CHP

CHP

هم اكنون با توجه به سياست های اقتصادی دولت به منظور هدفمند كردن يارانه ها و افزايش قيمت حامل های انرژی و از طرفی اهميت بيش از پيش هزينه سوخت در قيمت تمام شده كليه محصولات توليد داخل و همچنين حمايت وزارت نيرو از احداث واحد های توليد برق در مقياس كوچك توسط اشخاص حقيقی يا حقوقی موجب شده تا مديران صنايع نسبت به صرفه جويي بيشتر در مصرف انرژی اهتمام ورزيده و بعضاً اقدام به احداث نيروگاههای برق با مقياس كوچك نمايند.
در مجموعه ها مصرف كننده های عمده انرژی عبارتند از:
1- موتورهای احتراق داخلی
2- مشعلها

روشهای بهینه سازی انرژی مصرفی در مجموعه موتورها و مشعل ها:

۱- تنظیم فشار پمپ سوخت
۲- تمیز كردن و یا تعویض نازل پاشش سوخت
۳- تنظیم و كنترل مستمر هواكش و یا دمپر هوا و در صورت وجود تعویض بموقع فیلتر های هوا
رعایت نكات اساسی فوق باعث كاهش قابل توجه سوخت مصرفی میشود .
مبحث دیگری كه در اشل كشوری دارای اهمیت میباشد افزایش راندمان سیستمهای مصرف كننده سوخت میباشد . بطور مثال راندمان یك مشعل حدوداً 80 % است كه با تنظیم مقدار هوای مناسب و پا شش صحیح سوخت افزایش این راندمان تا 98 درصد امكان پذیر میباشد .كه باید سازمانهای گواهی دهنده و استاندارد در سطح كشور به آن توجه نمایند .
بعنوان مثال :
راندمان یك نیروگاه گازی حدود 31 % الی 36 % در شرایط ایده آل كار توربین ، كمپرسور،كوره هوای گرم می باشد الباقی انرژی كه حدوداً 64 % الی 69 % میباشد بصورت گازهای داغ از دودكش خارج میگردد كه با قراردادن مبدل آبگرم یا بخار و یا هوای گرم مقدار راندمان 31% الی 36 % را تا 70 % الی 78 % میتوان ارتقاء داد ، اگر درصد های فوق را به واحد های انرژی تبدیل كنیم مقدار صرفه جویی قابل لمس تر خواهد بود . بطورمثال در یك شهرك صنعتی كه بطور متوسط مجموع مصرف انرژی با راندمان 50 % میباشد . مصرف سوخت این شهرك صنعتی در روز معادل ده ماشین حمل سوخت با مجموع ظرفیت 000/280 لیتر میباشد .

انرژی حاصل از این سوخت مایع حدوداً 2800 مگا كیلوكالری میباشد . كه فقط 1400 مگا كیلوكالری آن بصورت مفید مصرف و الباقی بصورت حرارت از دودكش ها و بدنه ماشین آلات خارج میگردد و به ازای هر یك درصد افزایش راندمان 1400 لیتر صرفه جویی سوخت خواهیم داشت و اگر بتوانیم راندمان مجموعه را تا 70 % ارتقاء دهیم . یعنی 28000 لیترصرفه جویی در روز برای یک مجموعه.
مسئله صرفه جویی در كشورهای پیشرفته از قدمت بیشتری برخوردار میباشد شاید به قدمت اختراع دیگ بخار كه در آن زمان محوطه كارگران را با گرمای حاصل از دودكش گرم میكردند .
به دلیل اهمیت موضوع شاخه ای از علم مكانیك به این موضوع اختصاص داده شده است و آن تركیب حرارت و قدرت یا Combind Heat & Power یا اختصاراً CHP نامیده شده است .
علم CHP بدلیل صرفه جویی در سرانه انرژی مصرفی کشورها و کمک به پاکیزگی محیط زیست ودر بعضی از مواقع جلوگیری از الودگی هواو همینطور استفاده از انرژی پاك طبیعت پیشرفت قابل ملاحظه ای كرده است .
بطور مثال انسان مدرن با صرف هزینه های بسیار زیاد از گرما و انرژی خورشید توسط سلولهای خورشیدی انرژی دریافت میكند در حالیكه دهها برابر آنرا توسط اگزوزها و دودكش ها هدر می دهد . بنابراین به موازات استفاده از انرژی پاك استفاده از حرارت دودكش ها نیز به طبیعت كمك می كند .
حرارتی كه از دودكش میگیریم در كجا میتوان مصرف كرد؟
1- گرمایش محیط زندگی و كار
2- تولید بخار جهت مصارف صنعتی و یا نیروگاه بخار (سیكل تركیبی)
3- تولید آبگرم مصرفی ساختمانها و ادارات و كارخانجات
4- تولید كوره های هوا گرم
5- استفاده از هوای گرم جهت خشك كردن میوه جات
6- استفاده از حرارت دود و گازهای خروجی موتورهای درون سوزجهت ژنراتور دستگاههای Absorbtion برای تولید هوای سرد در تابستان .
7- دریافت انرژی الكتریسته ( برق ) از حرارت دودكش در نیمه هادی ها و ترموكوبلها ( اگر دو فلز با دو جنس مخالف را از یك سر بهم گره بزنیم و در مقابل حرارت قرار دهیم در دو سر دیگر اختلاف ولتاژ بوجود میاید كه این اختلاف ولتاژ بطور خطی افزایش می یابد. با سری كردن این ترموكوپلها می توان به ولتاژ های قابل قبول جهت روشنایی محوطه در شبها رسید .)

محدودیت های استفاده از هوای گرم دودكشها :

1- محدودیت دمای مبدل حرارتی
مبدلی که گرمای دودکش و محصولات احتراق را دریافت میکند خود سقف دمای كار از پیش تعیین شده ای دارد.این سقف محدودیت استفاده از دود را تعیین مینماید .
مثال : اگر قصد داریم دیگ بخاری با فشار کار 10 اتمسفر سر راه دودكش قرار دهیم ناچارا” دمای اشباع بخار 180 درجه خواهد بود و حداقل 20 الی 30 درجه سانتیگراد دمای دود خروجی از مبدل باید بالاتر باشد .بنابراین دود خروجی از مبدل و در نهایت دودكش به 230 درجه سانتی گراد محدود خواهد شد .
2- محدودیت نقطه شبنم :
هنگامیكه دمای دود به پایین تر از دمای نقطه شبنم می رسد بخار آب كندانس شده و با گوگرد و یا CO2 موجود در سوخت و دود ، اسیدی با PH پایین تولید مینماید كه موجب خوردگی در مبدل و یا دیواره دودكش میگردد و طراح باید در مقوله طراحی دمای دود را در نظر گرفته و به نسبت خورندگی گازها جنس دودکش را تعیین نماید.
3- افت فشار كوره :
مهمترین نكته در استفاده از مبدلهای CHP افت فشار كوره میباشد.
وقتی که افت فشار مسیر گازهای داغ افزایش میابد موجب هدر رفتن مقداری از قدرت الکتروموتور برای جبران این افت میگرددو ایراد اساسی که در فن مشعلها و یا كمپرسورها بوجود میا ید مقدار هوای طراحی شده است كه بشدت كاهش یافته و این كاهش هوا موجب بالا رفتن دمای شعله و یا دود شده وتولید گازهای NOX میگردد که به محیط زیست اسیب میرساند.
در این مورد بحثهای فراوانی پیش میاید که در جای خود بدان پرداخته خواهد شد .
مثلاً چرا از ابتدا راندمان را بالا نمی بریم ؟كه مجبور بشویم از ضایعات حرارت استفاده كنیم .
واقعیت این است كه در بسیاری از پروسه های عملی امكان بالا بردن مستقیم راندمان وجود ندارد .برای بالا بردن راندمان یك نیروگاه بخار بشكل ذیل عمل می شود .
1- افزایش دمای بخار ورودی توربین .
2- كاهش دمای آب ورودی پمپ .
حال اگر فرض كنیم تمامی تجهیزات نیروگاه شامل دیگ بخار – توربین – پمپ كندانسور با راندمان 100 % كار كنند راندمان ایده آل این نیروگاه برابر با :
( دمای بخار به كلوین ) / ( دمای آب به كلوین- دمای بخار به كلوین) = μ

بالاترین دمایی كه بخار را می توان افزایش داد 370 درجه سانتی گراد و یا 643 = 370 + 273 درجه كلوین و كمترین دمایی كه اقتصادی باشد دمای محیط می باشد . اگر در زمستان دمای کندانسور را تا 7 درجه سانتی گراد و یا 280 = 7 + 273 درجه كلوین پایین اورده شود بالاترین راندمان این نیروگاه در صورت داشتن راندمان 100% تك تك اجزای آن برابر با :

f2 <strong><span style=”font-family:bnazanin; font-size: 16pt;”>CHP</span></strong>

رسیدن به راندمان ایده آل نیاز به پمپی دارد كه 210 آتمسفر كار كندیا فلزی که در دمای بالا و فشار بالایی را تحمل نماید كه بسیار گران خواهد شد.پس در جاهایی که محدودیت قیمت و راندمان داریم راه دیگری باید انتخاب کنیم یکی از این راهها CHP میباشد .

تعريـف CHP :

به زبان ساده كنار آمدن با طبیعت و تلفیق استفاده از حرارت و قدرت در یك سیستم حرارتی را CHP می گوییم و برای هر فضا و مكان نحوه استفاده خاصی را می طلبد كه طراح باید آنرا ببیند .
با استفاده از تجربیات عینی ، مثالهای ملموسی برای طراحی بیان میشود :
1- استفاده از حرارت اگزوز بویلر جهت مجتمع های مسكونی :
الف ) دیگ بخار : از دود دیگ بخار می توان آبگرم مصرفی مجتمع و در تابستان آبگرم آبزوربشن را تامین نمود و یا در زمستان جهت آب كردن برف پشت بام استفاده كرد .
ب ) بویلر آبگرم : جهت آب كردن برف در زمستان و تامین قسمت اعظم آبگرم مصرفی مجتمع با قراردادن یك منبع ذخیره بزرگتر وتامین هوای گرم گلخانه مجتمع و حتی تولید بخار برای سونای یك مجتمع .
2- دیگ بخار صنعتی
الف ) با ظرفیت كمتر از 5 تن
تهیه آبگرم صنعتی و بهداشتی
تهیه هوای گرم تمیز برای گرم كردن محیط
پیش گرم کردن (اکونومایزر) آب ورودی دستگاه

ب ) با ظرفیت بیش از 5 تن
استفاده مشابه ردیفهای (1 ) به علاوه ایجاد یك بویلر آبگرم
افزایش دمای هوای ورودی بویلر

ج ) دیگ روغن داغ
استفاده جهت گرمایش محیط
در تابستان جهت خنك كاری امور اداری
ایجاد یك دیگ بخار كوچك
تولید هوای گرم برای مصارف خاص

د ) كوره هوای گرم
خـروجی های كــوره های هوای گــرم معمولاً دارای دمای بـالایی میبـاشند . زیرا در این دستـگاهها و دستگاههـای
روغنداغ به دلیل اینكه سیال عامل در دماهای بالایی مورد استفاده قرارمیگیرند به تبع دمای اگزوز نیز بالا خواهد بود
كه بشرح ذیل مورد بهره برداری قرار میگیرد .
استفاده جهت گرمایش محیط
در تابستان جهت خنك كاری امور اداری و جاهای مورد نیاز
تهیه آبگرم مصرفی كارخانه
تهیه بخار برای مصارف خاص (مثلاً اتو بخار )
تولید هوای گرم با دمای پایین جهت خشك كنها و …
پیش گرم كردن آب ورودی دیگهای بخار در صورت وجود
ایجاد آب شیرین كن برای مناطقی كه آب بهداشتی ندارند
كارخانجات غذایی برای خشك كردن مواد اولیه می توانند استفاده كنند .

نيروگـــاه بـــرق

بحث اصلی CHP بیشتر جهت نیروگاههای برق میباشد.. زیرا اخیراً ساخت نیروگاههای كوچك تا 25 مگاوات بسیار رواج پیدا كرده و دولت حاضر به خرید برق مازاد تولیدی این كارخانجات میباشد . اگر از انرژی هدر رفته این نیروگاهها استفاده نشوداین نیروگاهها غیر اقتصادی میشوند . در حال حاضر روشهایی که میتوان از انرژی ضایعاتی این نیروگاهها استفاده کرده از اهمیت زیادی برخوردار میباشند بنابراین لازم است تولید کننده برق پراکنده از انحاء موارد استفاده آگاه گردد.

نیروگاههای كوچك برق به 4 صورت اصلی هستند :
۱- توربین بخار
۲- توربین گاز
۳- موتور احتراق داخلی
۴- ترکیبی از توربین بخار و گاز
توربین بخار:
ابتدا آب با فشار زیاد به دیگ بخار پمپاز میگردد .در دیگ بخار اب تبخیر شده و دمای بخار به دمای بالاتر از دمای اشباع برده شده و سوپر هیت تولید میشود .بخارخشک حاصل وارد توربین شده و توسط ان محور یک ژنراتور برق به چرخش درآمده برق تولید میکند خروجی بخار توربین سپس وارد کندانسور شده و تقطیر میگرددو دوباره وارد سیکل پمپ میشود. در این نیروگاهها بهتر است از توربین های BACK PRESSUR استفاده کرد زیرا خروجی بخار این توربینها دارای فشار بوده و میتوانند یک کارخانه ای که به بخار فشار پایین نیاز دارد فرستاده شده و سپس خروجی تله بخار ها را جمع آوری و به پمپ برگردانده شود. این مبحث نکات بسیار ریز ودرشت داشته که در یک کتاب میتوان آنرا جمع آوری کرد.
توربین گاز:
توربین گاز همانند موتور یک هواپیمای جت میباشد. هوا ابتدا توسط کمپرسور تحت فشار واقع شده به داخل اتاق احتراق هدایت میشود گاز و یا سوخت وارد این اتاق شده با هواسوخته و گازهای داغ تولید میشود از انجا وارد یک توربین گاز شده و پره های انرا به حرکت در میاورد و وقتی از توربین خارج میشود دمایی حدود 600 الی 800 درجه سانتیگراد دارد .این هوای داغ بسیار پر انرژی و از مزایای آن کم بودن نسبت گاز دی اکسید کربن به اکسیزن میباشد و میتوان گفت گاز داغ اما پاک میباشد .
از معایب این نوع نیروگاه ها نیاز به گاز طبیعی بصورت فشرده ( كمپرس شده ) میباشد .

سیکل ترکیبی :
اگر گازهای خروجی توربین وارد مبدلی شود که بخار سوپر هیت تولید میکند و بخار سوپر هیت وارد توربین بخار گردد در آنصورت نیروگاه سیکل ترکیبی خواهد بود .

نیروگاه موتور درون سوز :
این نوع نیرو گاهها را میتوان اولین نیروگاه پراکنده نامید ، یک موتور احتراق داخلی با سوخت بنزین یا گازوییل و اخیرا گاز طبیعی محور یک ژنراتور را به گردش در آورده و برق تولید میکند. در دو نقطه از انرژی هدر رفته این موتور ها میتوان استفاده کرد اول استفاده از گرمای روغن موتور که توسط سیال آب گرفته میشود و دیگری استفاده از گازهای حاصل احتراق آن که دارای دمایی حدود 400 الی 600 درجه سانتیگراد میباشد .نکته مهم در موتور های احتراقی با گاز طبیعی در داغتر بودن دمای خروجی گازها نسبت به گازوییل میباشد .
راندمان این نیروگاهها عموما 30 الی 40 درصد میباشد.یعنی بازای هر 100 کیلو و یا متر مکعب 30 الی 40 % ان انرژی مفید بوده و الباقی به هدر میرود. در استفاده از انرژی هدر رفته هر کدام از این نیروگاهها روشهای مختلفی وجود دارد .
برای روشن شدن و درک ساده تر این انرژی به بیان چند مثال میپردازیم .
۱- هر متر مکعب گاز طبیعی 8500 الی 9500 کیلو کالری گرما تولید میکند.
۲- یک بخاری گاز سوز خانگی 0.8 تا 1.2 متر مکعب در ساعت گاز میسوزاند.
۳- بطور متوسط هر بخاری گازسوز 10 کیلو وات انرژی مصرف میکند.
۴- میانگین مصرف آبگرم یکنفر در شبانه روز معادل سوختن 2/0متر مکعب سوخت میباشد .
۵- میانگین تعداد افراد هر خانواده ایرانی 5 نفر میباشد .
۶- مصرف متوسط گاز جهت تهیه ابگرم بهداشتی در ایران یک متر مکعب بازای هر خانواده است.
۷- هرده مترمربع از یک منزل مسکونی در زمستان از درمناطق سردسیر 15/0 متر مکعب گاز در ساعت نیاز دارد.
۸- هر 1000 کیلو وات ( یک مگا وات ) برق تولیدی نیروگاهها 250 الی 320 متر مکعب گاز مصرف میکند.
۹- هر 10 کیلووات برق 3 متر مکعب گاز نیاز دارد 1متر مکعب آن تبدیل به برق مفید شده و دو متر مکعب هدر میرود.
۱۰- بسادگی میتوان از 2 متر مکعب گاز هدر رفته 5/1متر مکعب را بازیافت کرد.
۱۱- از قدرت هدر رفته یک نیروگاه یک مگاواتی گرمایش ساختمان و مصرف ابگرم 150 خانواده را میتوان تامین کرد.
۱۲- هوای خنک (ایر کاندیشن) 100 آپارتمان را در مناطق گرمسیر را تامین میکند.

موارد فوق در خانواده میباشد و در اشل صنعتی :

از انرزی هدر رفته یک نیروگاه برق یک مگاواتی میتوان :

۱- 2200 لیتر در ساعت اب مقطر از آب دریا تولید میشود .
۲- یک کارخانه تولید رب گوجه فرنگی با ظرفیت 5/0 تن در ساعت كار میكند .
۳- یک کارخانه متوسط پخت چوب خشک راه اندازی میشود.
۴- یک دیگ بخار 2 تن بدست آورد.
۵- یک دیگ آبداغ به قدرت 1400000 کیلو کالری بر ساعت راه اندازی کرد.
۶- کارخانه شیر پاستوریزه به ظرفیت 20 تن شیر در روز راه انداخت.
۷- CO2 تولیدی یک نیروگاه موتور درون سوزگاز دو کارخانه بزرگ نوشابه سازی را تامین میکند.
۸- خروجی گاز یک نیروگاه یک مگاواتی گازی یک کارخانه بزرگ خشک کن میوه و سبزیجات راه اندازی کرد.

جهت استعلام قیمت CHP اینجا را کلیک کنید

بستن منو