همیار دانشجو |
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 (1) 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
2-1-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
2-1-1-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.
2-1-2چرخه 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 2-1- 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.
2-1-3-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 2-2- CHP با چرخه نزولی
2-2-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
2-2-1-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.
2-2-1-1-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 2-5- 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 …
جهت دانلود پایان نامه سیستم های تولید همزمان برق وحرارت chp از فرم زیر اقدام نمایید.