تولید همزمان برق , حرارت و برودت (CCHP)
تولید همزمان برق , حرارت و برودت (CCHP)
تولید همزمان برق , حرارت و برودت (CCHP)
تولید همزمان برق و حرارت و برودت (Combined Cool, Heat and Power) تولید ترکیبی 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. به عبارت دیگر تولید ترکیبی برق و گرما و سرما یا به اختصار تولید ترکیبی(CCHP) عبارت است از تولید همزمان و توام ترمودینامیکی دو یا چند شکل انرژی از یک منبع ساده اولیه.
نیروگاههای تولید ترکیبی را میتوان به پنج دستة کلی تقسیم نمود.
- بازیافت از توربینهای زیرکش دار (Extraction condensing)
- بازیافت از توربینهای پس فشاری (Back – Pressure)
- بازیافت حرارت از توربین های گازی ( (Gas turbine heat recovery
- بازیافت از سیکل ترکیبی (Combined Cycle)
- بازیافت از موتورهای رفت و برگشتی (Reciprocating Engines)
ساده‌ترین نیروگاه تولید همزمان، نیروگاههایی هستند که از توربینهای Back - pressure استفاده می‌کنند. در ایـن نیروگـاهها، برق و حرارت در یک توربین بخار تولید میشود. یکی دیگر از اجزای اصلی نیروگاههای Back - pressure بویلر است که میتواند برای سوزاندن سوختهای جامد، مایع یا گازی شکل طراحی شود.
از ایستگاه کاهش فشار بخار در مواقعی که از توربین بخار استفاده نشود، استفاده می شود. در این حالت بخار مطمئن برای تأمین حرارت فرآیندها تأمین خواهد شد. باید دقت داشت که در صورتیکه از توربین بخار استفاده نشود به این سیستم تولید پراکنده اطلاق نمی‌شود. در یک نیروگاه معمولی فقط برق تولید میشود ولی دریک نیروگاه Extraction Condensing جزئی از بخار برای تولید حرارت از توربین خارج میشود.
در یک توربین Back - pressure بخار از قسمتهای میانی توربین و با فشار بالاتر خارج میشود و از این بخار به منظور استفاده در مصارف گرمایشی استفاده میشود. این بخار میتواند مستقیما به عنوان بخار فرآیند (مثلا در ماشینهای کاغذسازی) یا بعنوان سیال گرم در یک مبدل حرارتی برای گرم کردن آب مورد استفاده در سیستمهای گرمایشی ناحیه‌ای مورد استفاد قرار گیرد.
- نیروگاههای Back - pressure صنعتی:
در نیروگاههای صنعتی Back - pressure معمولا فشار پشت توربین در بارهای کامل و جزئی و با در نظر گرفتن شرایط فرآیند ثابت نگه داشته میشود. همچنین میتوان از قسمتهای میانی توربین نیز مقداری از بخار را با کیفیت بالاتر را استخراج نمود. این بخار میتواند در فرآیندهای صنعتی استفاده شود یا به مصرف داخلی نیروگاه برسد. در صورتیکه این بخار به مصرف داخلی نیروگاه برسد به آن CHP اطلاق نمی‌شود. هرچه بخار با فشار بالاتر از توربین استخراج شود میزان برق تولیدی کمتر خواهد بود.
- نیروگاههای Back - pressure برای استفاده در گرمایش ناحیه‌ای:
در سیستمهای متداول گرمایش ناحیه‌ای آب گرم که حامل انرژی است با عبور از مبدلهای حرارتی عمل انتقال حرارت را انجام می‌دهد. 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 میشود. 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 ازنیروگاه بویلرهایی بصورت سری با مبدلهای حرارتی در نظر گرفته میشود. لازم بذکر است افزایش حرارت در اثر عبور از این بویلرها نباید در محاسبات راندمان کل سیستم CHP منظور شود.
هر چه دمای آب خروجی از سیستم گرمایش ناحیه‌ای بیشتر باشد. میزان تولید برق کاهش خواهد یافت ارتباط بین میزان برق حرارت تولیدی را با فاکتوری بنام نسبت حرارت به برق (Heat to power Ratio) می‌سنجد.
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 میشود که از گازهای خروجی از توربین گاز بجای هوای احتراق استفاده می‌کند. طبیعتا حرارت تولیدی از مشعلهای کمکی را نباید در محاسبه حرارت تولیدی از CHP منظور نمود.
در بعضی از مواقع نیز اگزوز خروجی از توربینهای گاز مجهز به یک کنار گذر (By- Pass) خواهد بود که در اینصورت میتوان فقط در مواقع لازم از بویلر بازیافت استفاده کرد و در مواقع غیر ضروری آنرا از سیستم حذف نمود.
اگر از خنک کن‌های کمکی برای خنک کردن مایعات خروجی از توربین بخار استفاده نشود میتوان این واحدها را بعنوان واحدهایCHP مورد استفاده قرار دارد. 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 میشود. معمولا برای افزایش کیفیت بخار از مشعلهای کمکی که از گاز خروجی توربین گاز بعنوان هوای ورودی استفاده می‌کنند برای حرارت دادن بویلر کمکی استفاده میشود. سیستمهای سیکل ترکیبی که در آنها از مایع خروجی از کندانسور برای تأمین حرارت استفاده میشود اساس سیستمهای تولید پراکنده با سیکل ترکیبی را تشکیل می‌دهند.
بازده الکتریکی موتورهای رفت و برگشتی بین 35 تا 42 درصد است و در صورتیکه در اثر قوانین زیست محیطی لازم باشد اکسیدهای نیتروژن به میزان زیادی کاهش پیدا کند این راندمان 1% کاهش می‌یابد. با توجه به اینکه موتورهای پیشرفته گازهای اگزوز خنک‌تری (حدود 400) دارند، بازیافت حرارت فقط میتواند بصورت بخار باشد. مثلا یک موتور دیزل 2/4 مگاواتی میتواند 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% می‌رسد.
ارسال توسط کاربر محترم سایت :kashancloop
نیروگاههای تولید ترکیبی را میتوان به پنج دستة کلی تقسیم نمود.
- بازیافت از توربینهای زیرکش دار (Extraction condensing)
- بازیافت از توربینهای پس فشاری (Back – Pressure)
- بازیافت حرارت از توربین های گازی ( (Gas turbine heat recovery
- بازیافت از سیکل ترکیبی (Combined Cycle)
- بازیافت از موتورهای رفت و برگشتی (Reciprocating Engines)
ساده‌ترین نیروگاه تولید همزمان، نیروگاههایی هستند که از توربینهای Back - pressure استفاده می‌کنند. در ایـن نیروگـاهها، برق و حرارت در یک توربین بخار تولید میشود. یکی دیگر از اجزای اصلی نیروگاههای Back - pressure بویلر است که میتواند برای سوزاندن سوختهای جامد، مایع یا گازی شکل طراحی شود.
نیروگاههای زیر کشدار (Extraction Condensing):
از ایستگاه کاهش فشار بخار در مواقعی که از توربین بخار استفاده نشود، استفاده می شود. در این حالت بخار مطمئن برای تأمین حرارت فرآیندها تأمین خواهد شد. باید دقت داشت که در صورتیکه از توربین بخار استفاده نشود به این سیستم تولید پراکنده اطلاق نمی‌شود. در یک نیروگاه معمولی فقط برق تولید میشود ولی دریک نیروگاه Extraction Condensing جزئی از بخار برای تولید حرارت از توربین خارج میشود.
نیروگاههای Back – pressure:
در یک توربین Back - pressure بخار از قسمتهای میانی توربین و با فشار بالاتر خارج میشود و از این بخار به منظور استفاده در مصارف گرمایشی استفاده میشود. این بخار میتواند مستقیما به عنوان بخار فرآیند (مثلا در ماشینهای کاغذسازی) یا بعنوان سیال گرم در یک مبدل حرارتی برای گرم کردن آب مورد استفاده در سیستمهای گرمایشی ناحیه‌ای مورد استفاد قرار گیرد.
- نیروگاههای Back - pressure صنعتی:
در نیروگاههای صنعتی Back - pressure معمولا فشار پشت توربین در بارهای کامل و جزئی و با در نظر گرفتن شرایط فرآیند ثابت نگه داشته میشود. همچنین میتوان از قسمتهای میانی توربین نیز مقداری از بخار را با کیفیت بالاتر را استخراج نمود. این بخار میتواند در فرآیندهای صنعتی استفاده شود یا به مصرف داخلی نیروگاه برسد. در صورتیکه این بخار به مصرف داخلی نیروگاه برسد به آن CHP اطلاق نمی‌شود. هرچه بخار با فشار بالاتر از توربین استخراج شود میزان برق تولیدی کمتر خواهد بود.
- نیروگاههای Back - pressure برای استفاده در گرمایش ناحیه‌ای:
در سیستمهای متداول گرمایش ناحیه‌ای آب گرم که حامل انرژی است با عبور از مبدلهای حرارتی عمل انتقال حرارت را انجام می‌دهد. 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 میشود. 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 ازنیروگاه بویلرهایی بصورت سری با مبدلهای حرارتی در نظر گرفته میشود. لازم بذکر است افزایش حرارت در اثر عبور از این بویلرها نباید در محاسبات راندمان کل سیستم CHP منظور شود.
هر چه دمای آب خروجی از سیستم گرمایش ناحیه‌ای بیشتر باشد. میزان تولید برق کاهش خواهد یافت ارتباط بین میزان برق حرارت تولیدی را با فاکتوری بنام نسبت حرارت به برق (Heat to power Ratio) می‌سنجد.
توربین گاز و بویلر بازیافت حرارت:
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 میشود که از گازهای خروجی از توربین گاز بجای هوای احتراق استفاده می‌کند. طبیعتا حرارت تولیدی از مشعلهای کمکی را نباید در محاسبه حرارت تولیدی از CHP منظور نمود.
در بعضی از مواقع نیز اگزوز خروجی از توربینهای گاز مجهز به یک کنار گذر (By- Pass) خواهد بود که در اینصورت میتوان فقط در مواقع لازم از بویلر بازیافت استفاده کرد و در مواقع غیر ضروری آنرا از سیستم حذف نمود.
نیروگاههای سیکل ترکیبی:
اگر از خنک کن‌های کمکی برای خنک کردن مایعات خروجی از توربین بخار استفاده نشود میتوان این واحدها را بعنوان واحدهایCHP مورد استفاده قرار دارد. 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 میشود. معمولا برای افزایش کیفیت بخار از مشعلهای کمکی که از گاز خروجی توربین گاز بعنوان هوای ورودی استفاده می‌کنند برای حرارت دادن بویلر کمکی استفاده میشود. سیستمهای سیکل ترکیبی که در آنها از مایع خروجی از کندانسور برای تأمین حرارت استفاده میشود اساس سیستمهای تولید پراکنده با سیکل ترکیبی را تشکیل می‌دهند.
نیروگاههای مجهز به موتورهای رفت و برگشتی:
بازده الکتریکی موتورهای رفت و برگشتی بین 35 تا 42 درصد است و در صورتیکه در اثر قوانین زیست محیطی لازم باشد اکسیدهای نیتروژن به میزان زیادی کاهش پیدا کند این راندمان 1% کاهش می‌یابد. با توجه به اینکه موتورهای پیشرفته گازهای اگزوز خنک‌تری (حدود 400) دارند، بازیافت حرارت فقط میتواند بصورت بخار باشد. مثلا یک موتور دیزل 2/4 مگاواتی میتواند 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% می‌رسد.
ارسال توسط کاربر محترم سایت :kashancloop
/ج
مقالات مرتبط
تازه های مقالات
ارسال نظر
در ارسال نظر شما خطایی رخ داده است
کاربر گرامی، ضمن تشکر از شما نظر شما با موفقیت ثبت گردید. و پس از تائید در فهرست نظرات نمایش داده می شود
نام :
ایمیل :
نظرات کاربران
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}