سیستمهای تولید همزمان برق وحرارت یا chp

[spow 44197]

سلام دوستان عزیز

تو این تاپیک درزمینه سیستمهای تولید همزمان برق وحرارت یا CHP بحث میکنیم ودرمورد کاربرد سيستمهاي توليد همزمان برق و حرارت درشبکه های توان صحبت خواهیم کرد

امیدوارم دوستان عزیز با اینکه بیس مطلب به نوعی مکانیکی به حساب میاد ولی از نقش این سیستمها درشبکه توان واصلاح پرت انرژی درتولید ونحوه عملکرد این تیپ تولید توان نباید غافل شد

امیدوارم دوستان دربحث ها مشارکت داشته باشند

موفق باشیم

[spow 44197]

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.

[spow 44197]

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.

 

[spow 44197]

سابقه تاريخي

 

اولين سابقه تاريخي استفاده از گرمايش مركزي به قرنهاي سوم و چهارم پيش از ميلاد باز مي‌گردد. در آن زمان امپراتوريهاي يونان و روم كه از نظر فن آوري پيشرفته بودند، براي اولين بار آب گرم خروجي از لايه‌هاي آهكي را با حفره كانال به حمام‌هاي عمومي، ورزشگاه، قصرها و قلعه‌هاي نظامي منتقل نمودند. در سال 1888 اولين توليد كننده همزمان برق و حرارت در آلمان شروع بكار نمود. در اين سال در شهر هامبورگ از حرارت حاصل از توليد برق بمنظور تأمين حرارت تالار شهر (City Hall) استفاده شد. هم اكنون در بسياري از نقاط جهان از سيستم‌هاي توليد همزمان استفاده ميشود. جدول (1) ليست 10 كشور جهان و درصد تأمين حرارت بوسيلة سيستم‌هاي توليد همزمان به نسبت كل حرارت مصرفي در اين كشورها را نشان مي‌دهد

جدول 1- اطلاعات مربوط به 10 كشور استفاده كننده عمده سيستمهاي توليد همزمان

 

[spow 44197]

خصوصيات گرمايش ناحيه‌ای

 

به طور كلي ميتوان خصوصيات يك سيستم گرمايش ناحيه‌اي را در 6 گروه اصلي دسته بندي نمود.

 

 

 

1-3- ارتقاء كارآيي انرژي

 

در واحدهاي توليد همزمان برق و حرارت، تلفات به حداقل مي‌رسد. بازده كلي اين واحدها بين 80 تا 90 درصد خواهد بود، اين در حالي است كه در يك نيروگاه متداول بازده حرارتي بين 40 تا 50 درصد است. شكل (2) مقايسه يك نمونه نيروگاه حرارتي معمول و يك واحد CHP و تلفات آنها را نشان مي‌دهد.

 

 

شكل 2- مقايسه بازده انرژي در نيروگاههاي معمول و نيروگاههاي توليد همزمان

 

 

2- 3- تأمين حرارت مطمئن و انعطاف پذيري

با توجه به اينكه واحدهاي توليد همزمان از حرارت توليدي نيروگاهها استفاده مي‌كنند، توليد انرژي حرارتي در آنها بدون وقفه انجام ميشود. همچنين ميزان توليد برق و حرارت، با توجه به تقاضاي آنها قابل تغيير است.

3-3- محيط زيست

راندمان بالاي واحدهاي توليد همزمان، اين واحدها را بعنوان راه حلي قابل قبول براي تبديل انرژي مطرح نموده است. همچنين بازدهي بالاي اين واحدها، باعث ميشود توليد دي اكسيد كربن و ساير آلاينده‌ها نظير تركيبات گوگردي و اكسيدهاي نيتروژن كاهش يابد. از سوي ديگر در كشورهايي كه قوانين سخت گيرانه زيست محيطي در آنها اعمال ميشود با كاهش تعداد واحدهاي تبديل سوخت به حرارت مفيد، كنترل واحدهاي توليد آلاينده راحت‌تر انجام خواهد پذيرفت.

 

4- 3- هزينه‌هاي كمتر

در توجيه پذيري واحدهاي CHP‌ بايد محدوديتهاي مالي را بدقت لحاظ نمود. لازمست در هر ناحيه انرژيهاي رقيب با واحدهاي توليد همزمان مقايسه و تصميم گيري بدقت انجام پذيرد. معمولاً واحدهاي توليد همزمان به سرمايه گذاري بيشتري نسبت به سيستم‌هاي معمول تبديل انرژي نياز دارند. ولي بايد دقت داشت كه ميزان مصرف انرژي در آنها بسيار پايين‌تر است: بعبارت ديگر، هزينه‌هاي متوسط تبديل يك واحد انرژي در واحدهاي CHP پايين‌تر از ساير روشهاست.

5-3- استفاده هرچه بيشتر از فضاي ساختمانها

با استفاده از واحدهاي توليد همزمان، تجهيزات نصب شده در تأسيسات گرمايشي ساختمانها كاهش مي‌يابد، به همين دليل فضاي بيشتري در ساختمانها قابل استفاده خواهد بود.

6- 3- هزينه‌هاي پايين‌تر تعميرات و نگهداري

با توجه به اينكه براي استفاده از حرارت توليدي در يك واحد توليد همزمان، تجهيزات كمتري در هر ساختمان مورد نياز است، هزينه‌هاي تعميرات و نگهداري تجهيزات نيز كمتر خواهد شد.

[spow 44197]

روشهاي توليد همزمان

 

نيروگاههاي توليد همزمان را مي‌توان به پنج دستة كلي تقسيم نمود.

- بازيافت از توربينهاي زيركش دار (Extraction condensing)

- بازيافت از توربينهاي پس فشاري (Back – Pressure)

- بازيافت حرارت از توربين هاي گازي ( (Gas turbine heat recovery

- بازيافت از سيكل تركيبي (Combined Cycle)

- بازيافت از موتورهاي رفت و برگشتي (Reciprocating Engines)

ساده‌ترين نيروگاه توليد همزمان، نيروگاههايي هستند كه از توربينهاي Back - pressure استفاده مي‌كنند. در ايـن نـيـروگـاهـهـا، برق و حرارت در يك توربين بخار توليد ميشود. يكي ديگر از اجزاي اصلي نيروگاههاي Back - pressure بويلر است كه مي‌تواند براي سوزاندن سوختهاي جامد، مايع يا گازي شكل طراحي شود.

 

 

1-4- نيروگاههاي Extraction Condensing (زير كشدار)

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.

شكل (3) 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.

2-4- نيروگاههاي Back - pressure

در نيروگاههاي بخار معمولي، بخار فشار بالا در بويلر توليد ميشود كه اصطلاحاً به آن بخار زنده اطلاق ميشود. اين بخار از ميان توربين عبور مي‌كند و پس از انبساط كامل، با فشار پايين وارد يك كندانسور ميشود. در اين بخش حرارت باقيمانده در اين بخار با هوا يا آب منتقل ميشود.

در يك توربين Back - pressure بخار از قسمتهاي مياني توربين و با فشار بالاتر خارج ميشود و از اين بخار به منظور استفاده در مصارف گرمايشي استفاده ميشود. اين بخار مي‌تواند مستقيماً به عنوان بخار فرآيند (مثلاً در ماشينهاي كاغذسازي) يا بعنوان سيال گرم در يك مبدل حرارتي براي گرم كردن آب مورد استفاده در سيستمهاي گرمايشي ناحيه‌اي مورد استفاد قرار گيرد.

1-2-4- نيروگاههاي Back - pressure صنعتي

در نيروگاههاي صنعتي Back - pressure معمولاً فشار پشت توربين در بارهاي كامل و جزئي و با در نظر گرفتن شرايط فرآيند ثابت نگه داشته ميشود. همچنين ميتوان از قسمتهاي مياني توربين نيز مقداري از بخار را با كيفيت بالاتر را استخراج نمود. اين بخار مي‌تواند در فرآيندهاي صنعتي استفاده شود يا به مصرف داخلي نيروگاه برسد. در صورتيكه اين بخار به مصرف داخلي نيروگاه برسد به آن CHP اطلاق نمي‌شود. هرچه بخار با فشار بالاتر از توربين استخراج شود ميزان برق توليدي كمتر خواهد بود.

 

[spow 44197]

Combined Heat & Power

 

کاربرد سیستمهای تولید همزمان برق و حرارت

 

چکیده :

تدوین برنامه بلند مدت بهینه سازی بخش عرضه انرژی، تاثیر مثبتی بر اقتصاد کشور و ارتقای نقش ایران در بازارهای جهانی انرژی دارد. از جمله نتایج حاصل از برنامه بهینه سازی بخش عرضه انرژی، بهبود راندمان و کاهش تولید آلاینده های زیست محیطی ناشی از تولید انرژی است.

راهکارهای بهینه سازی متعددی در بخش عرضه انرژی مطرح است که از آن جمله میتوان به تولید همزمان برق و حرارت، سرمایش هوای ورودی به توربینهای گازی، استفاده از توربینهای انبساطی و تعیین ترکیب بهینه در عرضه حاملهای انرژی اشاره نمود. در مطالعه حاضر، برنامه بلند مدت استفاده از واحدهای تولید همزمان برق و حرارت در کشور، که بر اساس حداقل سازی مجموع هزینه های اقتصادی سیستم عرضه انرزی کشور تهیه شده است، از نظر می گذرد. در محاسبه هزینه های اقتصادی سیستم عرضه انرژی، مولفه های سرمایه گذاری، هزینه های بهره برداری و هزینه های سوخت لحاظ شده است.

[spow 44197]

• نیروگاههای Back-pressure برای استفاده در گرمایش ناحیه ای :

 

در سیستمهای متداول گرمایش ناحیه ای آب گرم که حامل انرژی است با عبور از مبدلهای حرارتی عمل انتقال حرارت را انجام می دهد. دمای این آب با توجه به تغییرات دمای محیط متغیر خواهد بود. بسته به طراحی شبکه دمای آب خروجی از نیروگاه حداکثر بین 120 تا 150 درجه سانتی گراد در نظر گرفته می شود. بعنوان مثال اگر میانگین دمای آب خروجی از نیروگاه بین 80 تا 85 درجه باشد، دمای آب برگشتی حدود 50 تا 55 درجه سانتی گراد خواهد بود.

در بعضی از مواقع برای افزایش دمای آب خروجی از نیروگاه بویلرهایی بصورت سری با مبدلهای حرارتی در نظر گرفته می شود. لازم بذکر است افزایش حرارتی در اثر عبور از این بویلرها نباید در محاسبات راندمان کل سیستم CHP منظورشود.

 

 

هر چه دمای آب خروجی از سیستم گرمایش بیشتر باشد؛ میزان تولید برق کاهش خواهد یافت ارتباط بین میزان برق حرارت تولیدی با فاکتوری بنام نسبت حرارت برق (Heat to power Ratio) می سنجد.

 

 

• توربین گاز و بویلر بازیافت حرارت :

 

یک سیستم ساده و کم هزینه تولید همزمان برق و حرارت میتواند با ترکیب یک توربین گاز و یک بویلر

بازیافت حرارت ایجاد شود. گازهای داغ خروجی از توربین گاز از یک بویلر بازیافت حرارت عبور می کنند و

بخار مورد نیاز فرآیند یا گرمایش مورد نیاز را تامین می کند. در این نوع نیروگاهها، هوای داغ خروجی از توربین گاز از بویلر بازیافت حرارت عبور کرده و حرارت خود را به سیال حامل (آب) منتقل می کند. در بسیاری از مواقع از گاز طبیعی بعنوان سوخت مصرفی استفاده می شود. اما گازوئیل یا ترکیبی از گاز و گازوئیل نیز به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرد.

میزان حرارت بازیافت شده به نوع سوخت مصرفی و دمای حرارت بازیافت شده بستگی دارد. اگر از گاز طبیعی بعنوان سوخت توربین گاز استفاده شود، میتوان دمای گازهای خروجی از بویلر بازیافت را به حدود 60 تا 100 درجه سانتی گراد کاهش داد ولی در صورتیکه از سوختهای مایع استفاده شود بمنظور کاهش ریسک خوردگی گوگرد باید دما بین 120 تا 170 درجه کنترل شود. در بعضی مواقع نیروگاه به یک مشعل کمکی مجهز می شود که از گازهای خروجی از توربین گاز بجای هوای احتراق استفاده می کند. طبیعتا ً حرارت تولیدی از مشعلهای کمکی را نباید در محاسبه حرارت تولیدی از CHP منظور نمود.

 

[spow 44197]

در بعضی از مواقع نیز اگزوز خروجی از توربینهای گاز مجهز به یک کنار گذر (By-Pass) خواهد بود که در اینصورت می توان فقط در مواقع لازم از بویلر بازیافت استفاده کرد و در مواقع غیر ضروری آنرا از سیستم حذف نمود.

• نیروگاههای سیکل ترکیبی :

اخیرا ً، استفاده از نیروگاههای سیکل ترکیبی که شامل یکی یا چند توربین گاز به انضمام بویلرهای بازیافت

حرارت و توربین بخار هستند نیز متداول شده اند. یک نیروگاه سیکل ترکیبی شامل یک یا چند توربین گازی و

توربین بخار است. بسته به نوع توربین بخار، نیروگاه می تواند معمولی با تولید همزمان باشد. شکل (6) یک نیروگاه سیکل ترکیبی تولید همزمان که شامل 2 توربین گاز، 2 بویلر بازیافت و یک توربین بخار است را نشان می دهد.

 

 

اگر از خنک کن های کمکی برای خنک کردن مایعات خروجی از توربین بخار استفاده نشود می توان این واحدها را به عنوان واحد های CHP مورد استفاده قرار داد. مشخصه تمامی نیروگاههای سیکل ترکیبی، بازیافت حرارت از گاز خروجی توربینهای گاز است. این حرارت توسط بویلرهای بازیافت و به منظور تولید بخار مورد نیاز توربینهای بخار استفاده می شود. سیستمهای سیکل ترکیبی که در آنها از مایع اساس سیستمهای تولید هم زمان با سیکل ترکیبی را تشکیل می دهند.

• نیروگاههای مجهز به موتورهای رفت و برگشتی :

این روش نیز مشابه به روش تولید همزمان در نیروگاههای گازی است با این تفاوت که بجای توربین گاز از موتورهای درون سوز رفت و برگشتی استفاده می شود. درنیروگاههایی که از موتورهای رفت و برگشتی استفاده می کنند، حرارت می تواند از روغن موتور یا آب خنک کن(رادیاتور) موتورها و از حرارت گازهای خروجی از اگزوز بازیافت شود.

 

 

بازده الکتریکی موتورهای رفت و برگشتی بین 35 تا 42 % است و در صورتیکه در اثر قوانین زیست محیطی لازم باشد اکسیدهای نیتروژن به میزان زیادی کاهش پیدا کند این راندمان 1 % کاهش می یابد. با توجه به اینکه موتورهای پیشرفته گازهای اگزوز خنکتری (حدود 400) دارند، بازیافت حرارت فقط می تواند بصورت بخار باشد. مثلا ً یک موتور دیزل 2/4 مگاواتی می تواند 5/1 مگاوات بخار و 1/3 مگاوات آبگرم و داغ تولید کند. با توجه به اینکه کل مصرف سوخت برای این موتور حدود 10 مگاوات خواهد بود، بازده کل مجموعه حدود 88 % می رسد.

 

انتقال آب گرم :

 

برای انتقال آب گرم از خطوط لوله خاصی استفاده می شود. این خطوط برای حد اکثر فشار عملیاتی bar 16 طراحی شده اند و به سنسورهای نشت یاب مجهز هستند. این خطوط بطور کلی با خطوط انتقال آب یا گاز طبیعی تفاوت دارند و به گونه ای طراحی شده اند که حداکثر مقاومت حرارتی و ایمنی را داشته باشند. معمولا ً برای جلوگیری از نشتی و کنترل دقیق از یک سیستم مانیتورینگ کامپیوتری استفاده می شود. با استفاده ار سیستم مانیتورینگ امکان یافتن سریع محل خرابی و تسریع در برطرف نمودن آن فراهم می شود.

 

مطالعه تولید همزمان برق و حرارت در ایران :

 

در این مطالعه ، برنامه بلند مدت استفاده از واحدهای تولید همزمان برق و حرارت در کشور، بر اساس حداقل سازی مجموع هزینه های اقتصادی سیستم عرضه انرژی کشور تهیه شده است. در محاسبه هزینه های سیستم عرضه انرژی، مولفه های سرمایه گذاری، هزینه های بهره برداری و هزینه های سوخت لحاظ شده است.

در مدل سازی سیستم تولید همزمان برق و حرارت، فرض شده است که می توان تلفات ناشی از گازهای داغ

خروجی از توربین های گازی را به صورت بازیافت حرارت وارد شبکه تولید همزمان برق و حرارت نمود. انتخابهای مطرح برای استفاده از بازیافت حرارت، استفاده از نیروگاه سیکل ترکیبی معمولی برای تولید برق، استفاده از بویلر بازیافت حرارت برای تولید آبگرم و استفاده از توربین بخار پس فشار (Back- pressure) برای تولید برق و آبگرم است. بر اساس اطلاعات فنی، راندمان توربین گازی بعد از نصب سیستم بازیافت حرارت از حدود 34 % به بیش از 70 % افزایش می یابد، در نتیجه تلفات توربین های گازی از حدود 66 % به کمتر از 30 % می رسد که پتانسیل بهینه سازی مهمی محسوب می شود و در این مطالعه، بررسی اقتصادی آن

ارائه شده است.

بررسی و تحلیل استفاده از تولید همزمان برق و حرارت بر اساس سه روش ریز قابل انجام است :

I. برنامه ریزی با محوریت تامین حرارت مورد نیاز (oriented ت Heat)

II. برنامه ریزی با محوریت تامین برق مورد نیاز (oriented ت Power)

III. برنامه ریزی با محوریت حداقل سازی هزینه کل سیستم عرضه انرژی (Cost-oriented)

در این مطالعه، برنامه ریزی برای استفاده از واحدهای تولید همزمان برق و حرارت بر اساس حد اقل کردن هزینه های سیستم عرضه انرژی، مجموع هزینه های سرمایه گذاری، بهره برداری و هزینه های سوخت است.

[spow 44197]

مدلسازی شبکه تولید همزمان برق و حرارت :

 

تعیین اطلاعات مورد نیاز و انتخاب روش برنامه ریزی مهمترین قسمت بررسی انجام مطالعات بهینه سازی است. بدین منظور لازم است ساختار منطقی از کلیه تجهیزات قابل استفاده در شبکه تولید همزمان برق و حرارت تدوین گردد. مدل مورد استفاده برای این مطالعه مدل نرم افزاری EFOM-ENV بوده است. این مدل یک مدل بهینه سازی جریان انرژی است که با رسم شبکه جریان انرژی و وارد کردن اطلاعات فنی و اقتصادی و محدودیتهای موجود، برنامه بلند مدت سیستم انرژی را ارائه می نماید.

تلفات ناشی از گازهای داغ خروجی از توربین های گازی به صورت بازیافت حرارت وارد شبکه تولید همزمان برق و حرارت می شود. انتخابهای مطرح برای استفاده از بازیافت حرارت، استفاده از نیروگاه سیکل ترکیبی معمولی برای تولید برق، استفاده از بویلر بازیافت حرارت برای تولید آبگرم و استفاده از توربین بخار پس فشار (Back-pressure) برای تولید برق و آبگرم است.

هزینه سوختهای ورودی به مدل شبکه تولید انرژی :

در شبکه تولید انرژی از فرآورده های نفتی، گاز طبیعی، زغال سنگ و سوخت هسته ای به عنوان سوخت ورودی در بخشهای مرتبط استفاده شده است. همچنین گزینه های مختلف تولید برق بوسیله انرژی های نو در این شبکه در نظر گرفته شده است.

جدول (2) هزینه سوختهای مصرفی ورودی به بخش برق، که از بعضی بخشهای مرتبط تامین می شود را نشان می دهد. این قیمتها بر اساس قیمتهای متوسط 30 سال گذشته و بر اساس متحمل ترین سناریوی ممکن پیش بینی شده است.

 

[spow 44197]

داده های فنی و اقتصادی تجهیزات موجود در شبکه تولید انرژی :

 

تجهیزات مورد استفاده در بشکه برق شامل نیروگاه گازی، سیکل ترکیبی، توربین بخار، توربین بخار پس فشار (Back-perssure)، بویلر بازیافت حرارت، ژنراتور تولید برق و تولیدحرارت توسط روشهای معمول همچون بخاری گازی می باشد. داده های فنی- اقتصادی مورد استفاده در مدل در ضمیمه 1 ارائه شده اند.

 

نتایج :

 

با استفاده از داده های موجود و اجرای مدل نتایج زیر بدست آمد :

1. بازیافت حرارت از توربینهای گازی دارای اولویت اقتصادی بالایی در برنامه بلند مدت کشور است که بایستی بدان توجه شود. تولید حرارت از بازیافت انرژی در بویلر بازیافت حرارت برای مصارف گرمایشی بهترین انتخاب است و تولید همزمان برق و حرارت در توربین بخار پس فشاری (Back-pressure) در اولویت دوم قرار دارد.

2. در شبکه تولید همزمان برق و حرارت، نیروگاه سیکل ترکیبی معمولی در مقایسه با نیروگاه سیکل ترکیبی با توربین بخار پس فشاری و بویلر بازیافت حرارت دارای هیچگونه اولویت اقتصادی نیست. علت این امر، بالا بودن هزینه تولید انرژی نیروگاه سیکل ترکیبی معمولی نسبت به هزینه تولید انرژی نیروگاه سیکل ترکیبی با توربین بخار پس فشاری و بویلر بازیافت حرارت است.

3. بعنوان یک تصمیم کلی برای تولید آبگرم، استفاده از بویلر بازیافت حرارت و توربین بخار پس فشاری (Bach-Pressure) در سیستم قدرت کشور توصیه می شود.

 

سیاستهای کلی و پیشنهادات :

 

با نگاه کلی، بازیافت حرارت از گازهای داغ خروجی از توربینهای گازی حتی در مناطقی که در آنها شبکه گاز وجود دارد دارای توجیه اقتصادی است. با در نظر گرفتن هزینه گاز ورودی با نیروگاهها، استفاده از بویلر بازیافت برای تامین حرارت در اولویت اول قرار دارد. بعد از بویلر بازیافت، توربین بخار پس فشاری

(Back-pressure) اولویت دوم را به خود اختصاص داده است.

با توجه به تاثیر پذیری انتخاب روشهای مختلف تولید همزمان برق و حرارت از شرایط محیطی، پیشنهاد می شود مطالعات میدانی هر پروژه اجرایی بصورت موردی انجام شود. لازمست در این مطالعات، ساز و کارهای فروش حرارت نیز بدقت مورد بررسی قرار گیرد زیرا بازار مطمئن فروش حرارت تاثیر مهمی بر انتخاب آلترناتیوهای موجود در تولید همزمان دارد ولی آنچه که بدیهی بنظر می رسد، استفاده از تولید همزمان برق و حرارت بمنظور بالا بردن بازده بخش عرضه انرژی است.

[spow 44197]

سلام دوستان عزیزاستفاده گسترده از سیستمهای تولید همزمان تولید برق وحرارت یا CHP درسامانه های نوین انرژی دردنیا هرروز ابعاد گسترده تری پیدا میکند

بهره وری انرژی وکاهش الودگیها...کاهش مصرف سوخت ومدیریت سازمان یافته انرژی از نکات برجسته ای هستند که با استفاده از سیستمهای CHP میتوان به انها دست یافت

کتابی که تقدیم حضورتان میشود درسرفصلهای زیر کلاسه بندی شده ویکی از باارزشترین منابع درزمینه سیستمهای تولید همزمان برق وحرارت میباشد

 

پیشگفتار

فصل اول – مفاهیم و کلیات

1 – تولید همزمان برق و حرارت .................................................. ...................... 6

2 – تولید مشترک، برق و حرارت تکنولوژیی در جهت استفاده بهینه از انرژی ............ 8

3 – موارد کاربرد تولید مشترک برق و حرارت .................................................. .... 9

4 – مزایای تولید مشترک برق و حرارت .................................................. ......... 17

5 – نگاهی گذرا به تکنولوژی های متداول سیستم تولید مشترک برق و حرارت ........ 18

فصل دوم – سیستم های پایه تولید همزمان برق و حرارت

1 – فواید تولید همزمان برق و حرارت .................................................. ............. 19

-2 سیکل های بالادست و پائین دست .................................................. ............. 22

3 – سیکل های ترکیبی .................................................. ................................ 25

4 – کاربرد سیستم های تولید همزمان برق و حرارت ........................................... 26

-1-4 بخش صنعتی .................................................. .......................... 26

-2-4 بخش اداری .................................................. ........................... 27

-3-4 بخش تجاری .................................................. ......................... 28

فصل سوم – تجهیزات واجزاء سیستم تولید مشترک برق و حرارت

1 – محر ک های اولیه .................................................. ................................... 29

-1-1 توربین های بخار .................................................. ....................... 31

-2-1 توربین گاز .................................................. .............................. 32

-3-1 موتورهای رفت و برگشتی .................................................. ........... 35

-4-1 مشخصه حرارت به قدرت الکتریکی ................................................. 42

2 – تجهیزات الکتریکی .................................................. .............................. 44

3 – تجهیزات بازیابی حرارت .................................................. ........................ 47

4 – چیلرهای جذبی .................................................. ................................... 49

5 – مسایل مربوط به طراحی فنی .................................................. ................... 51

-1-5 انتخاب نوع و اندازه محرک اولیه .................................................. ... 51

-2-5 همخوانی بارهای حرارتی و برقی .................................................. ... 52

CHP فصل چهارم – مباحث ترمودینامیکی و جنبه های زیست محیطی

63................................................ ........(CHP) 1 – مباحث ترمودینامیکی نیروگاه

63 ................................................ CHP -1-1 نمونه های متداول نیروگاه های

65 ...........................(CHP) 2-1 – معیارهای کارآیی نیروگاههای تولید مشترک

69 .................................................. ...............CHP 2 – جنبه های زیست محیطی

و مطالعات موردی

امیدوارم این کتاب نیاز دوستان علاقه مند به این مباحث رو براورده کنه

موفق باشیم

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[alireza2 12]

دستت درد نکنه خیلی دنبالش بودم

[spow 44197]

تولید همزمان برق وحرارت CHP رویکرد نوین ورو به گسترشی است که درکشورهای پیشرفته برای جلوگیری از هدررفت انرژی بهینه سازی تولید ومصرف انرژی وافزایش راندمان وکارایی منابع تولید انرژی به کارگرفته میشود

 

مقاله ای که تقدیم حضورتان میشود با عنوان :

 

 

كاربرد سيستمهاي توليد همزمان برق و حرارت

 

نگاهی کارشناسی شده به این مباحث داشته وعلت واهمیت این موضوع را تبیین میکند

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

پسورد : spow

[alpo 12]

ضمن تشکر درصورت امکان از نظر اقتصادی(مثلا 1مگاوات)بحث انجام پذیرد.

[bersian 11]

سلام دوستان عزیز

تو این تاپیک درزمینه سیستمهای تولید همزمان برق وحرارت یا CHP بحث میکنیم ودرمورد کاربرد سيستمهاي توليد همزمان برق و حرارت درشبکه های توان صحبت خواهیم کرد

امیدوارم دوستان عزیز با اینکه بیس مطلب به نوعی مکانیکی به حساب میاد ولی از نقش این سیستمها درشبکه توان واصلاح پرت انرژی درتولید ونحوه عملکرد این تیپ تولید توان نباید غافل شد

امیدوارم دوستان دربحث ها مشارکت داشته باشند

موفق باشیم

salam age amkanesh hast magale kamel ain mozo ro vasam befrestid

mersi az lotf shoma

bayerami|@yahoo.com

[spow 44197]

salam age amkanesh hast magale kamel ain mozo ro vasam befrestid

mersi az lotf shoma

bayerami|@yahoo.com

 

دوست عزیز اینجا متاسفانه هیچ مطلبی رو به ایمیل کاربران ارسال نمیکنیم هرچی که باشه برای استفاده عموم ودردسترس همه قرار میدیم

مقالات ومطالب رو هم درادامه بحث تاپیک گذاشتم امیدوارم به دردتون خورده باشه

[am in 25041]

دانلود یک اسلاید اموزشی درزمینه CHP یا سیستمهای تولید همزمان برق وحرارت

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

انرژی مهم ترین نیروی محرکه اقتصاد است. تمام ساختمان ها نیاز به برق برای روشنایی و راه اندازی تجهیزات و لوازم دارند. یکی از مصرف کنندگان عمده انرژی در ساختمان تجهیزات تهویه فضا است. اکثر ساختمان های تجاری و سازمانی برای کسب و کار ، آموزش و پرورش ، و مراقبت های بهداشتی، نیاز به فضا برای تهویه، سرمایش ، گرمایش و کنترل رطوبت دارند.

دو سوم همه سوختی که برای تولید برق در ایالات متحده استفاده می شود عموما بصورت گرما از تجهیزات تولید برق ، به هوا تخلیه میشود. در حالی که وجود داشته اند دستاوردهای چشمگیر بهره وری انرژی در بخش های دیگر اقتصاد از شوک های قیمت نفت در دهه 1970 ، بازده متوسط ​​تولید برق در ایالات متحده در حدود 33 ٪ از سال 1960 باقی مانده است. بازده کلی میانگین تولید برق و گرما توسط سیستم های متداول در اطراف 51 درصد است.

CHP راه موثر برای تولید برق و حرارت بطور همزمان میباشد.

منظور از CHP یا cogeneration این است که گرما و برق به صورت همزمان در یک فرآیند تولید می شوند.در تولید به روش CHP ابتدا برق تولید میشود و سپس حرارت تولید شده بصورت بخار داغ یا گازهای اگزوز بازیافت شده بصورت انرژی گرمایشی مورد استفاده قرار میگیرد.

راندمان تولید برق به تنهایی بین 35-55 ٪ است ، اما با استفاده از روش CHP بازده کلی را می توان تا 80-90 ٪ افزایش داد و از انرژی حرارتی باقی مانده میتوان در فرآیندهای صنعتی یا گرم کردن محیط بهره جست. این مکانیزم از حیث پایین آوردن مصرف سوخت، کاهش انتشار گاز CO2، ارتقاء بهره وری انرژی و کاهش وابستگی به انرژی وارداتی حائز اهمیت است.

 

نمودار CHP

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

یک موتور رفت و برگشتی گاز سوز 1 مگاواتی را در نظر بگیرید که در یک سیستم تولید همزمان برق و حرارت از آن استفاده می شود، از 100 واحد سوخت وارد شده به موتور ، 35 واحد الکتریسته و 50 واحد حرارت تولید می کند و میزان تلفات حدود 15 واحد از کل انرژی می باشد. با استفاده از روش های متداول حدود 165 واحد سوخت نیاز است تا همان میزان برق و حرارت تولید کند. در این روش 80 واحد انرژی تلف می شود.

تولید همزمان حرارت و قدرت (CHP) یا cogeneration تولید دو شکل از انرژی را از یک منبع سوخت ممکن می سازد. در اکثر برنامه های کاربردی CHP ، انرژی را از یک منبع سوختی مانند گاز طبیعی به دو شکل از انرژی مکانیکی و حرارتی تبدیل میکنند. انرژی مکانیکی تولید شده به انرژی الکتریکی تبدیل می شود، در حالی که انرژی حرارتی یا حرارت تولید شده به صورت بخار ، آب داغ ، و یا هوای گرم در می آید. با توجه به نیاز، سیستمهای CHP به نام های مختلفی عنوان می شود.سرمایش ، گرمایش و قدرت برای ساختمان (BCHP) ؛ ؛ ترکیب خنک کننده ، گرما و برق (CCHP) ؛ سیستم های انرژی یکپارچه (IES) و یا توزیع منابع انرژی (DER).

در سیستم های یکپارچه حرارت و توان (CHP) ، با استفاده از بازیافت انرژی حرارتی در خنک کنندههای تجهیزات تولید برق، سیستم های کنترل حرارت و رطوبت، راندمان استفاده از انرژی تا 85 ٪ افزایش می یابد. این سیستم ها داخل و یا در نزدیکی ساختمان مورد نظر قرار می گیرد و می تواند تا حدود 40 ٪ از انرژی ورودی مورد نیاز را کاهش دهد. به عبارت دیگر ، سیستم های معمولی نیاز به انرژی بیش از 65 ٪ در مقایسه با سیستم های یکپارچه دارند( همانطور که در نمودار بالا نشان داده شده).

ساختمان های تجاری ، دانشگاه ها ، مجتمع های بیمارستانی واماکن دولتی کاندیداهای مناسبی برای بهره گیری از سیستم CHP می باشند. سیستم CHP از لحاظ اقتصادی برای بسیاری از انواع ساختمان ها جذاب است. از قبیل:

بیمارستان ها

امکانات آموزشی

ساختمان های اداری

مراکز داده

خانه سالمندان

هتل

سردخانه

فروشگاه های خرده فروشی

رستوران

تئاتر

 

مزایای تولید همزمان برق و حرارت :

CHP مزایای بسیاری نسبت به تولید جداگانه برق و حرارت فراهم می کند، این مزایا عبارتند از :

بهبود بهره وری سوخت (هزینه های پایین تر برای انرژی)

بهبود کیفیت توان و قابل اعتماد بودن

امکان پیش بینی هزینه های انرژی

کاهش تولید گازهای گلخانهای

کاهش تراکم شبکه انتقال و توزیع سرمایه گذاری

کاهش آسیب پذیری سیستم در برابر خطرات امنیتی

کوتاهتر کردن مدت زمان نصب و راه اندازی در مقایسه با نیروگاههای متمرکز

کاهش تلفات در خطوط انتقال نیرو

بهینه سازی منابع کمیاب گاز طبیعی برای بهبود بخشیدن به قیمت گاز و عرضه آن

پشتیبانی از تکنولوژی پیشرفته

پشتیبانی از رقابت در ساختار صنعت برق

 

تکنولوژی موجود که در سیستم های تولید همزمان استفاده میشود به شش دسته تقسیم می شود:

موتورهای رفت و برگشتی

توربین های کوچک صنعتی (1 مگاوات تا 40 مگاوات)

میکرو توربین ها

توربین های بخار کوچک

پیل سوختی

موتورهای استرلینگ

[spow 44197]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

 

 

صاحبان و بهره برداران واحدهای صنعتی و تجاری به دلیل مواجهه با فشارهای رقابتی در راستای کاهش

هزینه ها و آلودگی های دی اکسیدکربن، به شکل فعالانه ای به دنبال راهکارهای استفاده بهینه از انرژی هستند. از آنجائیکه قیمت انرژی الکتریکی در سالهای اخیر افزایش چشمگیری داشته، ایده استفاده از تولید همزمان برق و حرارت (CHP) توجه بسیاری از مردم را به خود جلب کرده است.

تولید همزمان برق و حرارت که تحت عناوین تولید همزمان Cogeneration وتولید پراکنده نیز شناخته می شود، به معنای تولید همزمان و پیوسته دو نوع انرژی حرارتی و الکتریکی از یک منبع سوختی که معمولاً گاز طبیعی و در برخی موارد، بیوگاز حاصل از فرایندهای تولیدی کارخانجات است می باشد. توانایی تولید دو نوع انرژی با استفاده از یک منبع سوخت فسیلی باعث بالا رفتن راندمان به میزان قابل توجهی شده و بنابراین دارای هر دو نوع مزیت اقتصادی و زیست محیطی خواهد بود.

واحدهای استفاده کننده از سیستمهای CHP، برق تولیدی خود را مصرف نموده و از گرمای خروجی (تلف شده) جهت تولید بخار فرایند، گرمای آب، گرم کردن هوا و یا سایر نیازهای گرمایی استفاده می کنند. همچنین امکان استفاده از گرمای بازیابی شده جهت تولید مجدد برق نیز وجود دارد. یک سیستم معمول تولید همزمان برق و حرارت شامل یک موتور، یک توربین بخار یا توربین گاز جهت راه اندازی یک ژنراتور برق و یک مبدل حرارتی جهت بازیابی حرارت موتور یا گاز خروجی از اگزوز و تولید آب یا بخار گرم می باشد. این سیستمها، امکان تولید برق و گرمای مورد نیاز را با مصرف سوخت 10 تا 30 درصد کمتر از حالت تولید جداگانه برق و گرما فراهم می کنند.

چنانچه سیستمهای CHP به درستی نصب و مدیریت شوند می توانند مزایای مالی و عملکردی قابل توجهی برای واحد صنعتی خود در مقایسه با روش های معمول فراهم کنند که این مزایا شامل موارد زیر می باشد:

- افزایش بازدهی انرژی: تولید انرژی با مصرف سوخت کمتر.

- کاهش نیازهای الکتریکی (دیماند) از شبکه نیرورسانی.

- کاهش هزینه های مصرف برق در ساعات پیک برق.

- کاهش تولید گازهای گلخانه ای آلاینده.

- برخورداری از سیستم تولید انرژی پشتیبان یا ثانویه برای مواقع اضطراری.

 

1- تئوری دکمه سبز Green Button Theory :

ایده استفاده از واحدهای تولید همزمان بسیار جذاب است؛ با این وجود معمولاً از آنجائیکه بسیاری از صاحبان یا بهره برداران این سیستمها نسبت به عملکرد پیچیده آنها آگاهی کافی ندارند، واحدهای کوچک تا متوسط CHP انتظارات اولیه را برآورده نمی کنند. برخی از صاحبان و بهره برداران CHP، از سیستم خود در شرایط تئوری دکمه سبز بهره برداری می کنند که شامل مراحل زیر است:

- طراحی و ساخت نیروگاه را انجام بده.

- دکمه START را فشار بده.

- از کلیه مزایای سیستم CHP استفاده کن.

بسیاری از بهره برداران سیستمهای تولید همزمان برق و حرارت به دلیل اعتقاد اشتباه به این تئوری نادرست، نیازهای نگهداری و هزینه های لازم در طول دوره بهره برداری را نادیده گرفته و با کاهش راندمان سیستم در طول زمان، نمی توانند به حداکثر کارایی دست یابند. به همین دلیل بسیاری از صاحبان سیستمهای CHP از نتایج حاصله ناامید شده و به یکی از دو عمل تعمیرهای سریع ناکافی و یاخاموشی سیستم و بازگشت به شبکه روی می آورند. درحالیکه با مقداری توجه و ایجاد تغییرات محدود می توان از آن اجتناب نمود.

 

2- از بین بردن تفاوت عملکردی:

تفاوت عملکرد میان یک سیستم CHP که با راندمان حداکثر کار می کند با یک سیستم غیرکارا می تواند در نوع نگاه به این سیستم ها بسیار تاثیرگذار باشد. به عنوان مثال موتورهای رفت و برگشتی که در یک نیروگاه تولید همزمان با عملکرد خوب نصب شده اند معمولا در محدوده دسترسی 92 تا 94 درصد کار می کنند در حالیکه بسیاری از نیروگاههای CHP موجود درصنعت دارای ضریب دسترسی 70 تا 75 درصد هستند. چنین تفاوتی در عملکرد می تواند نقش کلیدی در عدم موفقیت سیستم تولید همزمان برق و حرارت در تامین انتظارات و صرفه جویی هزینه ها داشته باشد.

با این وجود، یک سیستم با عملکرد پایین دارای تجهیزات کهنه نیز می تواند اصلاح شود. به عنوان مثال یک سیستم CHP با راندمان حدود 70 درصد را می توان براحتی و با ایجاد تغییرات کافی در نحوه بهره برداری و نگهداری به راندمانی در حدود 88 درصد رساند. این شرایط را می توان در واحدهایی که بدلیل عملکرد نامطلوب خاموش شده اند نیز انجام داد.

راز رسیدن به حداکثر بهره واحدهای CHP به نحوی که بتوانند انتظارات از پیش تعیین شده را برآورده نمایند یا حتی از آن فراتر روند چیست؟ چگونه می توان یک سیستم تولید همزمان را که دارای عملکرد نامطلوب است احیا نمود؟ پاسخ این سوالات علاوه بر مواردی نظیر استفاده از تجهیزات بهتر، شامل طراحی، مدیریت و بهره برداری صحیح از نیروگاه با توجه و تمرکز کافی می باشد. موارد زیر جزو موارد کلیدی تمایز یک نیروگاه با عملکرد بهینه و نیروگاهی با عملکرد نامطلوب می باشند:

- طراحی نیروگاه با در نظر گرفتن عملکرد و کارایی بیشینه.

- داشتن انتظارات صحیح و منطقی از CHP مورد نظر.

- توسعه پلان بهره برداری نیروگاه بر اساس داده های موجود.

- اندازه گیری و دنبال نمودن عملکرد سیستم در زمان های مختلف.

- استفاده از پرسنل تعلیم دیده و قابل اطمینان.

- بهره برداری از نیروگاه با هدف بهبود سیستم و عملکرد.

- تعمیر و نگهداری پیشگیرانه دوره ای.