پایان نامه سیستم های تولید همزمان برق وحرارت chp

همیار دانشجو

پایان نامه سیستم های تولید همزمان برق وحرارت chp و مقاله در رابطه با آن با بهترین کیفیت :
۳-۱-تحلیل عملکرد و بازدهی
در واحدهایی که به طور همزمان به حرارت و توان نیاز دارند، پتانسیل ایجاد تولید مشترک وجود دارد. سیستم تولید مشترک مقرون به صرفه تر خواهد بود در صورت افزونی موارد استفاده انرژی حرارتی نسبت به انرژی الکتریکی، وجود الگوهای بار پایدار و ثابت انرژی حرارتی و الکتریکی، طولانی بودن ساعات بهره برداری فرآیند، قیمت بالای برق شبکه یا عدم دسترسی به شبکه.
برنامه بلندمدت استفاده از واحدهای تولید ترکیبی برق و حرارت، بر اساس حداقل سازی مجموع هزینه های اقتصادی سیستم عرضه انرژی تهیه شده است. در محاسبه هزینه های سیستم عرضه انرژی، مولفه های سرمایه گذاری، هزینه های بهره برداری و هزینه های سوخت و برق لحاظ شده است.
با توجه به تاثیر پذیری انتخاب روش های مختلف تولید ترکیب برق و حرارت از شرایط محیطی، پیشنهاد می شود مطالعات میدانی هر پروژه اجرایی به صورت موردی انجام شود. لازم است در این مطالعات، ساز و کارهای فروش یا استفاده حرارت نیز به دقت مورد بررسی قرار گیرد زیرا بازار مطمئن فروش حرارت تاثیر مهمی بر انتخاب آلترناتیوهای موجود در تولید همزمان دارد ولی آنچه که بدیهی به نظر می رسد، استفاده از تولید ترکیبی برق و حرارت به منظور بالا بردن بازده بخش عرضه انرژی است.
برای انتخاب سیستم CHP موارد زیر باید کاملاً مشخص شود تا سیستم سودآور باشد.
– پروفایل بار الکتریکی و حرارتی مورد نیاز روزانه و سالانه که نشان دهنده حداکثر، حداقل و متوسط توان الکتریکی و حرارتی مورد نیاز باشد.
– امکان خرید و فروش توان الکتریکی و حرارتی همراه قیمت آن. (از آنجا شبکه حرارتی وجود ندارد امکان خرید و فروش حرارت محدود به محل مصرف است)
– قیمت سوخت و هزینه انتقال و نگهداری آن. (در صورتی که برای حرارت تولیدی بیش از نصب CHP از سوختی متفاوت استفاده می شده می بایست هزینه های آن نیز جداگانه محاسبه شود.)
– در صورت نصب CHP از ابتدا بدون وجود هرگونه تجهیزات حرارتی، هزینه های مشترک با سیستم حرارتی جداگانه باید از محاسبات سرمایه گذاری حذف شود.
بیشتر مزایای تکنولوژی های CHP به علت بازده نسبتاً بالای این سیستم ها در مقایسه با دیگر روش ها است. به دلیل اینکه سیستم های CHP به طور همزمان انرژی های حرارتی و الکتریکی تولید می کنند، بازدهی CHP به گونه های مختلفی اندازه گیری و بیان می گردد، که در جدول اندازه گیری بازدهی سیستم های CHP جدول آمده است.
کاربرد سیستمهای تولید همزمان به صورت منطقه ای
منظور از این کاربری، بهره گیری از نیروگاه های حرارتی رایج جهت تامین برق و حرارت شهرهای مجاور ( و یا بخشهایی از این شهر)، صنایع مجاور، کارخانه های آب شیرین کن و کاربردهایی از این قبیل است. در این نوع تولید همزمان ، فاصله منطقه مصرف حرارت از نیروگاه و همچنین پراکندگی مصرف کنندگان در داخل این منطقه، در امکان پذیر بودن پروژه از اهمیت بسزایی برخوردار است.
اجزاء سیستم تولید مشترک برق و حرارت CHP
هنگامی که تقاضای گرمایش یک شهر یا یک ناحیه توسط سیستم تولید همزمان پاسخ داده شود، آنرا با نام «گرمایش ناحیه ای» می شناسند. در چنین مواردی جهت مطالعات امکان سنجی تولید همزمان، علاوه بر فاصله و پراکندگی متقاضیان، کمیتهایی چون بار حرارتی مورد نیاز و روز درجات منطقه نیز مهم هستند. در بیشتر موارد، فاصله اقتصادی بین محل تولید و مصرف ۳۰-۱۰ کیلومتر است.
در مناطق گرمسیری، سرمایش ناحیه ای نیز می تواند در طول تابستان مقرون به صرفه باشد. در این حالت، از حرارت تولید شده توسط نیروگاه می توان برای راه اندازی چیلرهای تراکمی استفاده کرد. سیستمهای خنک کننده آب را می توان به صورت متمرکز و یا به طور پراکنده به کار برد. در حالتی که از سیستم پراکنده جهت تولید آب خنک استفاده شود، دیگر نیاز به احداث شبکه مجزا برای انتقال آب سرد نیست. در این حالت، می توان در تمام طول سال شبکه آب گرم (بخار) برای راه اندازی موتور ژنراتورهای گازسوز و راه اندازی سیستم تولید همزمان استفاده کرد. البته بجای دفن زباله ها و تولید گازهای لندفیل، می توان زباله ها را در بویلرها خاص سوزاند و از گرمایی حاصل برای راه اندازی تولید همزمان با سیستم توربین بخار استفاده کرد.
۳-۴-۲-کاربردهای صنعتی تولید همزمان
در بسیاری از فرآیندهای صنعتی جهت تکمیل فرآیند به حرارت نیاز است. در واقع می توان فرآیندها را براساس درجه حرارت گرمای مورد نیاز به شکل ذیل طبقه بندی کرد:
الف: فرآیندهای با دمای پایین (کمتر از ۱۰۰) مانند خشک کردن محصولات کشاورزی، گرمایش و سرمایش محیط و یا تامین آب گرم.
ب: فرآیندهای با دمای متوسط (بین ۳۰۰-۱۰۰) مانند فرآیندهای صنعت چوب، کاغذ، نساجی، کارخانجات قند، برخی از صنایع شیمیایی و … در چنین مواقعی، گرما عمدتاً به صورت بخار مورد نیاز است.
پ: فرآیندهای با دمای بالا (بین ۷۰۰-۳۰۰) مانند برخی از صنایع شیمیایی
ت: فرآیندهای با دمای بسیار بالا (بیش از ۷۰۰) مانند کارخانجات سیمان، فلزات اساسی و صنعت شیشه
در صنایع ذیل پتانسیل قابل توجهی جهت استفاده از سیستمهای تولید همزمان وجود دارد: صنایع غذایی و آشامیدنی، نساجی، تخته الوار، چوب و کاغذ، شیمیایی، پالایشگاه های نفت، کارخانجات سیمان و صنایع فلزات اساسی. همچنین در صنایعی مانند شیشه، چوب و سرامیک نیز پتانسیل کم تر ولی مناسبی جهت CHP موجود است.
در شکلهای، بار الکتریکی، بار حرارتی، نسبت توان به حرارت و تعداد روزهایی کارکرد سالیانه برای تعدادی از کارخانجات آمریکا ترسیم شده است و. از این مقادیر تقریبی می توان برای مطالعات اولیه کاربرد سیستم تولید همزمان در صنایع استفاده کرد.

دانلود پایان نامه سیستم های تولید همزمان برق وحرارت chp در قالب word به صورت کامل و آماده در ۱۱۶ صفحه به قیمت ۱۵۹۰۰ تومان که لینک دانلود بلافاصله بعد از پرداخت نمایش داده می شود.

سیستم های تولید همزمان برق و حرارت chp

چكيده
تدوين برنامه بلندمدت بهينه‌سازي بخش عرضه انرژي، تاثير مثبتي بر اقتصاد كشور و ارتقاي نقش ايران در بازارهاي جهاني انرژي دارد. از جمله نتايج حاصل از برنامه بهينه‌سازي بخش عرضه انرژي، بهبود راندمان و كاهش توليد آلاينده‌هاي ‌زيست محيطي ناشي از توليد انرژي است. راهكارهاي بهينه سازي متعددي در بخش عرضه انرژي مطرح است كه از جمله آنها ميتوان به توليد همزمان برق و حرارت، سرمايش هواي ورودي به توربينهاي گازي، استفاده از توربينهاي انبساطي و تعيين تركيب بهينه در عرضه حاملهاي انرژي اشاره نمود.

در مطالعه حاضر، برنامه بلندمدت استفاده از واحدهاي توليد همزمان برق و حرارت در كشور،كه بر اساس حداقل سازي مجموع هزينه‌هاي اقتصادي سيستم عرضه انرژي كشور تهيه‌شده است، از نظر ميگذرد. در محاسبه هزينه‌هاي اقتصادي سيستم عرضه ‌انرژي، مولفه‌هاي سرمايه‌گذاري، هزينه‌هاي بهره برداري و هزينه هاي سوخت لحاظ شده است.
كلمات كليدي: توليد همزمان، ارتقاي كارآيي انرژي، سيكل تركيبي، توربين گاز،

مقدمه
توليد همزمان برق و حرارت يك روش صرفه جويي انرژي است كه در آن برق و حرارت بطور همزمان توليد مي‌شوند. حرارت حاصل از توليد همزمان مي‌تواند بمنظور گرمايش ناحيه‌اي (District heating) يا در صنايع فرآيندي مورد استفاده قرار گيرد.
فرآيند توليد همزمان مي‌تواند بر اساس استفاده از توربينهاي گاز، توربينهاي بخار يا موتورهاي احتراقي بنا نهاده شود و منبع توليد انرژي اوليه نيز شامل دامنه وسيعي است كه مي‌تواند سوختهاي فسيلي، زيست توده، زمين گرمايي يا انرژي خورشيدي باشد.
گرمايش ناحيه‌اي شامل سيستمي است كه در آن حرارت بصورت متمركز توليد و به تعدادي مشتري فروخته ميشود. اين كار با استفاده از يك شبكة توزيع كه از آب داغ يا بخار بعنوان حامل انرژي حرارتي بهره مي‌برد، انجام مي‌پذيرد. شكل (۱) شماي يك سيستم بازيافت و انتقال حرارت را نشان مي دهد.

قسمتی از فصل دوم
تقسیم بندی، تجهیزات و اجزاء سیستم تولید مشترک برق وحرارت CHP

۲-۱-کلیات تقسیم بندی
سیستم های تولید همزمان را به روش های متفاوتی می توان تقسیم بندی کرد که در این گزارش به چند مورد از آنها اشاره شده است، یکی از دیدگاه ترتیب مصرف انرژی و دیگری بر اساس نوع تکنولوژی محرک تولید کننده انرژی الکتریکی
۲-۱-۱-تقسیم بندی از دیدگاه مصرف انرژی
سیستم های تولید همزمان برق و حرارت از دیدگاه ترتیب مصرف انرژی که به دو دسته اصلی چرخه صعودی و نزولی تقسیم می شوند.

۲-۱-۲چرخه ی صعودی
در سیستم های تولید همزمان با چرخه ی صعودی انرژی حاصل از احتراق سوخت ابتدا جهت تولید قدرت (مکانیکی یا الکتریکی) بکار برده شده و حرارت خروجی از واحد، صرف حرارت گرمایشی یا فرآیندی می گردد که به طور معمول در دما و فشار پایین می باشد. سیستم های تولید همزمان از نوع چرخه ی صعودی به صورت زیر می باشند؛
– مولد بخار/ توربین بخار
– توربین گازی/ مولد بخاری بازیافت حرارت
– موتور احتراق داخلی/ مولد بازیافت حرارت

شکل ۲-۱- CHP با چرخه صعودی

از سیستم های مذکور در صنایع غذایی، کاغذ و مقوا، پالایشگاه نفت، صنایع نساجی، صنایع قند و گرمایش متمرکز استفاده می شود.

۲-۱-۳-چرخه ی نزولی
در سیستم های تولید همزمان با چرخ نزولی ابتدا سوخت جهت تامین حرارت مورد نیاز فرآیند محترق شده و سپس از حرارت محصولات احتراق در دیگ های بازیافت گرما، آب تبدیل به بخار شده و از آن برای تولید قدرت استفاده می شود. حرارت مصرفی در چرخه های نزولی اغلب در دمای بالا بوده و استفاده از این چرخه در فرآیندهایی مناسب است که نباز به گرما با دمای بالا دارند، تولید قدرت در این چرخه ها توسط سیکل بخار یا سیال عاملی آلی انجام می گیرد. چرخه ی نزولی اغلب در صنایع سیمان، فولاد، شیشه و صنایع شیمیایی (صنایع با دمای بالا در خروجی کوره) کاربرد دارد.

شکل ۲-۲- CHP با چرخه نزولی

۲-۲-تقسیم بندی بر حسب تکنولوژی محرک ها
سیستم های CHP متشکل از اجزاء جداگانه ی محرک اولیه (موتور حرارتی)، مبدل های بازیافت حرارت و اتصالات الکتریکی است که در کل یک سیستم واحد را شکل می دهند. از آنجا که اساس سیستم های تولید همزمان بر پایه تولید برق می باشد، این سیستم ها را بر اساس نوع مولد الکتریکی آن طبقه بندی می کنند. نوع تجهیزاتی که نیروی حرکتی کل سیستم را تامین می کنند نوع سیستم CHP را تعیین می کند. که شامل موارد زیر می باشند:
– توربین های بخار / Steam Turbine
– توربین های گازی/ Gas Turbine
– میکرو توربین/ Micro Turbine
– موتروهای رفت و برگشتی یا پیستونی / Reciprocating Engines
– پیل سوختی/ Fuel cell
۲-۲-۱-توربین بخار
سیستم های تولید همزمان با استفاده از دیگ بخار و توربین بخار از مرسوم ترین و موثرترین سیستم های تولید همزمان می باشند که در چرخه های صعودی و نزولی به طور فراوان مورد استفاده قرار می گیرند. توربین های بخار از بخار با فشار و درجه حرارت بالای یک بویلر استفاده می کنند. بخار، درون توربین جریان یافته و توربین را به گردش در می آورد. بخار خروجی از توربین در درجه حرارت و فشار پایین می باشد. اختلاف عمده توربین بخار نسبت به موتورهای رفت و برگشتی و توربین های گاز در احتراق است که در خارج و در یک دستگاه مجزا به نام بویلر اتفاق می افتد. این کار یک امتیاز کلی برای سیستم های تولید همزمان با توربین بخار است که اجازه می دهد تا از طیف گسترده ای از سوخت ها از جمله سوخت های جامد نظیر زغال سنگ یا مواد ضایعاتی یا باقیمانده های گیاهی استفاده کرد.
توربین های بخار در اندازه ها و شکل های مختلف موجود هستند یک تفاوت عمده در آنها این است که توربین بخار یا تقطیر کننده است یا غیر تقطیر کننده (پس فشاری).
هر دو نوع توربین بخار را می توان به سیستمی مجهز کرد که بتوان در آنها بخشی از بخار توربین را در یک یا چند محل و با فشاری بین فشار ورودی و خروجی گرفت. بخار حاصل شده را می توان برای نیازهای غیر فرآیندی یا گرمایش در درجه حرارت های بالاتر مورد استفاده قرار داد. انتخاب هر یک از این دو نوع بستگی به مقدار برق و حرارت مورد نیاز، کیفیت حرارتی و عوامل اقتصادی دارد.
سیستم های تولید همزمان با توربین بخار حرارت بیشتری را به ازای هر واحد هر واحد انرژی خروجی در مقایسه با سایر سیستم های تولید همزمان ارائه می کنند. لازم به ذکر است که از توربین بخار اغلب در مواقعی استفاده می شود که تقاضای برق به مراتب بیش از یک مگاوات تا حدود دها مگاوات باشد.

۲-۲-۱-۱-توربین بخار زیرکشدار
توليد حرارت به روش توليد همزمان مي‌تواند در نيروگاههاي مجهز به توربين بخار زير كشدار (Extraction Condensing) انجام شود. به اين طريق كه مقداري از بخار قبل از رسيدن به آخرين مرحله توربين از آن خارج شود. گرمايش متمركز مي‌تواند با استفاده از بخار استخراج شده از توربين يا براي مصارف صنعتي مورد استفاده قرار داد.
توربین های بخار کندانس شونده، اینگونه هستند که بخار در فشار پایین (کمتر از فشار اتمسفریک) از توربین خارج شده به صورتی که بخار را بتوان در یک کندانسور با درجه حرارت هایی نزدیک به درجه حرارت محیط، تقطیر کرد.
توربین های بخار تقطیری بیشترین قدرت برقی را تامین کرده و بنابراین پر مصرف ترین نوع توربین در نیروگاه ها و سرویس های برقی می باشند. از آنجائیکه بخار خروجی، انرژی در دسترس کمی را داراست، از کاربرد توربیت های بخار تقطیری برای تولید همزمان صرفنظر می گردد.
شکل ۲-۵- چرخه يك نيروگاه بخار كه در آن يك ايستگاه كاهش فشار نيز تعبيه شده است را نشان مي دهد. از ايستگاه كاهش فشار بخار در مواقعي كه از توربين بخار استفاده نشود، استفاده مي شود. در اين حالت بخار مطمئن براي تأمين حرارت فرآيندها تأمين خواهد شد. بايد دقت داشت كه در صورتيكه از توربين بخار استفاده نشود به اين سيستم توليد همزمان اطلاق نمي‌شود. در يك نيروگاه معمولي فقط برق توليد مي‌شود ولي دريك نيروگاه Extraction Condensing جزئي از بخار براي توليد حرارت از توربين خارج ميشود.

ادامه دارد …