره‌برداری رسیدن نیروگاه، با هزینه کمی قابل جمع‌آوری و جابه‌جایی به کارگاه دیگر هستند. ضمناً ممکن است برای اسکان افراد غیربومی در دوران ساخت نیز واحدهایی با مصالح مرغوب و بادوام در فضای مناسبی خارج از نیروگاه و احیاناً در شهرهای مجاور ساخته شود و بعداً مورد استفاده نیروهای بهره‌برداری قرار گیرد. این امر البته در گذشته رواج بیشتری داشته و در حال حاضر با توجه به توسعه‌یافتگی شهرها تقریباً منسوخ شده است و برای اسکان افراد از واحدهای استیجاری یا تملیکی استفاده می‌شود.
۴- طراحی و مهندسی
ساخت نیروگاه، مستلزم وجود انبوهی از نقشه و مدارک مهندسی برای ساخت، نصب، راه‌اندازی و بهره‌برداری است. این مدارک طی یک برنامه از پیش توافق‌شده، توسط سازندگان تجهیزات و پیمانکاران اجرایی تولید و به تایید مهندس مشاور و کارفرما می‌رسند. گاهی یک مدرک بارها و بارها ویرایش می‌شود تا به تایید برسد و قابل استفاده در کارگاه شود و در حین اجرای طرح نیز چنانچه تغییراتی لازم باشد، در مدارک مهندسی اعمال و در انتهای کار، همه مدارک با آخرین تغییرات به عنوان مدرک «چون ساخت»، بازتولید می‌شوند و در اختیار بهره‌بردار نیروگاه قرار می‌گیرند.
۵- کارهای ساختمانی
احداث نیروگاه پس از تجهیز کارگاه و تهیه نقشه‌ها و مدارک مورد نیاز، معمولاً با یکسری کارهای ساختمانی شروع می‌شود که تسطیح و ترازبندی زمین بر اساس جانمایی تاسیسات، احداث دیوار پیرامونی و احیاناً احداث سیل‌بند خارج از دیوار از آن جمله است. برای احداث فونداسیون تجهیزات سنگین مانند توربین، ژنراتور، ترانسفورماتور، مخازن سوخت، برج‌های خنک‌کن و دودکش‌ها در زمین‌های سست، گاهی لازم می‌شود برای تحکیم بستر از شمع استفاده کنند. این شمع‌های بتنی مسلح که یا به صورت پیش‌ساخته تهیه و سپس در زمین کوبیده می‌شوند یا پس از حفاری زمین، به صورت درجا ساخته می‌شوند، زمان و هزینه زیادی را در شروع کار به طرح تحمیل می‌کنند. البته زمین‌های سست عموماً در کنار دریا قرار دارند و انتخاب این نوع زمین‌ها در مرحله امکان‌سنجی و مکان‌یابی؛ به علت داشتن کمترین ارتفاع از سطح دریا و وجود آب فراوان و مناسب برای سیستم خنک‌کن اصلی نیروگاه بوده است. چه اینکه هردو این عوامل باعث افزایش قابل توجه توان تولیدی نیروگاه می‌شدند و هزینه‌های احداث را جبران می‌کنند. پیمانکار ساختمانی برای تهیه بتن کافی و باکیفیت، ناچار است یک کارگاه استاندارد تهیه بتن شامل تجهیزات دانه‌بندی شن و ماسه، سیلوی نگهداری سیمان، برج توزین و اختلاط مصالح و امکانات بارگیری احداث و همچنین یک آزمایشگاه برای اندازه‌گیری مقاومت بتن و برخی مصالح زیر نظر مهندس ناظر فراهم کند.
پس از گرفتن تاییدیه‌های لازم از مهندس ناظر، ساخت فونداسیون توربین ژنراتور در یک پروسه دقیق حفاری، آرماتوربندی، قالب‌بندی، تعبیه قطعات مدفون و بتن‌ریزی انجام می‌شود و پا به پای آن سایر تاسیسات بتنی مانند فونداسیون مخازن سوخت اضطراری، دیوارهای بتنی محافظ محوطه مخازن، مخازن بتنی آب خام و آب آتش‌نشانی آغاز می‌شود. بتن‌ریزی پیوسته برخی سازه‌های حساس و حجیم ایجاب می‌کند که کارگران، تکنسین‌ها و مهندسان در سه شیفت کار کنند تا کار بتن‌ریزی متوقف نشود. سایر کارهای ساختمانی نیز مانند فونداسیون ترانس اصلی و کمکی واحدها، فونداسیون بویلر، سالن توربین، ساختمان کنترل مرکزی، استراکچر سیستم خنک‌کن اصلی، تصفیه‌خانه، پمپ‌خانه سوخت اضطراری، ساختمان اداری و کانتین، تعمیرگاه، انبارهای نگهداری لوازم یدکی و مصالح مصرفی و... نیز شروع و بر حسب نیاز آماده نصب تجهیزات می‌شوند. آخرین کار ساختمانی که در یک سایت صنعتی تکمیل می‌شود، محوطه‌سازی است و در حال حاضر نیروگاه‌های کشور، دارای بهترین فضای سبز و محوطه طبیعی هستند. ضمن اینکه، طبق قانون محیط زیست، نیروگاه‌ها موظف هستند حداقل ۱۰ درصد فضای صنعتی خود را به فضای سبز اختصاص دهند.
۶- ساخت و نصب تجهیزات
برخی از تجهیزات مانند مخازن حجیم فولادی سوخت و آب در داخل سایت ساخته می‌شوند و کلیه عملیات برش، خم‌کاری، لبه‌زنی و جوشکاری ورق‌ها به دست متخصصان در محل انجام می‌شود و پس از تست سرجوش‌ها و از سر گذراندن تست آب، سندبلاست و رنگ‌آمیزی شده و آماده نصب لوله، اتصالات، لوازم اندازه‌گیری و ابزار دقیق می‌شوند. مخازن کوچک، مخازن تحت فشار و دیگر تجهیزات مکانیکی و الکتریکی عموماً به کارخانه‌ها و کارگاه‌های خارج از سایت سفارش داده شده و علاوه بر نظارت در دوران ساخت، طبق استانداردهای معتبر داخلی و بین‌المللی تست شده و تحویل گرفته می‌شوند. یکی از حساس‌ترین و پیچیده‌ترین فعالیت‌ها در ساخت نیروگاه، نصب تجهیزات آن است. این کار به دست مهندسان و تکنسین‌هایی که دارای تجربه‌های زیادی در این زمینه هستند، انجام می‌شود. حمل تجهیزات سنگین به پای کار و نصب آنها روی فونداسیون‌های از پیش‌آماده شده، با حوصله‌ای فوق‌العاده، با استفاده از ابزارهای مناسب و با رعایت کلیه اصول ایمنی انجام می‌شود. معمولاً برای نصب تجهیزات سنگین در فضای باز از جرثقیل‌های بوم متحرک با تناژ مناسب استفاده می‌شود و چنانچه این تجهیزات خیلی سنگین یا در ارتفاع بالایی باشند، ناچار می‌شوند که از جرثقیل‌های چند صدتنی بوم خشک استفاده کنند. این جرثقیل‌های غول‌پیکر برای حرکت، دارای چند محور با چرخ لاستیکی یا دارای زنجیر (چرخ شنی) هستند و استقرار آنها در کارگاه مستلزم تمهیدات خاصی است. حمل تجهیزات چند صدتنی توربین، ژنراتور و ترانسفورماتور اصلی نیروگاه معمولاً با بوژی (ارابه‌های معروف به هزارچرخ) انجام می‌شود و برای نصب آنها روی فونداسیون، روش‌های مختلفی وجود دارد. ترانسفورماتورهای اصلی برای نصب در فضای آزاد و هم‌سطح زمین ساخته شده‌اند و با استفاده از قابلیت‌های بوژی، به وسیله جک‌های خاص و ریل‌های موقت به محل نصب خود رانده می‌شوند. توربین‌ها و ژنراتورها اکثراً در داخل سالن نصب می‌شوند و چنانچه محل استقرار آنها در طبقه همکف باشد، سعی می‌شود قبل از ساخت سالن توربین و با استفاده از روش‌هایی مشابه روش نصب ترانسفورماتور، بر روی فونداسیون خود قرار گیرند. اما چنانچه محل استقرار آنها در ارتفاع باشد، ناچارند قبل از ساخت سالن توربین، آنها را به تناسب وزن به وسیله یک یا دو جرثقیل بوم خشک نصب کنند یا اینکه نصب آنها را به تکمیل سالن توربین و مجهز شدن سالن به جرثقیل‌های سقفی موکول کنند. در حالت اخیر، باید سازه اصلی سالن توربین برای تحمل بار زنده یک یا دو جرثقیل سقفی چند صدتنی به علاوه وزن تجهیز طراحی و ساخته شده باشد. که این موضوع، هزینه‌های ساختمانی را به میزان قابل توجهی افزایش ولی زمان و هزینه نصب را کاهش می‌دهد.
۷- تست و راه‌اندازی
تجهیزات و تاسیسات مکانیکی اعم از مخازن، لوله‌ها، اتصالات، شیرها، فیلترها، پمپ‌ها و کمپرسورها پس از نصب، چندین بار با سیال مناسب شست‌وشو داده شده و از کلیه ذرات و مواد زائد پاک می‌شوند و صحت عملکرد آنها به‌تنهایی و در ارتباط با سیستم‌های جانبی مورد آزمایش قرار می‌گیرد. تجهیزات الکتریکی و ابزار دقیق اعم از الکتروموتورها، ترانس‌ها، کابل‌ها، کلیدها، رله‌ها، المان‌های اندازه‌گیری و انتقال سیگنال و کنترل‌کننده‌ها نیز پس از نصب، از نظر پیوستگی مدار و کارکرد صحیح تست می‌شوند. تست الکتریکی تجهیزات برقی دارای ولتاژ کاری بالا، مستلزم گرفتن برق فشارقوی از شبکه سراسری است بنابراین برق‌دار کردن به موقع پست بلافصل نیروگاه، جایی که قرار است نقطه اتصال نیروگاه و محل انتقال انرژی الکتریکی به شبکه باشد، از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین برای روشن کردن اولیه مشعل‌ها، راه‌اندازی ایستگاه تقلیل فشار گاز و رسیدن گاز با فشار و دمای مناسب به ورودی سیستم سوخت‌رسان توربین گاز در نیروگاه‌های گازی و سیکل ترکیبی و به ورودی سیستم احتراق بویلر در نیروگاه‌های بخاری، بسیار مهم است. در نیروگاه‌های بخاری و بخش بخار نیروگاه‌های سیکل ترکیبی، همچنین تامین آب خالص و بدون یون برای تست و راه‌اندازی بویلر گریزناپذیر است، بنابراین آماده به کار بودن تصفیه‌خانه در این مقطع، اهمیت فوق‌العاده‌ای دارد. پس از تست و راه‌اندازی تک‌تک جزایر و تاسیسات جانبی، نوبت به دور دادن توربین که از روزها قبل، با دور بسیار کمی با یک الکتروموتور به چرخش در آمده است، می‌رسد. دور دادن توربین‌های گاز و بخار دارای اصول مشابه ولی اندکی با یکدیگر متفاوت هستند. برای تامین هوای احتراق توربین گاز باید ابتدا کمپرسور هم‌محور با توربین گاز به حرکت درآید و پس از رسیدن به دور خاصی، با روشن کردن مشعل‌های توربین گازی شروع به افزایش دور توربین شود. کمپرسور، توربین و ژنراتور، هر سه روی یک محور قرار دارند و انرژی مکانیکی لازم برای دوران اولیه کمپرسور، ممکن است مستقیماً از طریق یک دیزل متصل به محور یا با استفاده از خاصیت موتوری ژنراتور و با گرفتن انرژی الکتریکی از شبکه یا دیزل ژنراتور مستقل تامین شود. و اما در دور دادن توربین بخار، قبلاً باید بخار خشک دارای فشار و دمای بالا (سوپرهیت) در بویلر تولید شده باشد و با باز کردن کنترل‌شده شیرهای بخار است که توربین به گردش در می‌آید. خواص شیمیایی و فیزیکی بخار با وسواس خاصی کنترل می‌شود و رسیدن بخار به شرایط مناسب، ساعت‌ها طول می‌کشد. دور دادن توربین طبق الگویی که سازنده توصیه کرده است، انجام می‌شود و در پله‌های مختلف، مکث و رفتار توربین خصوصاً از نظر لرزش یاتاقان‌ها و اثرات افزایش دما در مسیرهای داغ چک می‌شود. برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم‌ها، ممکن است چند بار این عملیات تکرار شود و در این فاصله برخی از محفظه‌ها باز و پس از بازبینی مجدداً بسته شوند. پس از حصول اطمینان از عملکرد صحیح توربین و رسیدن آن به دور نامی سه هزار دور در دقیقه، عملیات آماده‌سازی ژنراتور برای اتصال به شبکه به سرعت انجام می‌شود و این عملیات ترجیحاً به صورت اتوماتیک صورت می‌گیرد. برای اتصال ژنراتور به شبکه، باید ولتاژ ایجادشده در ترمینال‌های ژنراتور از نظر مقدار، توالی و سرعت تغییر فاز مشابه شبکه و به اصطلاح با شبکه سنکرون باشد. با اتصال موفقیت‌آمیز ژنراتور به شبکه، امکان بارگیری از نیروگاه فراهم شده و بار ژنراتور تا ۵ تا ۱۰ درصد بار نامی افزایش می‌یابد و برای مدتی کمتر از یک ساعت حفظ می‌شود، سپس برای بازبینی نقاط حساس و آمادگی انجام تست‌های عملکردی از شبکه جدا می‌شود. تست‌های عملکردی طبق استانداردهای مشخص انجام می‌شود و سیستم از نظر توانایی تولید پایدار بار و تامین راندمان در مقادیر تضمین‌‌شده و نیز داشتن قابلیت‌ها و حفاظت‌های لازم برای مواقع بروز حادثه، مورد آزمایش قرار می‌گیرد. تست‌های عملکردی واحدهای گازی معمولاً تا ۴۵ روز طول می‌کشد و پس از آن بهره‌برداری تجاری از نیروگاه آغاز می‌شود.
۸- برخی مواعد کلیدی و مهم در ساخت نیروگاه
- تکمیل تجهیز کارگاه
- ورود توربین و ژنراتور به کارگاه
- تکمیل فونداسیون توربین و ژنراتور
- تکمیل نصب توربین و ژنراتور
- تکمیل مخازن سوخت
- برق‌دار شدن پست
- تکمیل ایستگاه گاز
- آماده شدن تصفیه‌خانه آب
- اولین استارت توربین‌های گازی (First Firing)
- سنکرون کردن واحد با شبکه
- تکمیل تست‌های عملکردی
- آغاز بهره‌برداری تجاری
۹- مشکلاتی که باعث طولانی شدن احداث می‌شود
برای احداث یک نیروگاه سیکل ترکیبی از شروع تجهیز کارگاه تا بهره‌برداری تجاری، حدود سه سال و نیم زمان کافی است. اما گاهی مشکلاتی پیش می‌آید که اگر نتوان آنها را مدیریت کرد، باعث تاخیر در بهره‌برداری نیروگاه می‌شود. برخی از این مشکلات عبارتند از:
سست‌بودن زمین و لزوم شمع‌کوبی، تحکیم بستر و اصلاح خاک در برخی ساختگاه‌ها بسیار زمانبر بوده و کارها را به تعویق می‌اندازد.
حمل محموله‌های ترافیکی سنگین از کارخانه‌های داخلی یا از بنادر و گمرکات مانند توربین، ژنراتور و ترانسفورماتور تابع محدودیت‌های ترافیکی و فصلی جاده‌های مسیر است و زمان زیادی را به خود اختصاص می‌دهد.
تامین گاز و احداث خط انشعاب خارج از نیروگاه که معمولاً خارج از اختیار سازنده نیروگاه است.
احداث خط انتقال برق که معمولاً با انبوهی از معارضان محلی واقع در مسیر مواجه می‌شود.
تست‌های راه‌اندازی نیروگاه در شرایط پرباری شبکه که به علت نامطمئن بودن برق تولیدی و بالا بودن ریسک اتصال نیروگاه به شبکه، با تاخیر قابل توجهی انجام می‌شود.
مشکلات مالی که جریان مداوم تزریق نقدینگی به کارگاه‌ها را مختل می‌کند و مدیریت هزینه و زمان را به هم می‌ریزد.
ارسال نظر