افزایش بازدهی کارخانه جات - کاهش هزینه ها و افزایش تولید در گلخانه ها - کاهش مصرف سوخت و آلایندگی تجهیزات - افزایش بهره وری انرژی نیروگاههای دیزلی
افزایش بازدهی کارخانه جات - کاهش هزینه ها و افزایش تولید در گلخانه ها - کاهش مصرف سوخت و آلایندگی تجهیزات - افزایش بهره وری انرژی نیروگاههای دیزلی
تکنولوژی تولید انرژی در سیستم chp: تمام دیزل ژنراتورها یک درجه حرارت خاصی را در طول تولید برق تولید می کنند. که می تواند در یک روش به نام cogeneration (همگن سازی) یا CHP (ترکیب حرارت و برق/combined heat and power) تولید شود. cogeneration یا CHP ، یا بازیافت اتلاف حرارت ، می تواند برای ساختمان های بزرگ ایجاد سرما یا گرما کند.
و یا استفاده از سیستم chp برای کارهای کاربردی صنعتی استفاده شود. به طور متوسط، بیشتر موتورها حدود 50 درصد از انرژی حرارتی خود را از دست می دهند. با CHP ، نیروگاه ها به طور بالقوه می توانند به طور کلی به 80٪ راندمان دست یابند. این مقاله در مورد جنبه های مهندسی پس از همگام سازی و برنامه های کاربردی در حال حاضر در سراسر جهان مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
مبانی فناوری سیستم CHP
راهکار کاهش هزینه تمام شده کالای تولیدی کارخانجات:
CHP چیست؟ همگن سازی یا CHP (مولد گرما و برق ترکیبی) می تواند به عنوان تهیه دو نوع انرژی از یک منبع سوخت تعریف شود. به عنوان مثال، یک ژنراتور برق را به عنوان منبع انرژی اولیه و اتلاف حرارت را به عنوان منبع انرژی ثانویه تولید می کند. اغلب اصطلاح Cogeneration به درستی استفاده می شود. CHP به دو عملیات تولید انرژی که موازی کار می کنند اشاره نمی کند.
بلکه مانند تولید دو انرژی بوسیله یک منبع قدرت ارتباط برقرار می کنند. مثال دیگر یک ژنراتور توربین بادی خواهد بود. که به طور سنکرون پارالل با دیزل ژنراتور قرارگرفته است. در این نمونه ها سیستم chp به طور همزمان از همان دیگ بخار T برق و گرما را تولید نمی کند. انرژی گرفته شده از یک سیستم chp واقعی به طور معمول به محیط طبیعی آزاد می شود.
CHP یکی از پیشروترین فن آوری ها برای دستیابی به بهره وری سوخت است. در شرایط مناسب، سیستم های تولید انرژی می توانند به راندمان بیش از 50٪ -200٪ دست یابند. و یا بیش از مقدار فعلی خود. افزایش نگرانی در مورد انتشار دی اکسید کربن باعث کاهش استفاده از سوخت های فسیلی برای آینده شده است. البته مشکل این فرایند در گلخانه های CHP رفع شده است(به بخش گلخانه در جلوتر مراجعه کنید).
به جای تغییر کامل در تکنولوژی l,gn برق (خورشیدی، باد، آبی و الکتریکی)، شرکت ها از طریق CHP بهره وری را بسیار ارزان تر به دست می آورند. لذا می توانند هزینه تمام شده کالای تولیدی خود را کاهش دهند. منبع اصلی اولیه می تواند هر نوع نیروی محرکه اصلی موتور مانند سیستم های تولید برق، بلورس، واحدهای دیزلی ، پمپ ها، کمپرسورهای هوا و یا سانتریفیوژ (جذب) باشد.
گرمای ترمودینامیکی که تولید میشود معمولا به شکل بخار یا آب گرم است. فرآیند انتقال دهنده اولیه به یک سیستم CHP تبدیل می شود. گرما از انتقال دهنده اولیه که به طور معمول هدر می رود، بازیافت میشود. و در دستگاه مصرف کننده استفاده می شود. تفاوت اصلی بین موتور توربین گاز نیروگاه chp و یک موتور مجزا این است که گرما چگونه خارج میشود.
مهم است که توجه داشته باشیم که اگر یک نیاز مستمر برای استفاده از اتلاف حرارتی وجود داشته باشد، باید تنها در مورد سیستمهای CHP مورد توجه قرار گیرد. اگر اتلاف حرارت فقط برای چند ماه از سال استفاده شود ،این یک راه حل مقرون به صرفه نیست . سیستم CHP که در زمستان برای گرم کردن یک فضایی استفاده می شود، همچنین باید از گرمای آن در فصول دیگر نیز استفاده کرد.
به عنوان مثال، از طریق 7 کارخانهCHP ، شرکت CONEDISON(یکی از بزرگترین شرکت های سرمایه گذاری انرژی) 66 میلیارد کیلو گرم بخار 350 درجه فارنهایت را به 100,000 ساختمان در منهتن در هر سال توزیع می کند. اکثریت این ساختمان ها از طریق بخار برای گرم شدن استفاده میکنند. استفاده از بخار فقط برای گرم کردن ساختمان و سپس نصب سیستم های تهویه مطبوع جداگانه هدر دادن پول است .
کارخانجات CHP کوچکتر برای بیمارستان ها، هتل ها، کارخانه های صنعتی و دانشگاه ها مناسب هستند. اگر اختلاف قیمت بین برق و گرما وجود داشته باشد، یکی یا دیگری می تواند در یک قرارداد فروخته شود. به عنوان مثال، اگر تقاضای بیشتری برای گرما نسبت به برق وجود داشته باشد، می توان آن را به طور مستقیم به یک شرکت برق فروخت. در مقابل، در بعضی از مناطق سردتر شهری، تولید گرمای بیش از حد می تواند به یک شرکت گاز برای توزیع به خانواده های مسکونی فروخته شود.
انواع سیستم های CHP: شایع ترین نوع سیستم های بازیابی حرارت ، بخار و آب گرم است. بیشتر موتورها حداکثر دمای خروجی آب خنک 99درجه سانتی گراد را دارند. موتورهای دیگر ممکن است در دمای 127درجه سانتی گراد عمل کنند. موتورها باید به طور خاص پیکربندی شده برای کار در بالاترین درجه حرارت باشند. با این حال، برای اکثر برنامه های کاربردی ، دمای 99 درجه برای پاسخگویی به همه نیازها به اندازه کافی گرم است.
بخار کم فشار می تواند از آب درون محفظه در دمای 121-127 درجه سانتیگراد تولید شود. این دما (با یک موتور تنظیم شده) می تواند با استفاده از یک سیستم گردش خنک کننده داخل موتور تولید شود. که بخار آن در خود موتور ایجاد می شود. سپس به دلیل تفاوت تراکم بین آب و بخار به سمت بالا حرکت میکند. قبل از بررسی کارخانجات CHP بهتر است با پیمانکار برق حرفه ای صحبت کنید تا مشخص شود که چه نوع پوشش و تنظیماتی برای آب مورد نیاز است.
یکی دیگر از روش های تولید بخار کم فشار از آب موتور، از طریق گردش پمپاژ آب در سیستم خنک کننده است. آب از سیلندر استوانه ای (drum) بخار از طریق موتور پمپ می شود. و محفظه آب گرم آنرا را به بخار تبدیل می کند تا وارد محفظه بخار شود. فشار 103000پاسکال تا 1724000پاسکال بخار نیز می تواند با هر توربین گاز یا اگزوز دیزل ژنراتور تولید شود. اکثر سیستم های اگزوز CHP نیز با بویلر بخار طراحی شده است.
که توسط یک سوپاپ از گاز اگزوز استفاده می شود. از حرارت اگزوز می توان در افزایش حرارت آب برای ایجاد بخار با فشار 103000پاسکال استفاده کرد. و یا می توان آن را در یک سیستم CHP جداگانه برای تولید بخار در فشار بالاتر استفاده کرد.
با موتورهای سوپاپی (پیستونی) تقریبا 34٪ از گرمای ورودی به صورت انرژی CHP بازیابی میشود. و 66٪ آن غیرقابل بازگشت است. تمام گرما به آب منبع ، انتقال داده شده است. بسته به موتور، حدود 60٪ -40٪ گرمای اگزوز قابل بازیافت است. در بعضی موارد، گرمای خنک کننده روغن میتواند بازیابی شود ، اگرچه نادر است. برای یک موتور توربین بخار CHP تقریبا 29٪ از ورودی گرما تبدیل به برق می شود.
و 71٪ به وسیله اگزوز از دست می رود. با یک سیستم CHP معمولا، 40 تا 60 درصد انرژی اگزوز قابل بازیافت است. در یک پیکربندی CHP دو سیکل متمایز وجود دارد: چرخه بالا و چرخه پایین. در یک سیستم چرخه بالا، برق محصول اصلی است و بازیابی گرمای باقی مانده، مبدأ اصلی سیستم CHP است. به عبارت دیگر، کارخانه های چرخه بالا از یک توربین بخار تولید برق کرده و گرمای بازیابی شده را به عنوان محصول دوم تولید میکنند.
در طول چرخه پایینی، بخار تولید شده برای تامین برق برای فرایندهای صنعتی مانند توربین بخار، (محصول اولیه) و با بخار فشار پایین اگزوز برای تولید برق (مبدل اولیه) استفاده می شوند. به دلیل دمای بالای مورد نیاز، کارخانه های چرخه ی پایین در سراسر جهان کمتر رایج هستند.
شاخه های تولید انرژی(CHP) رایج
- امکانات موتور پیستونی یا دیزلی :
تا به حال شایع ترین روش CHP بوده است . حرارت از موتورهای پیستونی کوچک، معمولا دیزل، از رادیاتور یا اگزوز گرفته میشود. این سیستم های CHP محبوب هستند. چرا که آنها براحتی تعمیر شده ، ارزان ترند و به راحتی قابل انطباق با نیازهای مختلف میباشند.
- امکانات موتور بخار:
این کارخانه ها از یک ژنراتور گازی CHP استفاده می کنند. که عموما راحت تر از توربین گاز سوز کوچک (5 مگاوات) CHP نگهداری می شود. رایج ترین سوخت مورد استفاده، گاز طبیعی یا پروپان است. این شاخه ها به طور معمول بوسیله یک پکیج کامل در یک نوع انبار بزرگ با اتاق هایی با اتصالات به سیستم های گرمایش، برق و گاز ذخیره می شوند.
- امکانات توربین های گاز CHP :
با استفاده از این شاخه ، گرما از گازهای خروجی اگزوز توربین تولید می شود. شایع ترین سوخت ژنراتور CHP گاز طبیعی است. ماشینهای توربین گاز معمولا بزرگ هستند. و در داخل ساختمان ، جا نمی شوند. اما در محفظه هایی با صدا خفه کن با دسترسی به خط گاز قرار دارند.
- امکانات توربین بخار :
این امکانات نسبتا رایج هستند. و بر اساس یک سیستم گرمایش با استفاده از فشرده سازی بخار برای توربین بخار کار می کنند.
- امکانات سوخت زیستی :
این نوع دستگاه از یک موتور دیزل مجزا یا یک دیزل ژنراتورCHP بسته به نوع سوخت های مورد استفاده ، استفاده می کنند . این طراحی بسیار شبیه یک دستگاه موتور گازی است. مزیت اصلی یک دستگاه سوخت زیستی کاهش مصرف سوخت هیدروکربن و کاهش انتشار کربن است. از گذشته، دستگاههای CHP سوخت زیستی، وقت کمتری را برای اخذ مجوز نسبت به سایر دستگاههای CHP نیاز دارند. اما معمولا از نظر خروجی سیستم CHP تولید آنها کمتر است.
- امکانات سوخت سنگین روغنی(Heavy Fuel Oil یا HFO):
دستگاههای HFO به طور گسترده ای به عنوان CHP در ایالات متحده استفاده نمی شوند. اما در کشورهای در حال توسعه رایج هستند. نفت خام سنگین ترین سوخت تجاری است که از پالایش نفت خام ساخته شده است. و به عنوان سوخت بی کیفیت در نظر گرفته شده است. HFO شماره 5 و شماره 6، که نیاز به پیش گرمایش 170 درجه فارنهایت تا 260 درجه فارنهایت دارندة شایع ترین انواع مورد استفاده در ماشین آلات مولد برق CHP است.
مزیت HFO این است که ارزان است. اما تولید گازهای گلخانه ای مضر آن قابل توجه است.
- امکانات سیکل ترکیبی :
دستگاه های چرخه ترکیبی CHP بر این اساس کار می کنند که اگزوز یک موتور ، حرارتی جدا ازپروسه تولید برق یا تولید نیروی مکانیکی تولید میکنند. ترکیبی از چندین چرخه ترمودینامیکی باعث افزایش کارایی و کاهش هزینه های سوخت می شود. ناکامی این موضوع این است که بیشتر تجهیزات CHP باید متناسب با این فناوری باشند.
- امکانات سوخت پیل(باتری)CHP :
تکنولوژی سلول باتری با تبدیل انرژی بالقوه شیمیایی به برق از طریق یک واکنش شیمیایی با عنصر اکسید کننده کار می کند. ترجیحا سوخت هیدروژن برای استفاده بهتر است. اما در دستگاههای CHP، کربنات مذاب یا اکسید جامد به دلیل دمای بالای اگزوز آنها، که می تواند به 1200 درجه فارنهایت برسد، مورد توجه است.
- امکانات نیروگاه های هسته ای CHP : می توان در بعضی از نیروگاه های هسته ای بعد از توربین ها ، شیرهای خنک کننده ای مجددا نصب کرد تا بخار را به یک سیستم گرمایش مرکزی بفرستند. این سیستمهای CHP زیاد رایج نیستند. زیرا اتلاف توان حدود 10 مگاوات برای تولید 95 درجه سانتیگراد گرما است.
- امکانات سوخت توده های زیست محیطی بیومس(BIOMASS) :
با توجه به محبوبیت دستگاههای زیست توده ؛ این سوخت با استفاده از هیدروژن، کربن یا اکسیژن از زباله های صنعتی یا زباله ها بوجود می آیند. در سال های اخیر، پیشرفت های تکنولوژیکی برای تولید بیشتر انرژی از چوب، زباله، مواد زائد، سوخت های الکلی و گازهای دفن زباله ایجاد شده است. برای اکثر موارد، تعداد محدودی از سیستمهای CHP کادوپشتی آماده برای استفاده در مقیاس متوسط تا بزرگ وجود دارد.
اکثریت قریب به اتفاق از سیستم های CHP طراحی مناسبی برای پروژه های سفارشی ساخته شده است. بهتر است قبل از شروع یک پروژه CHP ، با یک پیمانکار برق حرفه ای یا مهندس طراحی مشورت کنید. حرفه ای ها قادر خواهند بود ، طرح بازیابی مناسب اولیه گرما را برای رسیدن به نتیجه مطلوب محاسبه کنند.
- افزایش تولید و بهره در گلخانه های CHP :
حال وقت تشریح مبحث اصلی افزایش تولید و همزمان کاهش هزینه های تولیدی گلخانه است. گلخانه ها میتوانند یک عدد دیزل ژنراتور گاز سوز را در سالن پرورش محصولات خود قرار دهند. این امر باعث میشود تا از گرمای حاصله از دیزل ژنراتور گاز سوز فضای گلخانه گرم شود و دیگری نیاز به هیترهای صنعتی نباشد. همچنین با افزایش گاز منوکسید کربن خروجی اگزوز ژنراتور ، رند رشد و تولید محصولات تا 30 درصد افزایش می یابد.
از برق خروجی دیزل ژنراتور هم میتوان نیاز به برق گلخانه را تامین کرد. برای گلخانه های کوچک در حد یک هکتار میتوان یک دیزل ژنراتور 200KVA گازی نصب کرد تا به تمام مزیت های فوق دست یافت . همچنین تولید برق اضافی گلخانه CHP را نیز میتوان به همسایه های مجاور یا شرکت برق فروخت تا پول سوخت و اصطحلاک آن نیز تامین شود.
لذا گلخانه ها با یک بار هزینه کردن میتوانند غیر از گاز ، از تمامی منابع انرژی دیگر بی نیاز شوند.هم کارایی و تولید گلخانه خود را بالا ببرند و هم به محیط زیست آسیبی نرسانند.
اشاره: بئور، وارنر. سیستم های همگنی p. 463-465 تولید برق در محل 4th Edition . بوکا راتون، فلوریدا: انجمن سیستم های تولید برق، 2006.
با تشکر از مطالعه شما ، شرکت آسان ژنراتور دانیال فعال در زمینه :
به روز رسانی 1400/3/16
kdv,'hi ndcgd زاح