چهارشنبه, 21 بهمن 774 ساعت 00:00

حرارت

نوشته شده توسط 
این مورد را ارزیابی کنید
(0 رای‌ها)
Print Friendly

Hararat

تولید حرارت نیروگاه و بازیافت آن 

فراهم کردن فضایی که منجر به تولید مشترک برق و حرارت شود علاوه بر آنکه سبب صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود، این امکان را به وجود می‌آورد که از فن‌آوری مناسب در جهت تولید برق بهره‌ لازم گرفته شود.

تولید مشترک برق و حرارت (Cogeneration) تولید همزمان برق با توان محوری و حرارت مفید، توسط یک سیستم، با استفاده از دو شکل مختلف انرژی مفید با به کارگیری یک منبع اولیه انرژی به شمار می‌آید.

این فنآوری برای نخستین بار در نیروگاههای سیکل بخاری استفاده شد، به طوری که از بخار استخراج شده از سیکل برای مصارف گرمایشی کارخانه و واحدهای اطراف آن بهره گرفته می‌شد. اگرچه با این عمل راندمان اینگونه نیروگاهها اندکی کاهش می‌یافت ولی با تأمین حرارت مورد نیاز در مصرف سوخت تا حد زیادی صرفه‌جویی به عمل می‌آمد. در سالهای اخیر، کاربرد این سیستم‌ها که بهره‌وری بالایی را در مصرف انرژی درپی دارد، به نیروگاههای بخار محدود نگشته و به سایر مولدهای تولید قدرت اعم از مکانیکی یا الکتریکی گسترش یافته است، به طوری که امروزه می‌توان هر سیستم مولد قدرت را با هر اندازه و با هر کاربردی به صورت یک واحد مشترک طراحی کرد و بدین ترتیب علاوه بر تولید توان الکتریکی یا مکانیکی به وسیله دستگاه، بهره‌گیری از حرارتی اتلافی مولد یا موتور را به صورت انرژی گرمایی می‌توان قابل استفاده و امکان‌پذیر ساخت.

آشنایی با مفاهیم سیستم‌های CHP
در دنیای امروز با توجه به نقش و اهمیت کاربرد این نوع سیستم‌ها در بعضی از صنایع که به طور همزمان به انرژی الکتریکی و بخار فشار پائین جهت انجام فرآیندهای صنعتی نیاز دارند و نیز به دلیل نهادینه کردن فرهنگ کاربرد آنها، به جای اصطلاح (Cogenration) از عنوان ”سیستم‌های ترکیبی حرارت و قدرت“ (CHP) و یا به عبارتی: Combined Heat & Power استفاده می‌شود.


مزایای احداث نیروگاه های مقیاس کوچک


قابلیت فروش برق به شبکه و ایجاد درآمد
با توجه به نیاز کشور به سرمایه گذاری در زمینه تولید پراکنده برق، مشوق های مالی متعددی توسط وزارت نیرو برای سرمایه گذاری در زمینه تولید پراکنده قرار داده شده است که تولید پراکنده برق و فروش انرژی الکتریکی به شبکه را به عنوان یک گزینه قابل ارزیابی برای مجتمع های صنعتی تبدیل نموده است، این حمایت های وزارت نیرو عبارت است از :
تامین هزینه های سوخت در قراردادهای تبدیل انرژی و خرید تضمینی انرژی الکتریکی
بازگرداندن هزینه های انشعاب به مشتریان
حذف هزینه های دیماند از هزینه های مشترکین
افزایش قابلیت اطمینان برای در دسترس بودن انرژی الکتریکی
با تولید انرژی الکتریکی در محل و کاهش عوامل موثر مانند شبکه های انتقال و توزیع و نیروگاه های بزرگ، خطای این عوامل کمتر به مشترکین منتقل می گردد و مشترک از خاموشی های ناخواسته حتی در حد چشمک زدن برق آزاد می گردد. بدین ترتیب با پشتوانه تولید دائم انرژی الکتریکی در محل، تداوم تامین انرژی الکتریکی تضمین می گردد و مشترک می تواند از برقی با اطمینان بالاتر و با کیفیت مناسب تر بهره برداری نماید.ضمن آنکه شبکه برق همچنان به عنوان پشتوانه تولید انرژی الکتریکی حضور خواهد داشت.
3- امکان بازیافت حرارت و تولید همزمان برق و حرارت
در این سیستم‌ها، انرژی شیمیایی سوخت به وسیله یک محرک اولیه (موتور یا توربین) آزاد شده و به توان مکانیکی در محور خروجی تبدیل شده و سپس محور محرک با یک ژنراتور کوپل شده و توان الکتریکی تولید می‌شود. با توجه به اینکه حداکثر راندمان موجود برای محرک اولیه دستگاه و مولد کمتر از ۵۰ درصد است،‌ در نتیجه بیش از نیمی از انرژی سوخت به صورت حرارت تلف می‌شود. بنابراین می‌توان با شناسایی منابع اتلاف حرارت یعنی گازهای خروجی از محرک اولیه و سیکل خنک‌کن روغن روغنکاری و با قراردادن مبدلهای حرارتی مناسب، گرمای اتلافی را به صورت حرارت با دمای بالا و قابل استفاده بازیافت کرد.
این نوع سیستم‌ها دارای بیشترین بهره‌وری درمصرف سوخت بوده و در حالیکه در سیستم‌های نوع مجزا، متوسط راندمان یک مولد برق در حدود ۳۵ درصد و متوسط راندمان یک بویلر ۹۰ درصد است، یک سیستم CHP با تولید همزمان برق و حرارت دارای راندمانی بیش از ۸۵ درصد خواهد بود، یعنی راندمان الکتریکی حدود ۳۵ درصد و راندمان حرارتی ۵۰ درصد خواهد بود.
راندمان حرارتی عبارت از انرژی حرارتی تولیدشده به انرژی سوخت مصرفی است. از دیدگاه اقتصادی، کاهش ۳۵ درصدی مصرف سوخت توسط این سیستم، کاهش هزینه سوخت مصرفی را در پی داشته و از دیدگاه ملی، صرفه‌جویی در مصرف سوخت، از طریق صادرات و فراهم کردن شرایط لازم، استفاده مفیدتر از سوختهای فسیلی را دربر دارد.
با توجه به دمای بالای گازهای خروجی از اگزوز، همراه با هر کیلووات انرژی الکتریکی تولیدی نزدیک به 2 کیلووات انرژی حرارتی برای مصارف گرمایش و سرمایش قابل بازیافت است و این خود هزینه سرمایه گذاری و نیز هزینه سوخت و نگهداری واحد های سنتی تاسیسات حرارتی و تهویه مطبوع را کاهش می دهد.

 




برای بازیافت حرارت، سیستم های متنوعی با کاربردهای مختلف وجود دارند. انتخاب سیستم مناسب در هر فرایند، با در نظر گرفتن عوامل متعددی صورت می گیرد. برخی از سیستم های بازیافت حرارت متداول عبارتند از:
- بویلرهای بازیافت حرارت
- لوله های حرارتی
- رکوپراتورها
- اکونومایزرها
- ...
بویلرهای بازیافت حرارت یکی از متداولترین سیستمهای بازیافت در کاربردهای CHP می باشد. در این بویلرها، گازهای داغ حاصل از احتراق، پیش از اینکه وارد دود کش شوند، از میان تعداد زیادی لوله های موازی که درون آنها آب جریان دارد، می گذرند. در نتیجه این تبادل حرارت، آب تبخیر شده و درون مخزن بخار جمع آوری می شود. پس از آن بخار تولید شده، در فرآیند توزیع می گردد.
این بویلرها در اندازه های متفاوت و با ظرفیت دریافت 5/0 تا 500 مترمکعب در ثانیه محصولات احتراق ساخته می شوند. فشار و نرخ تولید بخار در این بویلرها، به درجه حرارت و نرخ جریان گازهای داغ خروجی و نیز راندمان بویلر بستگی دارد.
همانطور که گفته شد اکونومایزر یکی دیگر از دیگر سیستم های بازیافت حرارت می باشد. اکونومایزرها مبدل های حرارتی هستند که در آنها هوا و آب با هم تبادل حرارت می کنند. کاربرد اصلی این تجهیزات برای پیش گرم کردن آب تغذیه بویلرهاست، البته برای گرمایش آب فرایندی و یا تولید آب گرم مورد نیاز برای گرمایش محیط نیز از آنها استفاده می شود. حرارت حاصل از تولید همزمان میتواند بمنظور گرمایش ناحیهای یا در صنایع فرآیندی مورد استفاده قرار گیرد.
گرمایش ناحیهای شامل سیستمی است که در آن حرارت بصورت متمرکز تولید و به تعدادی مشتری فروخته میشود. این کار با استفاده از یک شبکة توزیع که از آب داغ یا بخار بعنوان حامل انرژی حرارتی بهره میبرد، انجام میپذیرد. کاربرد اصلی گرمایش ناحیه ای در شهرک ها، پادگان های نظامی، شهرک های صنعتی، مناطق دانشگاهی، ساختمان های تجاری، هتل ها، بیمارستان ها و...می باشد.
برخی از مزایای استفاده از یک سیستم گرمایش ناحیهای به شرح زیر می باشد:
افزایش راندمان: در واحدهای تولید همزمان برق و حرارت، تلفات به حداقل میرسد. بازده کلی این واحدها بین 80 تا 90 درصد خواهد بود، شکل زیر یک سیستم موتور ژنراتور گازی فرضی با راندمان الکتریکی 44% را نشان می دهد. ملاحظه می شود که با بازیافت حرارت تولید شده به صورت آب گرم راندمان به 84%  افزایش خواهد یافت.

راندمان کل یک موتور ژنراتور گازی در کاربرد به صورت تولید همزمان برق و حرارت
تأمین حرارت مطمئن و انعطاف پذیری: با توجه به اینکه واحدهای تولید همزمان از حرارت تولیدی نیروگاهها استفاده میکنند، تولید انرژی حرارتی در آنها بدون وقفه انجام میشود. همچنین میزان تولید برق و حرارت، با توجه به تقاضای آنها قابل تغییر است.
محیط زیست : بازدهی بالای این واحدها، باعث میشود تولید دی اکسید کربن و سایر آلایندهها نظیر ترکیبات گوگردی و اکسیدهای نیتروژن به ازای تولید مقدار مشخصی انرژی الکتریکی در مقایسه با نیروگاه های موجود کاهش یابد
 هزینه های کمتر : در توجیه پذیری واحدهای CHPباید محدودیتهای مالی را بدقت لحاظ نمود. لازمست در هر ناحیه انرژیهای رقیب با واحدهای تولید همزمان مقایسه و تصمیم گیری بدقت انجام پذیرد. معمولاً واحدهای تولید همزمان به سرمایه گذاری بیشتری نسبت به سیستمهای معمول تبدیل انرژی نیاز دارند. ولی باید دقت داشت که میزان مصرف انرژی در آنها بسیار پایینتر است. بعبارت دیگر، هزینههای متوسط تبدیل یک واحد انرژی در واحدهای CHP پایینتر از سایر روشهاست.
5) هزینههای پایینتر تعمیرات و نگهداری: با توجه به اینکه برای استفاده از حرارت تولیدی در یک واحد تولید همزمان، تجهیزات کمتری در هر ساختمان مورد نیاز است، هزینههای تعمیرات و نگهداری تجهیزات نیز کمتر خواهد شد.
کاربرد سیستم های CHP
معیار اندازه این سیستم‌ها بر مبنای توان الکتریکی تولیدی آنها است که در سه بخش تقسیم‌بندی می‌شوند که به طور اعم اندازه‌های بیش از چند مگاوات در بخش صنعتی، کمتر از یک مگاوات در بخش تجاری و اندازه‌های کوچک در مصارف خانگی کاربرد دارد.
کاربرد این سیستم‌ها تنها شامل تولید برق و آب یا بخار کم فشار است و در اندازه‌های بزرگتر، از توان محور برای به کارانداختن کمپرسورهای چیلر، یخچالهای صنعتی و یا هوای فشرده و از حرارت حاصله برای گرم کردن مستقیم محیط، چیلرهای جذبی و حرارت مورد نیاز فرآیندهای صنعتی از قبیل خشک ‌کن استفاده می‌شود که در بخش تولید سرما بیشتر توضح داده خواهد شد .

دو کاربرد مهم CHP برای حرارت مفید به شرح زیر است:
۱- گرمایش ناحیه یا بخش خاص (CHP/ DH)- مانند مناطق تجاری و مسکونی و یا به عبارتی: Combined Heat and Power/ District Heating
۲- استفاده در صنایع جهت انجام فرآیندها (CHP/ IND) و یا به عبارتی: Combined Heat and Power/ for industry
که حالت اول به شبکه گرمایشی ناحیه‌ای که حرارت تغذیه آن توسط آب داغ در دمای بین (۱۵۰ سانتیگراد- ۸۰ سانتیگراد) فراهم می‌شود ارتباط دارد و در حالت دوم نیز بخار داغ یا گازهای داغ (خروجی از توربین گاز یا بخار) گرمای مورد نظر را ایجاد می‌کند. باید اذعان کرد که آب گرمی که از کندانسور نیروگاهها خارج می‌شود و در بخش کشاورزی و استخر پرورش ماهی کاربرد دارد و نیز آشغالها و زباله‌هایی که برای تولید توان الکتریکی به عنوان سوخت در نیروگاهها زباله‌سوز به کار می‌روند به عنوان حرارت مفید در این سیستم‌ها به شمار نمی‌آید. بنابراین، امروزه تبدیل و تغییر نیروگاههای موجود و یا طراحی نیروگاههای جدید CHP به منظور تولید حرارت مازاد به صورت مفید در دمایی بالاتر از نیروگاههای مرسوم مدنظر است.

اگرچه در کشورهای آمریکا و انگلستان طرحهای زیادی به منظور تولید توام حرارت و توان و استفاده از حرارت حاصله جهت انجام فرآیندها به صورت (CHP/ IND) وجود دارد و از نیروگاههای خاصی بدین منظور استفاده می‌شود، با این حال، کاربرد نوع (CHP/D H) این نوع سیستم‌ها در این کشورها نسبتاً محدود است، اما در چند کشور اروپایی تولید توام توان و حرارت برای کاربرد در گرمایش ناحیه‌ای استفاده وسیع‌تری دارد.

دامنه کاربرد موثر سیستم‌های CHP شامل موارد زیر است:
الف) تولید مشترک‌ در Utility  از قبیل سرمایش و گرمایش منطقه‌ای
ب) تولید مشترک در صنعت: همانطور که گفته شد از سیستم تولید همزمان برق و حرارت می توان در برخی صنایع فرآیندی نیز استفاده کرد. تاریخ استفاده از سیستم تولید همزمان به صنایع مختلف به ویژه صنایع کاغذسازی، صنایع شیمیایی انبوه و صنایعی که احتیاج به حرارت و الکتریسیته فراوان دارند می رسد. در زیر تعدادی از صنایعی که تولید همزمان برق و حرارت در آن با موفقیت به کار گرفته شده ذکر می گردد:
- صنایع کاغذ سازی
- فرایندهای تولید مواد غذایی
- صنایع نساجی
- صنایع داروسازی
- صنایع سرامیک سازی
- صنایع سیمان و آجر سازی
- فرایندهای چوبی و تیرهای چوبی
- صنایع گلخانه ای و باغی
- صنایع پالایش نفت
- ...

ج) تولید مشترک در مؤسسات خانگی و تجاری نظیر: - بیمارستانها، دانشگاهها و هتلها
ضمناَ از این سیستم‌ها می‌توان در تأمین برق مورد نیاز و گرمایش واحدهای مسکونی از قبیل: آپارتمانها، برجها و نیز واحدهای مسکونی تک خانوار نیز بهره جست.
مشخصات یک سیستم CHP ایده‌آل در نصب و اجرا شامل موارد زیر است:
۱-  نیاز مبرم به استفاده از توان الکتریکی.
۲-  افزایش موارد کاربرد انرژی حرارتی نسبت به انرژی الکتریکی.
۳-  وجود الگوهای بار پایدار و ثابت انرژی حرارتی و الکتریکی.
۴-  طولانی‌بودن ساعات بهره‌برداری فرآیند.
۵-  بالابودن قیمت برق شبکه یا عدم دسترسی به شبکه.

از طرف دیگر از انرژی حرارتی حاصله می‌توان به منظور خشک‌کردن، پیش گرم کردن، تولید بخار فرآیند، محرک تجهیزات بازیافت حرارت، تولید آب سرد، آب گرم، سیال داغ و مانند آن استفاده کرد. بنابراین در صنایعی که نیاز مبرم به استفاده توأم از حرارت و توان احساس می‌شود، ظرفیت ایجاد تولید مشترک وجود دارد و با دارابودن مشخصات بالا می‌توان صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه انرژی بدست آورد و سیستم تولید مشترک مقرون به صرفه‌تری داشت.
در طی سالهای اخیر، با توجه به دامنه کاربرد سیستم‌های CHP و اشاعه فرهنگ استفاده از این نوع سیستم‌ها، شرکتهای سازنده به منظور جلب رضایت مشتریان و سهولت عرضه، خرید و نصب این سیستم‌ها در اندازه کوچکتر از یک مگاوات آنها را به صورت پکیج شده تولید می‌کنند. بدین ترتیب علاوه بر اطمینان مشتریان از سلامت دستگاه در هنگام خرید، هزینه نصب، تعمیر و نگهداری آنها نیز کاهش پیدا می‌کند.

معیار اصلی در انتخاب صحیح اندازه CHP و نحوه استفاده از آن به نیاز واقعی مصرف‌کننده به برق و حرارت بستگی دارد و عدم رعایت این معیار هزینه‌های گزافی را هم در مرحله خرید و هم در زمان تعمیر و نگهداری دستگاه درپی خواهد داشت.

خواندن 2858 دفعه آخرین ویرایش در سه شنبه, 12 ارديبهشت 1396 ساعت 04:12
Print Friendly
برای ارسال نظر وارد سایت شوید

درباره ما

مجموعه اهداف تعريف شده در اين ساختار هر يك داراي نقش مستقل و متمايزي بوده كه ايفا آن همانند قطعات يك منظومه يكديگر را كامل و هم افزايي مثبتي را ... ادامه

مطالب ویژه

سرویس ها

خدمات

تماس با ما

آدرس: کیلومتر 5 جاده دیوان دره - سنندج ، نیروگاه برق دیواندره
شماره تماس: 6-38836224
ایمیل: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
فکس: 38720172 , 38836218
Top
We use cookies to improve our website. By continuing to use this website, you are giving consent to cookies being used. More details…