مقاله در مورد تولید همزمان برق و حرارت

اختصاصی از فی بوو مقاله در مورد تولید همزمان برق و حرارت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه115

بخشی از فهرست مطالب

عنوان مطالب                                                                            شماره صفحه                                                                                                                                                                                                                                                                                        چکیده..........................................................................................................................................................................1

مقدمه .........................................................................................................................................................................2

فصل اول : مختصری از CHP

2- 1- تأمین حرارت مطمئن و انعطاف پذیری...................................................................................................7

3-1- محیط زیست...................................................................................................................................................7

4- 1- هزینه‌های کمتر ...........................................................................................................................................7

5-1- استفاده هرچه بیشتر از فضای ساختمانها.................................................................................................7

6- 1- هزینه‌های پایین‌تر تعمیرات و نگهداری...................................................................................................7

7-1- تاریخچه بکارگیری.........................................................................................................................................8

8-1- فرایند تولید همزمان برق و حرارت...........................................................................................................9

9-1- مزایای CHP...............................................................................................................................................10

10-1- تأمین انرژی الکتریسیته با کیفیت بسیار بالاتر ................................................................................11

11-1- انواع فناوریهای تولید پراکنده ...............................................................................................................12

12-1- شرایط نصب و بکارگیری مولدهای مقیاس کوچک در شبکه ......................................................14

13-1- خطرپذیریهای سرمایه‌گذاری برای احداث مولدهای مقیاس کوچک ........................................14

فصل دوم : روشهای تولید همزمان

1-2- نیروگاههای Extraction Condensing (زیر کشدار)...............................................................15

2-2- نیروگاههای Back - pressure.........................................................................................................16

3-2- توربین گاز و بویلر بازیافت حرارت........................................................................................................18

4-2- نیروگاههای سیکل ترکیبی.....................................................................................................................19

5-2- نیروگاههای مجهز به موتورهای رفت و برگشتی...............................................................................21

6-2- انتقال آب گرم...........................................................................................................................................22

فصل سوم : فرایند تولید همزمان برق و گرما

فصل چهارم : تعریف راندمان در سیستم های CHP

1-4 – راندمان کلی ......................................................................................................................................25

2-4– راندمان برق ........................................................................................................................................25

3-4- موارد استفاده از CHP ....................................................................................................................25

4-4- توربین گازی CHP...........................................................................................................................26

5-4- موتور رفت و برگشتی CHP............................................................................................................27

6-4- توربین بخار CHP .............................................................................................................................28

7-4- آیا می دانید ؟.....................................................................................................................................29

فصل پنجم : مطالعه تولید همزمان برق و حرارت در ایران

1-5- مدلسازی شبکه تولید همزمان برق و حرارت..................................................................................31

2-5- هزینه سوختهای ورودی به مدل شبکه تولید انرژی......................................................................32

3-5- داده‌های فنی و اقتصادی تجهیزات موجود در شبکه تولید انرژی............................................33

4-5- نتایج.......................................................................................................................................................38

5-5- نظرات چند تن از مسئولین..............................................................................................................39

6-5-آیا با خصوصی شدن برق کشور ، اسراف انرژی هم کم می شود ؟ .........................................42

بخش ششم :به کارگیری چیلر جذبی در سیستم تولید همزمان سرما، گرما و الکتریسیته(CCHP)

1-6- مطالعه موردی سیستم تولید پراکنده همزمان در بخش مسکونی.........................................46

2-6- انجام بهینه سازی و انتخاب اندازه چیلر جذبی..........................................................................48

3-6- برآوردهای اقتصادی.........................................................................................................................50

4-6- جمع بندی.........................................................................................................................................51

فصل هفتم : شرح فناوری CHP در یک کارخانه سیمان

1-7- تجربیات جهانی.................................................................................................................................55

2-7- امکان سنجی اقتصادی و زیست محیطی ..................................................................................57

3-7- دید ملی ............................................................................................................................................58

5-7- تحلیل جذابیت های زیست محیطی .........................................................................................59

7-7- هزینه های اجتماعی......................................................................................................................59

8-7- مکانیسم توسعه پاک ....................................................................................................................60

9-7- نتیجه گیری و پیشنهادات (مبحث کارخانه سیمان) ............................................................61

فصل هشتم : نیاز به حرارت و معرفی صنایع مستعد برای CHP

1-8- تقاضای حرارت در صنایع...........................................................................................................63

2-8- آب داغ و بخار آب در فرآیند ....................................................................................................63

3-8- گرمایش غیر مستقیم جریانهای حرارتی................................................................................64

4-8- گرمایش مستقیم /خشک کردن...............................................................................................64

5-8- گرمایش غیر مستقیم هوا یا گاز ..............................................................................................65

6-8- تبرید و انجماد..................................................................................................................................65

7-8- رطوبت زدایی..................................................................................................................................65

8-8- استفاده از گازهای خروجی در بویلرها..........................................................................................65

9-8- سابقه تولید همزمان در کشورهای پیشرفته.............................................................................. 66

بررسی مصرف انرژی در صنایع کشور.......................................................................................................69

11-8- جمع بندی و ارائه فهرست صنایع مستعد................................................................................69

فصل نهم : اولین پیل سوختی  CHPدر ایران

فصل دهم : سیستم های تولید همزمان حرارت و قدرت در آمریکا

فصل یازدهم : مدیریت عملکرد سیستم CHP

1-11- راز صرفه جویی طولانی مدت و کارایی بیشینه.................................................................79

نتیجه گیری..............................................................................................................................................85

پیوست ها..................................................................................................................................................83

منابع و ماخذ ...........................................................................................................................................92

چکیده

تولید همزمان برق و گرما یا به اختصار تولید همزمان توأم ترمودینامیکی دو یا چند شکل انرژی از یک منبع ساده اولیه . معمولاً در مولدهای قدرت امروزی ما از سوزاندن سوخت های فسیلی و گرمای حاصل برای تولید قدرت محوری و سپس تبدیل آن به انرژی الکتریسیته استفاده می شود .

متداولترین این سیستم ها نیروگاه های عظیم برق هستند . در نیروگاه های حرارتی که سهم عمده ای در تامین نیاز الکتریسیته جوامع مختلف دارند ، بطور متوسط تنها یک سوم انرژی سوخت ورودی به انرژی مفید الکتریسته تبدیل می شود . در کشور ما بازده معمول نیروگاه های حرارتی چیزی در حدود 25% است . در این نیروگاه ها مقدار زیادی انرژی حرارتی از طرق مختلف مانند کندانسور ، دیگ بخار ، برج خنک کن ، پمپ ها و سیستم لوله کشی موجود در تأسیسات و... به هدر می رود .

از این گذشته در شبکه های انتثال برق نیز در کشور ما حدود 15% از انرژی الکتریسیته تولیدی تلف می شود که اگر تولید برق در محل مصرف صورت بگیرد ، عملاً این مقدار اتلاف وجود نخواهد داشت .

شکل 1 -دیاگرام CHPدر یک خانه

مقدمه

با توجه به مصرف قابل توجه انواع حامل های انرژی به کارگیری روش مناسب برای کاهش مصرف انرژی . استفاده بهینه از آن گامی مؤثر در توسعه صنعتی می باشد . علاوه بر اهمیت مسأله انرژی ، اطمینان از نحوه تامین آن در بسیاری از صنایع بسیار حیاتی است .به دلیل جود مقدار زیادی تلفات در هنگام تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی یا الکتریکی فرضیه استفاده از تولید همزمان شکل گرفته است . این تلفات معمولاً به صورت حرارت وارد دودکش شده ، دمای آن کنترل شده و در اتمسفر آزاد می شوند . با بازیافت مقداری از حرارت در مبدل های حرارتی ، بازدهی کل سیستم به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش می یابد و در عین حال که برق تولید می شود ، حرارت مورد نیاز مراکز تجاری ، صنعتی و عمومی نیز تامین می گردد. در بسیاری از کشور های دنیا ، سهم زیادی از توان تولید شده مربوط به تولید همزمان می باشد و یکی از ارکان مهم در زیر بخش های صنعتی به شمار می رود . از عوامل نفوذ بالای CHP در کشورهای صنعتی ، می توان به حمایت های دولتی از قبیل دادن وام های کم بهره برای نصب تأسیسات CHP ، حذف هزینه های گمرکی اط تجهیزات مورد استفاده در CHP و تعیین قیمت عادلانه برای خرید مازاد برق تولید شده در واحدهای صنعتی اشاره نمود . به کارگیری تجربیات می تواند نقش مؤثری در تشویق صاحبان صنایع و توسعه تولید همزمان توان و حرارت داشته باشد .

شکل 2 – دیاگرام بازده CHP

1-Combined Heat & Power

فصل اول : مختصری از CHP

شکل 3 – یک موتور CHP

در بخش عرضه انرژی، راه‌های بهینه‌سازی متعددی وجود دارد که یکی از آنها تولید همزمان برق و حرارت است. در مطالعه حاضر، برنامه استفاده از واحدهای تولید همزمان برق و حرارت که بر اساس حداقل‌سازی مجموع هزینه‌های اقتصادی سیستم عرضه انرژی تهیه شده است، به مخاطبین ارائه می‌شود.

تولید همزمان برق و گرما یا به اختصار تولید همزمان (CHP) عبارت است از تولید همزمان و توأم ترمودینامیکی دو یا چند شکل انرژی از منبع ساده اولیه. این روش، یکی از راه‌های صرفه‌جویی انرژی است که در آن، برق و حرارت به‌طور همزمان تولید می‌شوند. از حرارت حاصل از تولید همزمان، می‌توان به منظور گرمایش ناحیه‌ای در صنایع فرایندی، استفاده کرد.

در مولدهای قدرت امروزی، معمولاً از سوزاندن سوخت‌های فسیلی و گرمای حاصله برای تولید قدرت محوری و سپس تبدیل آن به انرژی الکتریسیته استفاده می‌شود. متداول‌ترین این نوع سیستم‌ها، نیروگاه‌های عظیم برق هستند. در نیروگاه‌های حرارتی که سهم عمده‌ای در تأمین نیاز الکتریسیته جوامع مختلف دارند، به‌طور متوسط تنها یک‌سوم از انرژی سوخت ورودی، به انرژی مفید الکتریسیته تبدیل می‌شود. در این نوع نیروگاه‌ها، مقدار زیادی انرژی حرارتی از طرق مختلف نظیر کندانسور، دیگ بخار، برج خنک‌کن، پمپ‌ها و سیستم لوله‌کشی موجود در تأسیسات، به هدر می‌رود. از این گذشته، در شبکه‌های انتقال برق نیز حدود 15 درصد از انرژی الکتریسیته تولیدی، تلف می‌شود. اگر تولید برق در محل مصرف صورت بگیرد، این مقدار اتلاف عملاً وجود نخواهد داشت.

استفاده هرچه بیشتر از گرمای آزاد شده در حین فرایند سوختن سوخت، باعث افزایش بازده انرژی و کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش هزینه‌های مربوط به تأمین انرژی اولیه می‌شود.

از گرمای اتلافی بازیافتی از این سیستم‌ها، می‌توان برای مصارف گرمایشی، سرمایشی و بسیاری از فرایندهای صنعتی استفاده کرد. تولید همزمان برق و گرما، می‌تواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت، باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده شود. در CHP، از انرژی گرمایی تولیدی به عنوان منبع انرژی در فرایند تولید قدرت استفاده می‌شود. مصرف‌کنندگانی که به مقدار انرژی گرمایی زیادی در طول روز نیاز دارند (صنایع تولیدی، بیمارستان‌ها، ساختمان‌ها، دفاتر بزرگ، خشکشویی‌ها و...) می‌توانند برای کاهش هزینه‌های خود به نحوی مطلوب از CHP بهره ببرند.

سابقه تاریخی استفاده از گرمایش مرکزی، به زمان امپراتوری‌های پیشرفته یونان و روم باز می‌گردد. آنها برای اولین بار، آب گرم خروجی از لایه‌های آهکی را با حفر کانال به حمام‌های عمومی، ورزشگاه، قصرها و قلعه‌های نظامی منتقل کردند. در اوایل قرن بیستم، اغلب کارخانه‌های صنعتی، برق مورد نیاز خود را با استفاده از دیگ‌های ذغال‌سوز و ژنراتورهای توربین بخار، تولید می‌کردند. در بسیاری از این کارخانه‌ها، از بخار داغ خروجی در فرایندهای صنعتی استفاده می‌شد به‌طوری که در اوایل 1900 در امریکا، حدود 85درصد از کل توان تولیدی توسط نیروگاه‌های صنعتی در محل مصرف، به صورت تولید همزمان بوده است. در سال 1888 اولین تولید کننده همزمان برق و حرارت در آلمان شروع بکار نمود. در این سال در شهر هامبورگ از حرارت حاصل از تولید برق بمنظور تأمین حرارت تالار شهر (City Hall) استفاده شد.

هنگامی که نیروگاه‌های برق مرکزی و شبکه‌های قابل اطمینان برق ساخته شدند، هزینه‌های تولید و تحویل برق، پایین بود و بسیاری از کارخانه‌های صنعتی شروع به خریداری برق از این شبکه‌ها کرده و تولید برق خود را متوقف کردند. دیگر عواملی که در کاهش استفاده تولید همزمان دخیل بودند عبارتند از: قانونمند شدن تولید برق، سهم اندک هزینه‌های خرید برق از شبکه در مجموع هزینه‌های جاری کارخانه‌ها، پیشرفت تکنولوژی‌های دیگ‌های بخار نیروگاهی، فراهم بودن سوخت‌های مایع و گازی در پایین‌ترین قیمت و نبود یا کمبود محدودیت‌های زیست‌محیطی.

در 1973، پس از افزایش هنگفت هزینه‌های سوخت و متعاقب آن بروز بحران انرژی در اغلب کشورهای جهان، روند یاد شده در تولید همزمان، به صورت معکوس آغاز شد. بر اثر کاهش منابع سوخت فسیلی و افزایش قیمت‌ها، این سیستم‌ها که دارای بازده انرژی بالاتری بودند، بسیار مورد توجه قرار گرفتند.

تولید همزمان، علاوه بر کاهش مصرف سوخت، میزان گازهای آلاینده را نیز کاهش می‌دهد. به همین علت، کشورهای اروپایی و امریکا، اقداماتی را در زمینه افزایش استفاده از تولید همزمان، انجام دادند. در سال‌های اخیر نیز تولید همزمان نه‌تنها در صنعت بلکه در دیگر بخش‌های کسب‌و‌کار توسعه ‌یافته است. انجام پروژه‌های تحقیق و توسعه نیز به پیشرفت‌های مهم تکنولوژی نظیر فناوری پیل سوختی منجر شده است. امروزه پیل‌های سوختی به یکی از سیستم‌های نوظهور در زمینه تولید انرژی تبدیل شده‌اند.

هم اکنون در بسیاری از نقاط جهان از سیستم‌های تولید همزمان استفاده میشود. جدول (1) لیست 10 کشور جهان و درصد تأمین حرارت بوسیلة سیستم‌های تولید همزمان به نسبت کل حرارت مصرفی در این کشورها را نشان می‌دهد.

جدول 1- اطلاعات مربوط به 10 کشور استفاده کننده عمده سیستمهای تولید همزمان

نام کشور

درصد حرارت تأمین شده به روش متمرکز به کل تقاضای حرارت

سهم CHP

طول خطوط انتقال آب گرم (km)

ایسلند

85%

---

---

روسیه

70%

---

---

لهستان

52%

---

16392

فنلاند

50%

36%

23900

دانمارک

50%

62%

23900

سوئد

42%

6%

11180

جمهوری چک

22%

---

2501

اطریش

14%

25%

2646

آلمان

12%

8%

174969

کره

4%

25%

2646

به طور کلی میتوان خصوصیات یک سیستم گرمایش ناحیه‌ای را در 6 گروه اصلی دسته بندی نمود.

1-1-1- ارتقاء کارآیی انرژی

در واحدهای تولید همزمان برق و حرارت، تلفات به حداقل می‌رسد. بازده کلی این واحدها بین 80 تا 90