یکی از بخش های مهم واحدهای حرارتی تولید برق، برج های خنک کننده (Cooling tower) است. آبی که از کندانسور یک نیروگاه عبور می کند، باید خنک شود که اینکار با استفاده از برج های خنک کن صورت می گیرد.
برج خنک کننده در واقع یک دودکش بزرگ است که در پایین هوای سرد را به درون خود می کشد و پس از انتقال حرارت بین هوای سرد و آب گرمی که از کندانسور به برج خنک کننده منتقل شده، در بالا هوای گرم را تخلیه می کند.
اساس کار تمام برج های خنک کننده بر مبنای ایجاد سطح تماس بیشتر بین جریان آب گرم و هوای سرد و در نتیجه تبادل حرارتی بین این دو است که برج های خنک کننده به لحاظ نوع تماس آب و هوا به دو گروه برج های تر (مدار باز) و برج های خشک (مدار بسته) تقسیم می شوند .
در زمان انجام مطالعات برای ساخت نیروگاه مشخص می شود که از چه نوع برجی می توان استفاده کرد، اگر محل نیروگاه به اندازه کافی به منابع آبی دسترسی داشته باشد از برج های خنک کننده تر که نسبت به برج های خنک کننده خشک ارزان تر تمام می شود و بازدهی بیشتری دارد استفاده می شود و اگر منابع در دسترس آبی در محل احداث نیروگاه کافی نباشد، برج های خنک کننده نیروگاه حرارتی به صورت برج خشک ساخته می شود.
در نیروگاه حرارتی شهید مفتح همدان در زمان احداث نیروگاه، طراحی برج های خنک کننده به صورت برج تَر صورت گرفته بود. در سال 1360 به دنبال رشد مصرف در غرب کشور و افت ولتاژ در این منطقه، وزارت نیرو مطالعه یک نیروگاه هزار مگاواتی را به شرکت توانیر واگذار کرد تا در غرب کشور که تا آن زمان هیچ نیروگاهی نصب نشده بود، آنرا احداث کند.
مطالعات این نیروگاه تا سال 61 انجام شد و با توجه به شرایطی که در منطقه دشت فامنین وجود داشت، از جمله نزدیکی به خط انتقال گاز، نزدیکی به شاهراه‌های انتقال سوخت مایع، وفور آب در منطقه و ... این دشت به عنوان نقطه ساخت نیروگاه همدان انتخاب شد و از آنجایی که آب در این دشت به وفور یافت می شد، سیستم های خنک کننده نیروگاه بر اساس برج تَر در نظر گرفته شد.
به گفته «امیر نریمانی» مدیرعامل نیروگاه شهید مفتح همدان، در سال 61 وفور آب در این منطقه به حدی بود که برخی از زمین ها به خاطر نیاز به زهکشی به صورت بایر رها شده بودند و قابل کشت نبودند و تصور می شد با احداث نیروگاه و برداشت آب از منابع زیرزمینی کار زهکشی هم خود به خود انجام می شود.
وضعیت 32 ساله بارش های منطقه در مطالعه ساخت نخستین نیروگاه هزار مگاواتی غرب کشور مورد توجه قرار گرفته بود و نشان می داد که تا 20 میلیون مترمکعب برداشت سالیانه آب توسط نیروگاه، هیچ مشکلی برای منطقه و نیروگاه ایجاد نمی کند، غافل از اینکه در سالهای بعد شرایط اقلیمی به شدت تغییر می کند و بارشها به شدت کم می شود.
کاهش بارش ها در دو دهه اخیر از یک سو و برداشت های بی رویه از منابع زیرزمینی آب منطقه از سوی دیگر موجب شد تا نیروگاه شهید مفتح همدان با مشکل کمبود دسترسی به آب برای ادامه فعالیت مواجه شود. از اینرو تصمیم گرفته شد تا با انجام اقدامی بی سابقه در جهان، برای نیروگاهی که در مدار بهره برداری است، اقدام به طراحی و ساخت برج خنک کننده خشک شود و واحدهای حرارتی نیروگاه به صورت برج ترکیبی خشک و تر درآید.
در جهان واحدهای خنک کننده ترکیبی وجود دارد اما طراحی واحدهای ترکیبی نیز پیش از به مدار بهره برداری آمدن واحد و در زمان ساخت یک واحد حرارتی صورت می گیرد و اینکه در زمان در مدار بودن یک واحد حرارتی تولید برق، تغییر در ساختار برج های خنک کننده ایجاد شود و برج کننده از تَر به خشک یا ترکیبی تبدیل شود، برای اولین بار در جهان در استان همدان ایران مورد توجه قرار گرفت.
برای اینکار مکاتباتی با شرکت های مطرح سازنده برج های خنک کننده نیروگاهی در سطح جهان صورت گرفت که برخی تغییر در ساختار برج های خنک کننده برای واحد در مدار بهره برداری که تمامی تجهیزات آن بر اساس کارکرد با برج تَر طراحی و نصب شده را غیرممکن دانستند و برخی با ابراز تعجب از چنین طرحی و اشاره به شرایط تحریمی علیه ایران، جواب مکاتبات ایران را ندادند.
وزارت نیرو پس از اینکه جوابی از شرکت های بین المللی نگرفت، با بررسی توانمندی های موجود در داخل کشور، با همکاری چند شرکت و دانشگاه ایرانی اقدام به طراحی این فرآیند کرد.
طراحی بنیادی این تغییر ساختار توسط شرکت ها و دانشگاههای داخلی از سال 83 شروع شد. در سال 90 در حالی که طراحی این ساختار و طراحی جزئیات اجرایی آن با موفقیت توسط متخصصان داخلی به انجام رسیده بود و کار اجرایی آن در دست انجام بود، ظرفیت تولید برق نیروگاه شهید مفتح همدان به دلیل کمبود شدید آب در دشت فامنین و کارکرد ناقص برج های تَر نیروگاه به کمتر از نصف رسید و در سال 90 تولید برق در این نیروگاه با 45 درصد ظرفیت انجام شد.
روند افت تولید در نیروگاه شهید مفتح همدان ادامه پیدا کرد و در سال 93 میزان ظرفیت عملی تولید برق در این نیروگاه به 30 درصد ظرفیت اسمی رسید و در خرداد 94 تنها 20 درصد از ظرفیت نیروگاه برای تولید برق قابل استفاده بود.
با به مدار بهره برداری آمدن برج خشک واحد اول نیروگاه در مرداد 94 و تبدیل سیستم خنک کن واحد اول نیروگاه شهید مفتح همدان از حالت برج تَر به استفاده از برج تَر موجود و برج ترکیبی با مبدل، موجب شد تا استفاده از ظرفیت های واحد اول 250 مگاواتی این نیروگاه نزدیک به ظرفیت اسمی محقق شود.
اینکار که با هزینه ای 55 میلیارد تومانی انجام شده، برای واحد دوم نیروگاه نیز در دست انجام است. نیروگاه شهید مفتح همدان 4 واحد 250 مگاواتی دارد که مقرر شده یک به یک برای تمامی واحدها، این سیستم پیاده سازی و اجرا شود.
بابهره برداری از این سیستم و نصب و بهره برداری از آن در هر 4 واحد نیروگاه، میزان مصرف آب هر واحد نیروگاه به 600 هزار مترمکعب کاهش می یابد و بدین ترتیب سالانه 80 درصد، معادل 2 میلیون و 400 هزار متر مکعب در مصرف آب هر واحد صرفه جویی می شود؛ این درحالی است که میزان مصرف پیشین آب این نیروگاه با سیستم تَر حدود 3 میلیون متر مکعب در هر واحد بوده است.
مصرف آب نیروگاه شهید مفتح همدان در حال حاضر از 2 مترمکعب در تولید هر مگاوات به 1.47 مترمکعب کاهش یافته است. با در مدار قرار گرفتن برج خشک برای هر 4 واحد، این میزان به 0.25 مترمکعب در هر مگاوات می رسد.
