چكيده
توليد برق فوايد زيادي براي جامعه دارد و در عين حال باعث صدمات جبران ناپذير و ناخواسته اي همچون آسيب رساني و تخريب محيط زيست مي شود. براي اينكه بتوانيم تكنولوژيهاي مختلف توليد برق و اثرات زيست محيطي آنها را بررسي نماييم بايد به يك عامل مهمي توجه داشته باشيم . اين عامل مهم هزينه هاي اجتماعي مي باشد كه در ارتباط با توليد برق حاصل مي شود . در اين پايان نامه هزينه اجتماعي نيرو گاه شهيد رجايي كه باعث صدماتي به سلامتي انسان ميشود محاسبه شده است.

نيرو گاه برق شهيد رجايي در ۲۵ كيلو متري اتوبان تهران – قزوين واقع شده است . سيستم توليد برق ، يك سيستم خودكاري است كه در مجموع وابسته به سوخت فسيلي مي باشد ( گاز طبيعي ، مازوت و گازوئيل) كه از طريق پالايشگاهها وارد مي شوند. توانايي توليد برق با ظرفيت تقريبا” ۲۰۰۰ مگا وات دارد و داراي يك نيرو گاه سيكل تركيبي متشكل از ۶ واحد گازي ۱۱۲ مگا وات و ۳ واحد بخاري ۱۲۵ مگا وات است و يك نيرو گاه حرارتي با ظرفيت ۱۰۰۰ مگا وات كه متشكل از ۴ واحد بخاري ۲۵۰ مگا واتي مي باشد.

در فصل پاييز بويژه فصل زمستان بدليل افت فشار گاز ، از سوخت فسيلي مازوت بيشتر از ساير سوختها استفاده مي شود بخاطر همين علت غلظت آلاينده دي اكسيد گوگرد در اين فصول توسط واحدهاي بخاري بالا مي باشد.

۸ سناريو براي سيستمهاي توليد برق شهيد رجايي بر اساس هزينه هاي خصوصي ، اجتماعي و خارجي طراحي شدند .اين هزينه ها براي هر سناريو با توجه به روابط ارائه شده محاسبه شدند و با استفاده از داده هاي مرتبط با توليد برق ساليانه از هر نيرو گاه و هزينه عناصر ارائه شده ، كليه هزينه ها براي هر يك از نيرو گاههاي برق شهيد رجايي ( سيكل تركيبي و بخاري ) كه در هر سناريو آورده شده است ، تعيين شد. متوسط طول عمر براي نيرو گاه هاي بخاري و سيكل تركيبي ۳۰ سال در نظر گرفته شده است و نرخ تنزيل ۱۰ در صد فرض شده است. اين هزينه ها در ارتباط با هزينه هاي تعميرو نگهداري ، مصرف سوخت و سرمايه گذاري بوده است.

هزينه هاي خارجي توليد برق هر نيرو گاه بطور جداگانه ارزيابي مي شود. براي واحدهاي با سوخت فسيلي نيرو گاه شهيد رجايي اين هزينه ها شامل صدمات ناشي از آلودگي هوا بويژه دي اكسيد گوگرد روي سلامت انسان است. مرگ و مير و هزينه هاي بيماري از اجزاء مهم هزينه هاي خارجي بودند كه براي نيرو گاه شهيد رجايي محاسبه شد.

هزينه هايي كه براي اثرات مرگ و مير و هزينه هاي بيماري تعيين شد ، بر اساس رويكرد ارزش آمار حياتي و ارزشگذاري ترجيحي بود و براي محاسبه آن از تمايل افراد به پرداخت و پرسشنامه استفاده شد. و با استناد به داده هاي محاسبه شده براي شهر تهران بود.

اشكال مختلف هزينه هاي ، خارجي براي ۴ سناريو بدست امد كه بر اساس تخمين مرگ و مير و هزينه هاي بيماري پايه ريزي شده است . كل هزينه هاي خارجي در طول شرايط عادي و حداكثر بار در فصول پاييز و زمستان حدود ۱۵۱/۱۲۴ و۹۱۸/۱۳۷ و ۲۲۶/۲۰۳ و ۰۰۰/۲۱۸ ريال بر كيلو وات ساعت شده است و كل هزينه هاي اجتماعي در ۸ سناريو در حدود ۰۹۳/۲۵۰ و ۸۶/۲۶۳ و ۸۱۴/۴۱۲ و ۵۸۱/۴۲۶ و ۸۸۹/۴۹۱ و ۶۶۳/ ۵۰۶ و ۳۵۱/۳۲۹ و ۹۴۲/۳۴۳ ريال بر كيلو وات ساعت تعيين شد.
مقايسه تخمين هزينه هاي اجتماعي بطور واضح نشان مي دهد كه نيرو گاههاي برق كه از سوختهاي فسيلي استفاده مي كنند در مقايسه با انهايي كه اساسشان بر پايه استفاده از انرژي تجديد پذير است ، هزينه هاي خارجي قابل توجه و مهمي را توليد مي كند .

مقدمه
نيروي برق يكي از مهمترين استوانه هايي است كه اقتصاد كشور با تكيه بر آن توسعه مي يابد ، نيرو گاهها بعنوان قلب تپنده صنعت برق كشور با فعاليت شبانه روزي و بدون وقفه خود نيروي برق را كه نقش حياتي و تعيين كننده در ادامه حيات صنعتي و اقتصادي كشور دارد در شرياني بسيار گسترده از شبكه پيچيده برق سراسر كشور به حركت در مي اورند.

توليد برق يكسري فوايدي براي جامعه دارد و در عين حال باعث اثرات ناخواسته اي همچون آسيب رساني و تخريب محيط زيست مي شود. يكي از مهمترين اهداف جهت مقايسه تكنولوژيهاي مختلف توليد برق اثرات مي باشد كه هنوز هم موضوع بحث انگيز مي باشد و علت اصلي آن بخاطر اثرات زيست محيطي مي باشد كه كه خيلي گستره مي باشد.

ا ثرات ناشي از توليد برق توسط سوختهاي فسيلي به اشكال مختلف و گسترده اي نفوذ مي كند . براي اينكه بتوانيم تكنولوژيهاي مختلف توليد برق و اثرات زيست محيطي انها را مقايسه كنيم بايد يك عامل مهمي را در نظر بگيريم . اين عامل مهم كه امروزه بصورت گسترده مورد پذيرش قرار گرفته است هزينه هاي اجتماعي مي باشند ، مثل تعيين ارزش مالي سلامتي انسان كه در نتيجه توليد برق حاصل ميشود و باهزينه هاي خصوصي جمع مي شود و هزينه اجتماعي حاصل مي شود.

هزينه هاي خارجي مقدار صدمات وارد شده در نتيجه توليد برق و در اتباط با پروسه توليد منعكس مي شود .از مهمترين صدمات ، سلامتي انسان ، ساختمانها ، محصولات ، جنگلها و اكوسيستم مي باشد . اما از بين آنها موردي كه خيلي مهم و قابل توجه است صدمات وارده به سلامتي انسان است . نيرو گاههي كه در اين پايان نامه بررسي شده است نيرو گاه فسيلي مي باشد و از مهمترين اثرات زيست محيطي ان در ارتباط با نيرو گاههاي برق فسيلي انتشار آلاينده هايي به هوا از جمله گاز دي اكسيد گوگرد ناشي از سوختهاي فسيلي مي باشد.

فصل اول:كليات
۱-۱- تعريف مسئله و اهميت موضوع
اقتصاد دانان مدتها است فهميده اند سيستم بازار خصوصي اثرات نا مطلوبي را روي محيط زيست و انسان مي گذارد . از جمله اين اثرات نامطلوب گازهاي مضر و آبهاي آلوده است كه از صنايع و نيروگاهها متصاعد مي شوند. بطور كلي در فرايند توليد دو نوع خروجي ايجاد مي شود. كه يكي از انها توليد كالا و خدمات است كه در بازار و بنگاههاي مصرف كننده ارائه مي شود و ديگري آلاينده ها مي باشند و كاملا ” متفاوت از نوع اول است. اثرات نامطلوب ناشي از توليد نتيجه اش از بين رفتن كيفيت محيط زيست است كه بعنوان يك خروجي مضر محسوب مي شود كه بنگاهها نقشي در مورد ان ندارند و هم چنين نمي توان ان را در

بازار بفروشند . در مقابل خانوارها و ساير بنگاههاي توليدي كه از آلاينده هاي نا مطلوب متاثر مي شوند هزينه هايي را به شكلهاي مختلف تجربه مي كنند .به اين نوع هزينه ها كه بصورت هزينه هاي منفي ناشي از توليد بنگاهها نتيجه مي شود هزينه هاي اجتماعي يا نا مطلوب گفته مي شود.

بطور كلي مسئله آلودگي و حفاظت از محيط زيست يك مسئله جهاني است كه امروزه حتي در امور سياسي كشورها هم وارد شده است. تمام كشورها از كشورهاي صنعتي و پيشرفته گرفته تا كشورهاي در حال توسعه همه بايد در امر كنترل آلودگي سهيم باشند . چرا كه آلودگي يك اثر جانبي سيال است و از يك مكان به مكان ديگر منتقل مي شود. لذا اثر منفي آن شامل همگان مي شود.

در هزينه هاي اجتماعي نيروگاهها هزينه هاي اضافي ناشي از توليد برق را كه بصورت هزينه هاي زيست محيطي و صدمات سلامتي ناشي از گازهاي آلاينده مثل اكسيدهاي گوگرد ، تغييرات اقليمي ، پساب ، سلامت شغلي ، ريسك تصادفات ، سر و صدا ، موارد ديگر منعكس مي شود را ارائه مي كند .
جهت بدست اوردن هزينه هاي اجتماعي ، هزينه هاي توليد برق با هزينه هاي خارجي تلفيق مي شوند كه مي تواند يك شاخص مقايسه اي جهت ارزشگذاري اقتصادي و زيست محيطي باشد.

هزينه هاي خارجي به معني هزينه هاي بيروني است كه طي يكسري فعاليتهاي اقتصادي يا اجتماعي يك گروه از افراد كه روي گروه ديگر اثر مي گذارد اتفاق مي افتد.اين اثرات بطور كامل محاسبه نمي شود و يا از طرف گروه اول غرامتي پرداخت نمي شود .

بدين ترتيب يك نيروگاه برقي كه دي اكسيد گوگرد توليد مي كند ، باعث صدماتي به متريال ساختمان يا سلامت انسان مي شود كه اين يك هزينه خارجي محسوب ميشود .اين هزينه خارجي اثراتي را به مالك ساختمان يا سلامتي انسان وارد مي كند و باعث نارضايتي انها مي شود كه توسط توليد كننده برق محاسبه نمي شود .اين فعاليتهايي كه بطور قطع باعث تخريب مي شوند ، هزينه هاي زيست محيطي خارجي هستند كه در اصل هزينه هاي واقعي متحمل شده به اجتماع هستند ولي توسط مالكين نيروگاه در داخل محاسبات وارد نمي شود. دروني كردن هزينه هاي خارجي ناشي از توليد برق و اضافه كردن ان به هزينه هاي خصوصي تحت عنوان هزينه هاي اجتماعي مطرح مي شودو بعنوان يك ابزار سياسي ضروري بررسي مي شود تا اثرات منفي آن را كاهش دهند و در آينده يك عرضه و تقاضاي پايدار انرژي توليد كنند .

۱-۲-سئوالات اساسي
– ايا بازار در تعيين هزينه هاي خارجي با شكست مواجه مي شود؟
اثرات خارجي در حقيقت اثرات مربوط به توليد يا مصرف كالا و خدمات مي باشد كه بر شخص ثالث وارد مي شود.و شكست بازار زماني رخ مي دهد كه كه شخص سومي در اثر مصرف يا توليد كالا و خدمات تحت تاثير قرار بگيرد.اين اثرات توليد هزينه مي كنند وآن تحت عنوان هزينه خارجي مطرح مي شود.
– ايا با تعيين هزينه هاي اجتماعي كارايي نيروگاهها بالا مي رود ؟

براي تعيين هزينه هاي اجتماعي ، هزينه هاي خارجي به هزينه هاي خصوصي اضافه مي شود و اين مبلغ اضافي به صورتحسابهاي برق اضافه شده واز مصرف كننده برق دريافت مي شود تا توسط دولت جهت بهبود كيفيت و كارايي نيروگاهها استفاده شود.
– آيا با كاهش آلودگي منافع نهايي اجتماعي بالا مي رود ؟
با كاهش آلودگي منافعي به جامعه مي رسد كه به آن منافع نهايي اجتماعي گفته مي شود. به عبارتي منافع اجتماعي داراي فوايدي است كه با محيط زيست پاكيزه تر همراه مي باشد.

۱-۳- فرضيه هاي مسئله
۱ – سوختهاي فسيلي پالايشگاههانسبتي از توليد را به آلودگي محيط تبديل مي كنند و اين نسبت كمتر از يك است.
۲ – سهم هزينه هاي ناشي از سوختهاي فسيلي در توليد برق در ميزان آلودگي در حال افزايش است .
۳ – هزينه هاي اجتماعي ناشي از توليد گازهاي آلاينده از نيروگاههاي فسيلي رو به افزايش است .
۱-۴- روش شناسي

روش گرداوري اطلاعات دراين پرژه بصورت كتابخانه اي ، اسنادي ، اينترنتي ، بازديدهاي ميداني بوده است كه شامل بازديد از نيروگاه، مراجعه به وزارت نيرو ، شركت توانير ، پژوهشگاه نيرو ، و سازمان حفاظت محيط زيست مي باشد. در مراجعه به اين مراكز از نظرات كارشناسان هم استفاده شده است.
ابزار گرداوري اطلاعات شامل مصاحبه با كارشناسان ، ترجمه متون انگليسي مرتبط ، مشاهده از نيروگاه ، استفاده از جداول و امار اسنادي كشور و استفاده از نرم افزارهاي اكسل و كامفار مي باشد.

نوع روش تحقيق علمي – كاربردي مي باشد.اطلاعات مربوط به هزينه انتشار الاينده از نيروگاه برق را تعيين كرده و براي ان آمار و اطلاعات جمع آوري نموده و شاخصهاي مورد نطر محاسبه و تجزيه تحليل مي شوند.. بنابراين روش مطالعه به تجزيه و تحليل داده هاي اماري و استفاده از ان براي براورد شاخص هاي مربوط به تعيين هزينه هاي انتشار الاينده ها جهت بهبود وضعيت محيط زيست مي باشد . منطور تحقيق بدست اوردن هزينه اجتماعي نيروگاه مي باشد اين هزينه اجتماعي شامل هزينه هاي خصوصي وهزينه هاي خارجي نيروكاه مي باشد.

 هزينه هاي خصوصي :هزينه سوخت ،هزينه هاي ثابت و متغير اپراتوري و نگهداري،دستمزد كارگر و خدمات بيمه ، ميزان سرمايه گذاري و ميزان توليد برق در طول يكسال مي باشد.
 هزينه هاي خارجي : تعيين ارزش اقتصادي صدمات و خسارات بر سلامت انسان مي باشد و طريقه بدست اوردن ان بر اساس هزينه هاي درمان و بدست اوردن ميزان غلظت موثر جهت ايجاد بيماري و شناسايي غلظتهاي منتشره گاز دي اكسيد گوگرد از نيروگاه مي باشد. بنابراين با توجه به توضيحات فوق با بدست اوردن هزينه هاي تمام شده يك واحد انرژي از نيروگاه و با دروني كردن هزينه هاي خارجي ، هزينه هاي اجتماعي توليد يك واحد انرژي با سناريوهاي مختلف محاسبه مي شود.
پس از مشخص شدن هزينه هاي اجتماعي ناشي از سوختهاي فسيلي در نيروگاهها و هزينه تمام شده توليد برق مي توان از آن در تصميم هاي مديريتي براي قيمت گذاري برق مورد استفاده قرار گيرد .

فصل دوم : نيرو گاهها
مقدمه
نيروگاههاي حرارتي مجتمع و يا كارخانه هستند كه در طي آن فرايند ترموديناميك انرژي حاصل از سوخت فسيلي به نيروي برق تبديل مي گردد. درصد اين تبديل را بازدهي كلي نيروگاه مي نامند. نيروگاهي با بازدهي ۴۰ درصد يعني ۴۰ درصد انرژي حرارتي موجود در سوخت فسيلي به انرژي الكتريكي تبديل مي شود.
امروزه بازدهي نيروگاه حرارتي كه با چرخه رانكين كار مي كند تا ۴۵ درصد افزايش يافته است واين بازدهي به هنگام استفاده از انرژي حرارتي محصولات احتراق خروجي يك چرخه توربين گازي براي مولد بخار يا ديگ بخار در چرخه رانكين به پنجاه درصد نيز مي رسد. بنابراين در نيروگاههاي حرارتي بدون وجود سوخت فسيلي نيروي برق بوجود نخواهد آمد.

سوخت فسيلي مورد نياز نيروگاهها مي تواند گاز طبيعي ، زغال سنگ ،مازوت، و گازوئيل باشد. سوخت گاز طبيعي به دلايل سهولت در انتقال ، پاكي احتراق و مشكلات كمتر در مورد بازمانده احتراق ،اصولا” هم براي ديگ بخار و هم براي محيط زيست بسيار كم ضررتر است.سيستم سوخت رساني هم بسيار ساده است. ايستگاه تقليل فشار و تنظيم فشار خط لوله گاز با رگولاتور و شيرهاي ضروري قطع و وصل جزء مدار سوخت تا سر مشعلها است.

سوخت زغال سنگ مستلزم سيستم پيچيده اي بوده كه بطور عمده از دستگاههاي متنوعي تشكيل شده است. علاوه بر اين احتراق زغال سنگ به دليل جامد بودن مشكلات خاص خود را دارد تا امكان احتراق كامل فراهم شود. وجود گوگرد در زغال سنگ موجب مي شود محصولات احتراق در مجاورت آب،اسيد تشكيل داده و سبب ريزش بارانهاي اسيدي شوند.

اگر سوخت گازوئيل را كه به دليل گراني فقط براي راه اندازي بكار مي رود مشخص كنيم سوخت مازوت يا سوخت سنگين بيشترين مصرف را در نيروگاهها در تبديل به انرژي الكتريكي دارد.

سيستم سوخت مازوت شامل ايستگاه تخليه سوخت به منابع زيرزميني يا رو زميني تخليه،پمپها و خطوط انتقال مازوت به مخزن ذخيره پمپاژ ، مازوت به مشعلهاي ديگ بخار ، سيستم گرمكن لوله ها و مخازن، سيستم چرخش برگشت و سوخت ، پمپ و مبدلهاي حرارتي براي گرم كردن مازوت ، عايق كاري، و عايق بندي لوله ها و مخازن و بالاخره لوله بخار براي گرمايش مي باشد.

انتخاب محل نيروگاه به نوع سوخت بستگي دارد.ممكن است به دليل وجود پالايشگاه و نفت در محل و يا در مجاورت آن ، يا به دليل وجود معادن زغالسنگ ،تصميم به احداث يك نيروگاه گرفته شود تا بدين ترتيب سوخت فسيلي به انرژي الكتريكي تبديل و به نقاط مصرف ارسال گردد.چنانچه چنين باشد دليل احداث نيروگاه در مجاورت منبع تامين سوخت از قبل نوع سوخت را تعيين كرده است. در صورتيكه اگر احداث نيروگاههاي جديد مد نظر باشد و صرفا” عامل مهم توازن در شبكه انتقال برق بالقوه موجود و عوامل جانبي ديگر عامل تعيين كننده مكان نيروگاه باشد در انصورت براي انتخاب نوع سوخت بايد ارزيابي اقتصادي دقيقي به عمل آيد.

مازوت به دليل وجود منابع وسيع نفت و پالايشگاههاي متعددي در ايران ارزان بوده و مقدار آن افزون بر نياز مصرف داخلي است، صادرات آن اقتصادي نيست .زيرا هزينه حمل ونقل آن بعلاوه بر هزينه توليد و استخراج ، بالاتر از قيمت فروش آن خواهد بود. در حاليكه با تبديل آن به نيروي برق ارزش افزوده آن بسيار بالا خواهد رفت.

بطور كلي همواره مازوت بعنوان سوخت پايه و اصل بدليل گراني سوخت گاز مطرح مي شود.اما نظر به اينكه ايران توليد كننده گاز بوده و داراي منابع وسيعي است و نيز شبكه و خطوط انتقال گاز در سراسر ايران كشيده شده است . لذا اتصال يك خط گاز به نيروگاهها براي مواقع اضطراري توجيه پذير است. زيرا در مواقع غير مترقبه مانند خرابي خط آهن و راهها ،جنگ يا صدمات غير قابل پيش بيني طبيعي،مانندسيل،زمين لرزه، اعتصابات كارگري، موانع تصادفي ديگر نيروگاه مي تواند به كار خود ادامه دهد.

۲-۱- انواع نيروگاهها
نيروگاه عامل توليد برق است كه در گذشته انرا كارخانه برق مي گفتند.در واقع جايي است كه براي توليد برق و توليد نيرويي كه بوسيله آن تمامي كارخانه و به عبارتي كاملتر مجموعه زندگي ما مي چرخد و زندگي راه تكامل خود را مي پيمايد و به پيش مي رود.
انواع نيروگاههاي كه در سطح جهان به امر توليد برق مي پردازند به شرح ذيل مي باشد:

• نيروگاههاي بخاري
• نيروگاههاي آبي
• نيروگاههاي گازي
• نيروگاههاي سيكل تركيبي
• نيروگاههاي اتمي

• نيروگاههاي ديزلي
• نيروگاههاي بيومسي
• نيروگاههاي خورشيدي

• نيروگاههاي بادي
• نيروگاههاي جزرو مدي
• نيروگاههاي زمين گرمايي
• نيروگاههاي موجي
• نيروگاههاي مگنتيو هيدرو ديناميك
هر يك از انواع نيروگاهها فن آوريهاي ويژه اي دارند . از بين آنها به توضيح نيروگاههاي فسيلي پرداخته مي شود. . [ستاري-۱۳۸۲]
۲-۱-۱- نيروگاههاي بخاري

نيروگاهي است كه در ان از انرژي حرارتي سوختهاي مايع و جامد و گاز جهت توليد بخار و مصرف ان در توربين هاي بخار براي توليد برق استفاده مي شود. اين نيروگاهها داراي هزينه ثابت احداث نسبتا” بالايي مي باشند. با اين وجود بدليل ويژگيهاي خاص خود از متداولترين انواع نيروگاههاي حرارتي در سطح جهان و نيز در كشور ايران محسوب مي گردند. بطوريكه مطابق با آمار سال ۱۳۸۳ در حدود ۶۰ در صد نيروگاههاي كشور را تشكيل مي دهند. براي توليد انرژي الكتريكي در نيروگاههاي بخار از سوختهاي جامد نظير زغال سنگ ، سوخت مايع مثل مازوت و گاز طبيعي استفاده مي شود.

نيروگاه بخاري از تجهيزاتي مثل مولد بخار ، توربين ، ژنراتور ، چگالنده ، و پمپ تشكيل شده است.در اين نيروگاه آب پس از پمپ شدن و افزايش فشار وارد مولد بخار مي گردد و در آن با در يافت انرژي حرارتي ناشي از احتراق سوخت تبديل به بخار مي گردد. بخار با عبور از توربين انرژي خود را به ان انتقال مي دهد و موجب چرخش محور توربين مي گردد .موتور ژنراتور شروع به چرخش مي كند و موجب توليد برق در ژنراتور مي گردد. بخار خروجي از توربين در قسمت چگالنده انرژي حرارتي خود را از دست مي دهد و دوباره تبديل به مايع مي گردد .چرخه كاري و پمپ شدن دوباره آب تكرار مي گردد. آب خنك كننده در چگالنده با در يافت انرژي حرارتي بخار گرم مي گردد و سپس به سمت برج خنك كننده هدايت مي شود و در آن سرد مي شود.دوباره به سمت چگالنده جريان مي يابد.آب سرد مورد نياز چگالنده را مي توان از يك منبع آب طبيعي رود خانه نيز تامين نمود. ‌‌‍[هوشمند ،رحمت اله۱۳۸۰]

اين نيروگاهها در جهان و هم چنين در ايران در مقام اول خود قرار دارندو بيشترين رقم توليد برق بوسيله اين نوع نيروگاهها صورت مي گيرد. نيروگاه بخاري به معني تبديل انرژي شيميايي سوخت به انرژي الكتريكي است و اگر ساده تر بگوييم ديگ بخارتوربين وژنراتورمولد برق را مي چرخاند.

ديگ بخار وسيله اي است كه آب را به بخار تبديل مي كند.عبور جريان بخار با فشار از ميان پره ها توربين را به حركت در مي آوردو نيروي مكانيكي ايجاد مي كند . و اين نيروي مكانيكي بدست آمده از توربين ژنراتور را به حركت در مي آوردو در نتيجه نيروي برق توليد مي گردد .براي توليد بخار آب سوخت احتياج داريم .آب بوسيله پمپهاي مختلف از رود خانه يا چاههاي عميق به استخرهاي ته نشيني انتقال مي يابد و پس از تصفيه فيزيكي به تصفيه خانه مي رود و پس از پالايش و كنترل شيميايي به درون ديگ بخار راه مي يابد.

سوخت نيز بوسيله پمپهاي سوخت رساني به محل كوره درون ديگ بخار منتقل مي شود و بوسيله مشعلهاي متعدد احتراق مي يابد. سوخت نيروگاههاي بخاري مي تواند گاز يا مازوت ( نفت كوره) و يا هر دوي انها باشد.

ضمنا” از زغال سنگ نيز به عنوان سوخت نيروگاههاي بخاري استفاده زيادي مي شود ولي در ايران هنوز استفاده ندارد.و در حال حاضر از گاز مازوت استفده مي شود. به همين خاطر در مواقع طراحي نيروگاهها نوع سوخت را هم در نظر مي گيرند.

سوخت بوسيله مشعلهاي داخل كوره آب داخل ديواره هاي آبي ديگ بخار را تبديل به بخار مي كند كه خود مراحل مختلفي دارد.بخار حاصله از ديگ بخار يا بويلر از طريق لوله هاو كانالهاي انتقال بخار به درون توربين دميده مي شودو نيروي محركه بخار دستگاه توربين را كه از سه قسمت فشار قوي، فشار متوسط و فشار ضعيف تشكيل مي شود به حركت در مي آورد و ژنراتورنيز برق توليد مي كند.برق توليد شده بوسيله ژنراتور از طريق ترانسفورماتور افزاينده كه ۲۰ كيلو ولت را به ۴۰۰ كيلو ولت مي رساند به پست نيروگاه انتقال مي يابد و از آنجا نيز روانه سيستمهاي توزيع جهت استفاده مصرف كنندگان مي شود. [ستاري-۱۳۸۲]
۲-۱-۲- نيروگاههاي سيكل تركيبي

نيروگاهي است كه در آن علاوه بر انرژي الكتريكي توربينهاي گازي از حرارت گازهاي خروجي از توربينهاي گازي جهت توليد بخار از يك ديگ بخار بازياب استفاده شده و بخار توليدي در يك دستگاه توربوژنراتور توليد انرژي برق مي نمايد.

با توجه به بازدهي كم نيروگاههاي توربين گازي كه مقدار زياد ناشي از تلفات انرژي حرارتي گاز خروجي از دودكش انها مي باشد متختخصصين صنعت توليد برق به اين نتيجه رسيده اند كه مي توان با بازيافت حرارت دود خروجي از از اين نيروگاهها و توليد بخار جهت استفاده در يك نيروگاه بخار اقدام به افزايش بازدهي اين نيروگاه نمود . بدين ترتيب نيروگاههاي سيكل تركيبي به عنوان تركيبي متشكل از توربينهاي گازي مدار باز و بخاري وارد بازار صنعت برق گرديدند. بازدهي اين نيروگاهها بالغ بر ۵۵ در صد ميگردد. كه در مقايسه با بازدهي نيروگاههاي بخاري و يا نيروگاههاي توربين گازي بسيار بالا مي باشد. بر اساس آمار سال ۱۳۸۳ بيش از ۱۸ در صد از ظرفيت نصب شده زير نظر وزارت نيرو در كشور بدون احتساب ظرفيت نيروگاههاي كه تنها قسمت گازي آنها فعال بوده است مربوط به نيروگاههاي سيكل تركيبي مي باشد.

اين نيروگاهها علاوه بر داشتن بازدهي و توان بالا داراي مزاياي ديگري از قبيل راه اندازي سريع قسمتي از ظرفيت توليدي خود (قسمت توربين گازي)براي پوشش بارهاي پيك و نيز مناسب بودن براي پوشش بارهاي پايه مي باشند. از جمله مشكلات و معايب اين نوع نيروگاهها مي توان به تفاوت طول عمر واحدهاي بخاري و گازي اشاره نمود. نيروگاههاي سيكل تركيبي به طور قابل ملاحظه اي نسبت به دما و فشار محيط حساس مي باشند و با گرم شدن هوا قدرت عملي آنها كاهش مي يابد . بدين ترتيب اين نيروگاهها بخصوص در كشورهاي سرد سير و در مناطقي كه داراي پيك بار زمستاني هستند مناسب مي باشند. [هوشمند رحمت اله، ۱۳۸۰]

نيروگاههاي سيكل تركيبي بطور كلي به دو نوع با مشعل و بدون مشعل در قسمت واحد بخار خود تقسيم مي گردند. در نوع بدون مشعل حرارت دود خروجي از نيروگاههاي توربين گازي مدار باز در يك بازتاب حرارتي به سيال آب انتقال مي يابد. بخار موجب چرخش يك توربين بخار براي توليد برق مي شود. از آنجاييكه دماي گاز ورودي به توربينهاي گازي با قدرت زياد بسيار بالا و بالغ بر ۱۲۰۰ در جه سانتي گراد و حرارت گاز خروجي از دودكش آن بالغ بر ۵۵۰ در جه سانتي گراد و دماي گاز ورودي به توربين بخار نسبتا” پايين و در حدود ۶۰۰ در جه سانتي گراد مي باشد ،امكان انتقال حرارت از گازهاي خروجي از توربين گازي به گاز ورودي

سيكل بخاري و توليد انرژي الكتريكي در سيكل واحد بخار كاملا” امكان پذير مي باشد. از آنجاييكه درسيكل تركيبي بدون مشعل ، تنها از حرارت گاز خروجي توربين گازي براي توليد بخار استفاده مي گردد.قدر ت توليد توسط واحد بخاري كم و در حدود نصف قدرت توليدي واحد توربين گازي مي باشد. به منظور افزايش قدرت سيكل بخاري مي توان از گازهاي خروجي چندين واحد گازي براي توليد بخار استفاده نمود.

اين نوع نيروگاهها به دو صورت تك فشاره و دو فشاره موجود مي باشد. در نيروگاههاي دو فشاره بازياب حرارتي داراي يك قسمت توليد بخار با فشار بالا از مجراي ورودي توربين وارد مي شود ولي بخار توليد شده با فشار كم از طبقات با فشار پايين تر وارد توربين مي شود .از معايب اين نوع نيروگاهها وابستگي توليد واحدهاي بخاري آن به واحدهاي گازي اشاره نمود.

در نيروگاههاي سيكل تركيبي با مشعل وجود اكسيژن در دود خروجي توربين گازي باعث شده است كه علاوه بر استفاده از انرژي حرارتي آن فكر ايجاد حرارت بيشتر بوسيله احتراق اكسيژن نيز ، توسط متخصصين صنعت برق توليد مطرح شود. در اين نيروگاهها واحد توربين گازي به عنوان منبع توليد هواي احتراق عمل مي نمايد و هواي مورد نياز مشعلهاي مولد بخار ، بازياب حرارتي را تامين مي كند. با تعبيه مشعلها همرا با سوخت اضافي در مولد بخار ، مي توان ميزان فشار و دماي گرم بخار توليدي و در نتيجه قدرت توليدي واحدهاي بخار را افزايش داد. در اين نوع نيروگاهها مولد بخار مي تواند با هر سوختي حتي ذغال سنگ عمل نمايد در حاليكه در اتاق احتراق واحد توربين گازي مي بايست سوخت با كيفيت نظير گازوييل و يا گاز طبيعي مورد استفاده قرار گيرد. [آشناي اجمالي با

نيروگاهها ، ۱۳۷۸]
ازدير باز كارشناسان انرژي باور داشتند كه از تركيب حاصل از توربينهاي گازي با توربينهاي بخاري از نظر ترموديناميكي به بازده بالايي دست خواهند يافت . هم چنين مي دانستند با اعمال چنين تركيبي از يك سو متوسط درجه حرارت ورودي افزايش و از سوي ديگر متوسط در جه حرارت كاهش مي يابد.
همرا با روند توسعه و پيشرفت تكنيك ساخت توربينهاي گازي در صنايع و كارخانه ها در اواسط ششمين دهه از عمر آن اين تركيب به تدريج جاي خودرا باز كرد . هم اكنون شاهد رشد قابل ملاحظه اي در ساخت و نصب نيروگاههاي چرخه تركيبي هستيم تا جايي كه در سراسر جهان بيش از ۱۸۰ نيروگاه چرخه تركيبي وجود دارد كه بصورتهاي زير فعاليت مي كنند.

 توليدانرژي الكتريكي
 توليد انرژي الكتريكي همراه با انرژي حرارتي جهت مصارف گرمايشي
 توليد انرژي الكتريكي و بخار براي مصارف مختلف صنعتي با تهيه آب شيرين در كنار دريا.
جايگزين نيروگاههاي قديمي با توربينهاي گازي و استفاده از بويلر مورد ديگر بهره برداري از چرخه تركيبي است كه در آينده كاربرد آن بيشتر خواهد شد و هم چنين در فرايندهاي توليد گاز از زغال سنگ و يا بويلرهاي زغال سنگ و تركيب آنها با توربينهاي گازي امري متداول خواهد شد.

با تركيب توربينهاي گازي مدرن و بويلرهاي بازياب و توربينهاي بخاري حدود ۵۰ درصد به بازدهي اضافه مي شود.نيروگاههايي با اين سيستم بدليل مزايايي مانند:تكامل فني ، انعطاف پذيري در تغييرات بار ، استفاده در موقع اوج بار شبكه سهولت در نصب و راه اندازي و رسيدن به بهره برداري در مدت كوتاه مورد توجه ويژه قرار گرفته اند. علاوه بر اينها با توجه به رشد بهاي سوخت ،اين نيروگاهها بدليل بالا بودن نسبي بازده بعنوان عامل اصلي بازدارنده در افزايش بهاي برق و انرژي عمل مي كنند.

همزمان و هنگام با پيشرفت فني ساخت نيروگاههاي گازي ايران و پيشرفت و توسعه ساخت نيروگاههاي چرخه تركيبي در جهان ، ايران نيز فعاليت خود را براي احداث نيروگاههاي چرخه تركيبي از مدتها پيش آغاز كرد و هم اكنون واحدهاي گازي بسياري از نيروگاهها در دست بهره برداري و واحدهاي تركيبي بخار آنها در دست احداث و نصب است. [ستاري-۱۳۸۲]
۲-۱- ۳- نيروگاههاي گازي

نيروگاهي است كه در آن از انرژي حرارتي سوختهاي فسيلي گاز و مايع جهت توليد گاز داغ (دود) و مصرف ان در توربينهاي گازي براي توليد برق استفاده مي گردد.نيروگاههاي گازي از سه قسمت اصلي به نامهاي كمپرسور ، اتاق احتراق ، و توربين تشكيل شده اند. توربين و كمپر سور داراي چرخ استوانه اي شكل مي ياشند. كه در محيط آنها در چند رديف پره هاي مورب كار گذاشته اند و مابين اين پره ها ، پره هاي ساكني كه به جدار خارجي نصب گرديده اند قرار دارند. در پره هاي متحرك كمپر سور ، مرتبا” به ذرات هواي ورودي به آن سرعت داده مي شود و در پره هاي ساكن آن سرعت ايجاد شده تبديل به فشار مي گردد.

در صورت وجود تعداد رديفهاي كافي پره هاي متحرك ، فشار سيال خروجي از كمپر سور را مي توان تا چند ده برابر فشار ورودي افزايش داد. كمپر سور توسط محوري به توربين متصل مي باشد و در هنگام فعاليت و بهره برداري از نيروگاه توان مصرفي ان توسط توربين تامين ميگردد.در هنگام راه اندازي نيروگاه تجهيزات جداگانه اي براي راه اندازي كمپر سور نياز مي باشد. به همين دليل معمو لا” از ماشينهاي سنكرون به عنوان موتور كه از شبكه و با وساطت مبدلهايي (

فركانسهاي متغير )تغذيه مي شوند ، استفاده مي گردد. هواي فشرده پس از خروج از كمپرسور وارد اتاق احتراق مي گردد و در انجا با سوخت تركيب مي گردد و در اثر سوختن با مواد سوختني در جه حرارت ان بالا مي رود و پس از آن به سمت توربين هدايت مي شود گاز سوخته داغ و متراكم با عبور از ميان پره هاي متحرك ساكن توربين ، كسب سرعت مي نمايد و با برخورد به اولين رديف پره هاي متحرك ، آنها را به گردش در مي آورد ودر نتيجه از انرژي جنبشي ان كاسته مي گردد. در رديف پره هاي بعدي نيز مجددا” فشار تبديل به سرعت و و سرعت تبديل به انرژي مكانيكي مي گردد و به چرخ انتقال مي يابد تا انكه در نهايت

فشار ان به اندازه فشار جو مي رسد و انبساط يافته و به خارج منتقل مي گردد. موتور ژنراتور با محور توربين متصل مي باشد لذا چرخش محور توربين در ژنراتور برق توليد مي كند. اساس كار توربين گازي بسيار شبيه توربين بخار است ، تنها دو تفاوت عمده بين انها وجود دارد كه عبارتند از :
– دماي گاز ورودي به توربين در نيروگاه گازي حدود ۱۲۰۰ در جه سانتي گراد مي باشد كه بسيار بيشتر از دماي بخار فوق گرم ورودي به توربين نيروگاه بخاري است. لذا پره هاي توربين گازي بايد نسبت به پره هاي توربين بخار داراي تحمل بيشتري در برابر دماهاي بالا باشند.

– در گازهاي احتراق ورودي به توربين گازي ، عناصر زائدي از قبيل گوگرد ، فسفر ، واناديوم وجود دارد كه باعث خوردگي شيميايي و مكانيكي سطح پره هاي توربين مي شود ، اين عناصر در سوخت تزريق شده به اتاق احتراق موجود مي باشند. لذا استقامت پره هاي توربين گازي در مقابل خوردگي بايد بسيار بيشتر از پره هاي توربين بخاري باشد. [هوشمند رحمت اله،۱۳۸۰]

تجهيزات اصلي اين نيروگاهه شامل كمپرسور ،اتاق احتراق و توربين مي باشد. محدوديت استفاده از اين نيروگاهها آن است كه در جه حرارت گاز نبايد بيشتر از ۷۰۰ در جه سانتي گراد باشد .هم چنين اين نيروگاهها داراي راندمان حرارتي مناسبي نبوده و برق مصرفي كمپرسور آنها بسيار بالا است.

۲-۱- ۴- نيروگاههاي ديزلي
اين نيروگاهها ساده ترين نوع ممكن است . نيروگاهي است كه در آن از سوخت گاز يا مايع در سيلندرهاي دستگاه استفاده كرده و انرژي مكانيكي حاصل توسط ژنراتور كوپله شده با آن به انرژي الكتريكي تبديل مي شود. تجهيزات آنها عبارتند از : مخزن اصلي سوخت ، مخزن سوخت روزانه ، موتور ديزل و ژنراتور.نيروگاههاي ديزلي براي ظرفيت پايين و نيز جهت تامين برق اظطراري كارخانجات صنعتي و ساختمانهاي بزرگ يا تامين برق روستاها و بخشهاي دور افتاده مورد استفاده قرار مي گيرند .[نوهسي-۱۳۸۲]

۲-۲- قدرت اسمي نيروگاهها
منظور از قدرت اسمي قدرتي است كه براي يك نيروگاه بدون در نظر گرفتن تلفات و خاموشي پيش بيني شده است. و منظور از قدرت عملي بيشترين توان يا ظرفيت قابل توليد مولد برق در محل با در نظر گرفتن محدوديتهاي احتمالي طراحي و معايب جزيي واحد و شرايط محيطي مي باشد. قدرت اسمي نيروگاههاي وزارت نيرو در فاصله سالهاي ۱۳۴۶ تا ۱۳۸۳ بيش از ۳۹ برابر شده است . و از ۹۳۴ مگا وات در سال ۱۳۴۶ به ۳۶۲۹۱ مگاوات در سال ۱۳۸۳ افزايش يافته است. از مجموع ظرفيت نصب شده نيروگاههاي وزارت نيرو ۹۳/۴۰ درصد مربوط به نيروگاههاي بخاري ، ۸۲/۱۸ درصد سيكل تركيبي ، ۲۵ درصد مربوط به نيروگاههاي گاز

ي ، ۸۱/۱۳ درصد مربوط به نيروگاههاي آبي و ۳۶/۱ درصد مربوط به نيروگاههاي ديزلي بوده است . در سال ۱۳۴۶ ميانگين قدرت عملي نيروگاههاي وزارت نيرو ۹۱ درصد قدرت اسمي آن بوده است . اين رقم در سال ۱۳۷۵ به حدود ۳/۹۴ درصد و در سال ۱۳۸۳ به ۶/۹۰ درصد تغيير يافته است. در حال حاضر بر اساس پيش بينيهاي كارشناسان به منظور تامين برق مطمئن در ۱۰ سال اينده بايد ظرفيت توليد برق نيروگاههاي كشور با احتساب ضريب ذخيره به ۵۶ هزار مگا وات برسد. با توجه به اينكه هم اكنون ۲۸ هزار مگا وات نيروگاه در كشور در دست بهره برداري است. براي تامين اين ميزان بار عملي بايد حدود ۳۰ هزار مگا وات نيروگاه جديد تا سال ۱۳۹۰ به بهره برداري برسد . يعني علاوه بر اجراي حدود ۸۰۰۰ مگا وات نيروگاه آبي شروع شده كه در طول ۱۰ سال آينده به بهره برداري خواهد رسيد بايد ۲۲ هزار مگاوات نيروگاه حرارتي به بهره برداري برسد. [ترازنامه انرژي ،۱۳۸۳]

 

۲-۳- راندمان حرارتي نيروگاه
ميانگين بازده حرارتي نيروگاهها از عوامل متعددي از قبيل عمر نيروگاهها ، نوع سوخت مصرفي ، كيفيت سوخت مصرفي ، وضعيت بهره برداري ، نسبت بار توليدي به بار نامي و ميزان خروج نيروگاه از مدار تاثير مي پذيرد و از نسبت معادل حرارتي هر كيلو وات ساعت كه ۸۶۰ كيلو كالري مي باشد به نرخ گرمايشي ويژه درصد بدست مي آيد. ميانگين راندمان حرارتي نيروگاههاي وزارت نيرو از ۲/۳۷ درصد در سال ۱۳۸۲ به ۳۷ در صد در سال ۱۳۸۳ رسيده كه به اين ترتيب اندكي كاهش داشته است. راندمان حرارتي نيروگاههاي بخاري در سال ۱۳۸۳ به ۸۸/۳۶ درصد رسيد اين شاخص براي نيروگاههاي گازي ۶/۲۷ درصد و براي نيروگاههاي سيكل تركيبي ۴۶ در صد بوده است. [ترازنامه انرژي ،۱۳۸۳]

۲-۴- ضريب بار
انرژي الكتريكي در مقياس وسيع قابليت ذخيره سازي چنداني ندارد از اين رو برق بايد به همان مقدار كه مورد نياز است توليد گردد . زمان وقوع پيك مصرف كه نياز همزمان بخشهاي مختلف مصرف به اوج خود مي رسد سيستم برق كشور بايد برق مورد نياز شبكه را تامين كند .در چنين حالتي نيروگاهها با حداكثر توان خود به توليد مي پردازند. اوج بار توليدي به ميزان باري گفته مي شود كه در لحظه حداكثر نياز سيستم تامين شده است. در سال ۱۳۸۳ اوج بار توليدي در ساعت بيست و يك دقيقه روز چهارم شهريور ماه رخ داده است . در سال ۱۳۸۳ ضريب بار ساليانه كل كشور در حدود ۲/۶۷ در صد محاسبه شده است . ضريب بار عبارت است از نسبت بار توليد شده به حداكثر بار قابل توليد در طول يكسال مي باشد. [ترازنامه انرژي ،۱۳۸۳]

۲-۵- توليد انرژي الكتريكي
توليد انرژي الكتريكي نيروگاههاي كشور در سال ۱۳۸۳ به ۱۶۶۹۱۷ ميليون كيلو وات ساعت رسيد كه نسبت به سال گذشته حدود ۵/۸ درصد رشد داشته است. از اين مقدار بيش از ۹۶ درصد توسط وزارت نيرو و مابقي توسط ساير سازمانها توليد گرديده است . انرژي توليد شده علاوه بر جنبه كمي نسبت ميزان توليد برق از ظرفيت نصب شده نيز افزايش يافته است . به طوريكه در سال ۱۳۴۶ از ۸۴۹ مگا وات قدرت عملي وزارت نيرو ۱۸۴۲ ميليون كيلو وات ساعت برق توليد شده و در واقع از ۸/۲۴ درصد قدرت عملي نصب شده بهره برداري گرديده است. در حاليكه اين رقم طي سالهاي بعد افزايش يافته و در سال ۱۳۵۰به ۴/۳۵ درصد ، در سال ۱۳۶۷ به ۳/۴۳ درصد ، در سال ۱۳۷۷ به ۵/۵۲ درصد و در سال ۱۳۸۳ به ۷/۵۵ درصد افزايش يافته است. [ترازنامه انرژي ،۱۳۸۳]

۲-۶- مصرف داخلي و تلفات
بخشي از انرژي توليد شده در هر نيروگاه براي استفاده در تجهيزات و ماشين آلات همان نيروگاه به مصرف مي رسد. به همين جهت انرژي تحويل شده به شبكه هاي انتقال در خروجي نيروگاهها ، كمتر از مقداري است كه وسايل اندازه گيري مولدها نشان مي دهند. تفاوت بين انرژي تحويل شده به شبكه هاي انتقال ( توليد ويژه ) با توليد ناويژه نيروگاه ، مصارف داخلي نيروگاه را نشان مي دهد.در سال ۱۳۸۳ مصارف داخلي نيروگاههاي وزارت نيرو ۳/۴ درصد توليد ناويژه را به خود اختصاص داده است. همچنين در اين سال بخشي از انرژي برق توليد شده در شبكه هاي فوق توزيع و توزيع به صورت گرما تلف شده است. سهم تلفات انتقال ، فوق توزيع و توزيع در اين سال ۷۴/۱۸ درصد توليد ناويژه بوده است. [ترازنامه انرژي ،۱۳۸۳]

۲-۷- ميزان مصرف برق در ايران
در ايران مصرف برق به بخشهاي مختلف خانگي ، تجاري ، صنعتي و روشنايي معابر تفكيك شده است. سهولت انتقال برق از نقطه اي به نقطه ديگر ، آسان بودن آن كاربرد آن ، وجود دستگاههاي مختلفي كه با برق كار مي كنند و قابليت بالاي تبديل انرژي الكتريكي به انواع ديگر انرژي بدون بر جاي گذاشتن مواد زايد ، موجب ارجحيت مصرف اين حامل انرژي نسبت به ساير حاملها گرديده است. برق مصرفي كشور در سال ۱۳۸۳ كه ميزان آن ۸/۱۲۴۴۶۱ ميليون كيلو وات ساعت مي باشد توسط نيروگاههاي آبي ، گازي ، سيكل تركيبي ، ديزلي ، بادي و خورشيدي وزارت نيرو تامين گرديده است. هم چنين سازمان انرژي اتمي ايران در

اين سال با در اختيار داشتن نيروگاههاي بادي و خورشيدي ۷/۳۹ ميليون كيلو وات ساعت برق توليد كرده است. با توجه به اينكه نيروگاههاي بادي اين سازمان به شبكه سراسري برق متصل مي باشند لذا رقم مزبور در آمار برق تامين شده توسط وزارت نيرو لحاظ گرديده است.مصرف برق در بخش خانگي در سال ۱۳۸۳ با رشدي معادل ۷/۶ درصد نسبت به سال ماقبل به ميزان ۱/۴۰۵۶۴ ميليون كيلو وات ساعت برق مصرف كرده است. بخش صنعت دومين رتبه را از لحاظ سهم مصرف برق در بين بخشهاي مختلف دارا بوده است . در اين سال كل برق مصرفي صنايع بالغ بر ۷/۴۵۰۷۴ ميليون كيلو وات ساعت گرديد كه ۸/۳۴ درصد كل

مصرف نهايي برق كشور را به خود اختصاص داده است .وزارت نيرو حدود ۱/۸۵ درصد آن يعني معادل ۸/۴۰۲۴۷ ميليون كيلو وات ساعت را تامين كزده است كه نسبت به سال ماقبل آن ۸/۸ درصدرشد نشان داده است.مصرف برق در بخش عمومي ۱۵۰۲۱ ميليون كيلو وات مي باشد كه با رشد ۳/۹ درصدي ، ۶/۱۱ درص از كل مصرف نهايي برق كشور را شامل گرديده است.در بخش تجاري مصرف برق به ۷/۷۸۶۲ ميليون كيلو وات ساعت بالغ گرديد كه در حدود ۱/۶ درصد از كل مصرف نهايي برق را كشور را شامل مي گردد. مهمترين مصرف برق در بخش كشاورزي مربوطبه راهاندازي موتور پمپهاي كشاورزي جهت آبياري مزراع و باغها مي

باشد. با افزايش قيمت سوختهاي فسيلي و مصارف روز افزون انها در داخل كشور شركت شركت توانير تا پايان ۱۳۸۳ موتور پمپهاي ۱۰۷۲۸۷ حلقه چاه كشاورزي را برقي نموده است. و مصرف برقبه ۱۵۴۸۹ ميليون كيلو وات ساعت رسيد كه نسبت به سال قبل داراي رشدي ۷/۱۰ درصدي دشته استو حدود ۱۲ در صد از كل مصرف نهايي برق را به خود اختصاص داده است. در بخش حمل و نقل با در اختيار داشتن ۶۵ دستگاه اتوبوس برقي در حدود ۷/۷ ميليون كيلو وات ساعت برق مصرف نموده است هم چنين ميزان برق مصرفي مترو در اين سال در حدود ۸۲ ميليون كيلووات ساعت بوده است. [ترازنامه انرژي ،۱۳۸۳]

۲-۸- سوخت مصرفي نيروگاهها
سوختهاي فسيلي شامل زغال سنگ ،نفت كوره ، گازوئيل ، و گاز طبيعي ، حاملهاي انرژي مصرفي نيروگاهها هستند. مقادير زيادي از انرژي مصرفي به نيروگاههاي حرارتي اختصاص دارد.لذا انتخاب سوخت مناسب براي نيروگاهها با توجه به معيارهاي اقتصادي از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشند. انتخاب نوع سوخت براي نيروگاهها به پارامترهايي از قبيل ميزان هزينه هر يك از انواع سوخت ، موقعيت جغرافيايي نيروگاه ، قابليت دسترسي ، ميزان آلودگي زيست محيطي و سياستهاي ميان مدت و بلند مدت حاكم بر بخش انرژي بستگي دارد.در سال ۱۳۸۳ سوخت نفت گازو نفت كوره و گاز طبيعي مصرفي نيروگاههاي

حرارتي وزارت نيرو به ترتيب ۲/۵۲ ، ۲/۱۶ و ۰/۸ درصد نسبت به سال گذشته افزايش داشته است. هم چنين در اين سال كل انرژي حرارتي سوختهاي مصرف شده معادل ۳۵۰۹۷۰ ميليارد كيلو كالري بوده است. به عبارت ديگر به منظور توليد ناويژه هر كيلو وات ساعت برق ، ۲۳۵۰كيلو كالري سوخت مصرف شده است. جدول زير ميزان سوخت مصرفي هر يك از نيروگاهها را نشان مي دهد.

جدول (۲-۱)-ميزان سوخت مصرفي هر يك از نيروگاهها به ازاي يك كيلو وات ساعت برق در سال ۱۳۸۲ [آمار تفصيلي صنعت برق ۱۳۸۲]
نوع نيروگاه سوخت مصرفي
گازوئيل(ليتر) نفت كوره (ليتر) گاز طبيعي( مترمكعب)
گازي
بخاري
سيكل تركيبي ۰۵۵/۰
۰۰۰۴۴/۰
۰۱۰/۰ –
۰۵۸/۰
– ۳۱۳/۰
۲۰۱/۰
۲۰۸/۰

۲-۸- ۱- آلاينده هاي حاصل از سوختهاي مصرفي نيروگاهها
بطور كلي سوخت مصرفي نيروگاهها از انواع مختلف مي باشد. در ميان سوختهاي فسيلي زغال سنگ حاوي بيشترين مقدار تركيبات گوگردي مي باشد. ساليانه ۱۵۰ ميليون تن از تركيبات گوگردي در اثر فعاليتهاي بشري به جو وارد مي شود كه ۹۰ درصد اين مقدار از احتراق سوختهاي فسيلي مي باشد.جدول زير مقدار انتشار آلاينده ها از جمله اكسيدهاي گوگرد ، اكسيدهاي ازت ، اكسيدهاي كربن ، هيدرو كربنها و ذرات معلق را نشان مي دهد.
جدول (۲-۲-) – ميزان آلاينده ها ي سوخت هاي نيروگاه (بر حسب تن) هر ۱۰۰۰ بشکه معادل نفت خام [ تراز نامه ۸۲، ۱۳۸۳]
آلاينده
سوخت SPM CH SO3 CO2 SO2 NOX
گازوئيل ۲/۰ ۰ ۰ ۴۱۱ ۴/۲ ۸/۰
نفت کوره ۱/۰ ۱/۰ ۱/۰ ۴۲۴ ۷/۶ ۷/۰
گاز طبيعي ۰ ۰ ۰ ۷۵/۳۳۸ ۰ ۵/۰

جدول(۲-۳)-ميزان انتشار گازهاي آلاينده و گلخانه اي از نيروگاههاي كشور در سال ۱۳۸۲(تن)
‌‌‌‍‍‍‍‍‍‍‌‌‌‌‌‌‍‍ [ترازنامه انرژي-۱۳۸۲] ‌‌
NOx SO2 CO2 SO3 CO CH SPM
123953 254413 81268496 3884 171 4168 13427

۲-۸- بررسي اثرات گاز آلاينده دي اكسيد گوگرد
ازآنجاييكه دي اكسيد گوگرد مهمترين گاز منتشره از نيروگاهها مي باشد .لذا به بررسي اين گاز آلاينده و اثرات آن پرداخته مي شود.

۲-۸-۱- خصوصيات گاز دي اكسيد گوگرد
اكسيدهاي گوگرد يكي از مهمترين مواد الوده كننده اتمسفر مي باشد كه بوسيله احتراق مواد سوختي بويژه در نيروگاههاي الكتريسيته كه داراي سوخت فسيلي هستند حاصل مي گردند. انيدريد سولفورو ، يك گاز بدون رنگ و غير قابل اشتعال است. غلظت لازم براي تشخيص مزه آن بين ۳/۰ تا يكPPM در هوا مي باشد. و آستانه بو در حدود ۵/۰ قسمت در ميليون است. اين گاز داراي بويي تند و تحريك كننده مي باشد. جدول زير خصوصيات فيزيكي دي اكسيد گوگرد را نشان مي دهد. دي اكسيد گوگرد هم چنين با آب تركيب شده و بصورت زير توليد اسيد سولفوريك مي كند.
SO2 + H2O =H2SO3

تري اكسيد گوگرد (انيدريك سولفوريك)با بخار آب تركيب شده وتشكيل اسيدسولفوريك مي دهد.
SO3 +H2O = H2SO4
پايين بودن غلظت انيدريد سولفوريك در هوا در فاصله اي نسبت به منابع آلوده كننده بدين معني نيست كه مقدار SO2 منتشر شده كم بوده و يا اصلا” وجود نداشته است. بلكه همانطور كه در بالا نشان داده شده اين خود مي رساند كه SO2 به سولفات و اسيد سولفوريك تبديل گرديده است. بنابراين غلظت نمكهاي سولفات و اسيد سولفوريك نيز بايد اند زه گيري شود. اكسيداسيون انيدريد سولفورودر حضور اكسيدها و يونهاي فلزي رطوبت نسبي و براي اكسيداسيون فتوشيميايي آفتاب تحت تاثير قرار مي گيرد.[غياث الدين ،منصور -۱۳۷۷ ]
جدول (۲-۴)- خصوصيات فيزيكي دي اكسيد گوگرد [غياث الدين ،منصور -۱۳۷۷ ]
وزن ملكولي ۰۶/۶۴

دانسيته گرم بر ليتر ۹۲۷/۲ درجه سانتي گراد و فشار يك اتمسفر
جرم مخصوص مايع ۴۳۴/۱ در ۱۰- سانتي گراد
حجم ملكولي مايع ميلي ليتر ۴۴
نقطه ذوب ۴۶/۷۵-

درجه حرارت بحراني ۰۲/۱۰-
فشار بحراني اتمسفر ۲/۱۵۷
گرماي فيوژن،كيلوكالري به مول ۷/۷۷
گرماي تبخير ، كيلو كالري به مول ۷۶۹/۱
ثابت دي الكتريك واحدهاي عملي ۶۹/۵

ويسكوزيسته دين ثانيه به سانتي متر مربع ۸/۱۳ در صفر درجه سانتي گراد و ۰۰۳۹/۰در صفر درجه سانتي گراد
وجود هيدرو كربورها و اكسيدهاي ازت نيز بر سرعت فتو اكسيداسيون آن اثر مي گذارد. مراحل فتوشيميايي مي تواند تحت تاثير يكي از آئروسلهاب تشكيل شده اسيد سولفوريك است كه آب را جذب و توليد ميست اسيد سولفوريك مي نمايد. كه قادر است ميزان ديد را به مقدار زيادي كاهش دهد.

۲-۸-۲- منابع دي اكسيد گوگرد
۲-۸-۲-۱- زغال سنگ
گوگرد در زغال سنگ بصورت پيريت اهن ، تركيبات آلي و سولفاتها وجود دارد. تنها دوشكل از اهميت زياد بر خوردارند . بعد از آنكه زغال سنگ خرد گرديد گوگردي را كه بصورت پيريت وجود دارد مي توان بطور جزيي جدا نمود ، زيرا كه آهن پيريت با روشهاي استفاده از نيروي ثقل قابل جدا كردن مي باشد. تنها مقدار كمي از گوگرد را مي توان به شكل گاز و مايع از زغال سنگ بيرون اورد. با وجود اين ، شستشو با آب و نيروي ثقل مي تواند مقدار گوگرد موجود در زغال را تا ميزان يك سوم كاهش دهد..[غياث الدين منصور -۱۳۷۷ ]

۲-۸-۲-۲- تركيبات نفتي
نفت خام داراي مقادير متغييري گوگرد مي باشد . فرايندهاي تصفيه بيشترين مقدار گوگرد را در اجزا سنگين تقطير كه داراي بالاترين درجه حرات نقطه جوش مي باشند باقي مي گذارد. بنابراين گوگرد محتوي سوخت باقيمانده تقطير ( پست ترين نوع سوخت كه از آخرين مرحله تقطير حاصل مي گردد و مازوت يا نفت سياه ناميده مي شود . ) ممكن است ۴ تا ۶ مرتبه بيشتر از نفت خام بيشتر باشد. سوخت باقي مانده تقطير معمولا” در نيروگاههاي توليد برق بعنوان درجه ۶ و در كشتيها بعنوان بانكر – سي مورد استفاده قرار مي گيرد و گوگرد آن معمولا” بين ۷۵/۰ تا ۵/۲ درصد مي باشد. مقدار نفت در دسترس كه بدون گوگرد و يا با

گوگردكم باشد محدود بوده و از طرفي نياز به چنين نفتي روبه افزايش است . زيرا كه ايالات متحده و ساير كشورها سعي مي كنند انتشار تركيبات گوگردي را كنترل نمايند. در سال ۱۹۶۶ در ايالات متحده تقريبا” ۶۰۰ ميليون بشكه مازوت ( نفت سياه) سوخته شد كه بيشتر از ۸۰ درصد آن داراي حداقل ۲ درصد گوگرد بوده است . بيشترين مقدار آن براي گرم كردن اماكن ، صنايع و توليد برق مصرف گرديده است.

چندين فرايند شيميايي براي جدا كردن گوگرد از نفت خام مورد استفاده قرار مي گيرند. بعضي از پالايشگاهه به دستگاههايي مجهز مي گردند كه مي توانند ميزان گوگرد موجود در نفت سياه را تا كمتر از يك درصد كاهش دهند. ولي ساده ترين روش براي تهيه چنين سوختي آن است كه نفت باقيمانده با در صد گگوگرد زياد را با نفت تقطيري با گوگرد كم مخلوط نمايند . بيشترين نفت مصرفي با ميزان گوگرد پايين در سواحل امريكا بدست مي آيد.[غياث الدين ،منصور -۱۳۷۷ ]
۲-۸-۲-۳- گاز طبيعي

گاز طبيعي معمولا” محتوي مقدار ناچيزي گوگرد مي باشد. و از مخلوط هيدرو كربنهاي سبك بخصوص متان CH4 تشكيل مي گردد و اگر مقدار قابل توجهي گوگرد در گاز وجود داشته باشد آنرا قبل از فروش جدا مي نمايند.[غياث الدين ،منصور -۱۳۷۷ ]
۲-۸-۲-۴- منابع طبيعي

انتشار جهاني SO2 بوسيله رابينسون و رابينز محاسبه گرديد كه برابر با ۱۰۶*۱۴۶تن در سال بود كه از اين مقدار ۷۰ درصد از احتراق زغال سنگ و ۱۶ درصد از احتراق مواد نفتي است. ۹۳ درصد از SO2 حاصله در نيمكره شمالي منتشر مي شود. كل انتشار تركيبات گوگردي ۱۰۶ * ۲۲۰ تن در سال تخمين زده شده است كه از گازهايي مثل SO2 و H2S و تركيبات سولفات حاصل از درياها ناشي مي گردند. انتشار گوگرد آلوده كننده در حدود ۱۰۶ * ۷۳ تن در سال است. بدين ترتيب منابع طبيعي گوگرد هنوز هم بيشتر از انتشار حاصل از مراحل احتراق مي باشد. اگرچه اين بدان معني نيست كه بخواهيم اثرات سوء غلظتهاي SO2 را بخصوص د رمناطق شهري كمتر كنينم وليكن در سطح كره زمين بيشترين مقدار انتشار گوگرد هنوز هم از منابع طبيعي ناشي ميگردد. .[غياث الدين ،منصور -۱۳۷۷ ]

۲-۹- استانداردهاي كيفيت هوا براي SO2
دي اكسيد گوگرد از پروسه احتراق مثل نيروگاههاي با سوخت زغال سنگ و ساير پرو سه هاي صنعتي حاصل مي شود. اكسيدهاي گوگرد در محدوده هوا باعث مشكلات خاص سلامتي مثل اختلالات تنفسي مي شوند. و هم چنين باعث ايجاد بارانهاي اسيدي مي شوند. منابع توليد كننده اكسيدهاي گوگرد شامل نيروگاههاي با سوخت فسيلي ، صنايع جوشاننده ، گرمايش خانگي ، وسائط نقليه ديزلي ، كاغذ سازي ، كوره هاي زباله سوز ، ذوب كننده هاي مواد مي باشند.