تولید همزمان برق، حرارت و سرما CHP & CCHP

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی
رشته تحصیلی:مهندسی شیمی – طراحی فرایندهای صنایع نفت
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:54
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

چکیده

چکیده 1
تولید همزمان برق و حرارت (CHP) 4
Large scale CHP-small scale CHP-mini scale CHP 8
موارد کاربرد تولید مشترک برق و حرارت : 10
تولید مشترک برق و حرارت در مقیاس کوچک (Mini CHP) : 13
فواید تولید همزمان برق و حرارت : 15
موتور های رفت و برگشتی (Reciprocating Engines): 22
موتور دیزل / ژنراتور های اضطراری (Standby Generator): 24
موتور گازی (Gas Engine) : 25
موتور استرلینگ (Stirling Engine) : 25
ژنراتور ها (Generators) : 28
تولید همزمان برق ،حرارت و سرما (CCHP) در ساختمان های مسکونی : 30
جریان انرژی در سیستم های CCHP : 31
Eequipment الکتریسته مصرف شده توسط تجهیزات الکتریکی 31
(Following the Electric Load) : 32
(Following the Thermal Load) : 32
استراتژی آزاد برای تایین ظرفیت بهینه در CCHP : 33
بررسی و مقایسه سیستم های CHP,CCHP,GHP : 33
بررسی سیستم CCHP (Combined Cooling & Heating & Power) : 34
مشخصات فني و اقتصادي سيستم : 36
منابع و مراجع: 51

چکیده
معرفی فناوری های تولید همزمان برق و حرارت درسه دهه اخيرپس ازافزايش عمده بهاي سوخت،اهميت بحث سوخت جايگزين ، افزايش كارآيي انرژي و کاهش آلودگی زيست محيطي، تمايل به استفاده ازفنآوريهاي جديد ازجمله توليد همزمان برق وحرارت CHP(combined heat and power) افزایش یافته است. در روشهاي معمول براي تامين نیازهای الكتريكي وحرارتي، الكتريسته ازشبكه توزيع سراسري وحرارت بوسيله سوزاندن سوخت در بویلر ها و تجهيزات گرمازا به روش توليد جداگانه تامين ميگردد . دراين روش انرژي قابل توجهي به گونه اي متفاوت از طريق گازهاي داغ خروجي دودكش ، برجهاي خنك كن ، كندانسورها ، خنك كننده ها در موتورهاي احتراق داخلي و همچنين تلفات توزيع وانتقال الكتريسيته درشبكه سراسري به هدر می رود، كه بيشتر اين حرارت قابل بازيافت است ومي تواند در تامین انرژي حرارتي مورد استفاده قرارگيرد .
ازطرفي الكتريسيته توليدي به اين روش به صورت متمركز (نیروگاهی) بوده و تلفات انرژي زیادی را در بر دارد . درمقابل اين سيستم هاي متمركز ، روش هاي توليد غير متمركز و مستقل با استفاده از فناوری CHP با ترکیبی از تولید همزمان برق و حرارت قرار دارد . از لحاظ ترموديناميكي اين روش به معنی تولید همزمان دو شكل معمول انرژي يعني الكتريكي وحرارتي ، با استفاده از يك منبع انرژي اولیه می باشد . انرژي گرمائي از بازيافت تلفات حرارتي اين مولدهاي مستقل بدست مي آید و اين حرارت در بخش هاي مختلف صنعتي ، تجاري و مسكوني به كار گرفته مي شود از طرفي الکتریسیته توليدي توسط اين فنآوري به صورت محلي و مستقل و غير متمركز بوده كه اين دو ويژگي در کنار
یکدیگر كارآيي مولدهاي توليد برق را به ميزان قابل توجهي افزايش مي دهد . كارآيي سيستم هاي معمول به روش متمركز درحدود 27 تا 55 درصد مي باشد كه بيشترين كارآيي مربوط به نيروگاه هاي سيكل تركيبي مي باشد در حاليكه با بهره گيري از فنآوري توليد همزمان برق وحرارت بصورت مستقل، كارآيي انرژي اين مولدها به حدود 90 درصد نيز خواهد رسيد ، تا آنجا كه دولت هاي اروپائي ، امريكا وحتي در كشورهاي آسيائي نظير ژاپن سياست ها و قوانيني را براي ترغيب به استفاده از سيستم هاي توليد همزمان برق وحرارت وضع نموده اند . از مزاياي سيستم هاي توليد همزمان مي توان به حركت به سوي خصوصي سازي و توليد غير متمركز و مستقل برق و حرارت ، جلوگيري از تلفات توزيع وانتقال در شبكه سراسري ، افزايش كارآيي تبديل انرژي و استفاده از آن ، كاهش مصرف سوخت و افزايش رقابت در توليد برق وتوان نيروگاهي و كاهش آلاينده هاي زيست محيطي بخصوص دي اكسيد كربن و گازهاي گلخانه ائي اشاره نمود . CHP متشکل از یک محرک اولیه است که انرژی شیمیایی سوخت را آزاد نموده و به توان مکانیکی در محور خروجی تبدیل می کند. در این موارد، محور محرک با یک ژنراتور کوپل شده و توان الکتریکی تولید می شود. از طرف دیگر حداکثر راندمان موجود برای محرک اولیه دستگاه و مولد کمتر از 50% است و این به معنی اتلاف بیش از نیمی از انرژی سوخت به صورت حرارت می باشد.در این نوع سیستم منابع اتلاف این حرارت که عبارتند از گازهای خروجی از محرک اولیه، سیکل خنک کن وروغن روغنکاری ، شناسایی شده و با قرار دادن مبدل های حرارتی ، گرمای اتلافی به شکل حرارت با دمای بالا (حرارت قابل استفاده) بازیافت می شود. با فراهم شدن امکان استحصال حرارت اتلافی در سیستم تولید مشترک برق و حرارت خصوصیات منحصر به فرد این سیستم به دست می آید. بدین صورت از توان الکتریکی حاصل از محرک اولیه برق مورد نیاز واحد تامین می شود و از حرارت بازیافت شده برای گرمایش و حتی سرمایش (در چیلر های جذبی ) مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از این فن آوری راندمان تولید بسیار بالا میرود و علاوه بر آن می توان با فروش برق تولیدی مازاد کسب درامد نیز حاصل گردد. از مهمترين اين محرک های اولیه مي توان به توربين هاي گاز ،موتورها يپيستوني ،پیل های سوختی و ميكروتوربين ها اشاره کرد. توربين هاي گاز قابليت اطمينان بالا ، حرارت قابل استفاده با انرژي بالا ،هزينه سرمايه گذاري نسبتاً كم براي توليد واحد توان خروجي مي باشند . توربين هاي گاز می توانند در بارهاي كم به طوردائم كاركنند دراين سيستم ها امكان استفاده از سوخت های مختلف وجود دارد و حتي ممكن است يك واحد با چند سوخت كار كند اما در صورتي كه واحد گازسوز باشد لازم است فشار گاز مورد استفاده بالا باشد . از ديگر معايب اين سيستم ها محدود بودن ظرفيت توليدي آنها و امكان نياز به دوره هاي تعميرات اساسي طولاني مي باشد.
در موتورهای پیستونی مقداري از حرارت توليد شده در احتراق سوخت را به حركت مكانيكي تبديل و با استفاده از يك ژنراتور توان الكتريكي توليد مي گردد . همچنين اين موتورها داراي مزيت هايي از قبيل امكان كار با گازهاي فشار پايين و عمل كردن يك واحد با چند نوع سوخت مي باشند .
پیل سوختی یک مبدل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریسیته است. این تبدیل مستقیم بوده و بنابراین ازبازدهی بالایی برخوردار است. در واقع می توان گفت که در این تبدیل از عمل عکس الکترولیز آب استفاده می گردد. یعنی از واکنش بین هیدروژن و اکسیژن، آب، حرارت و الکتریسیته تولید می گردد.
هر سلول در پیلهای سوختی از سه جزء آنُد، کاتُد و الکترولیت تشکیل شده است .[1],[2] تولید همزمان برق و حرارت (CHP) ابتدای قرن بیستم تولید قدرت الکتریکی در طفولیت خود بوده و بیشتر واحد های صنعتی تمام قدرت الکتریکی مورد نیاز را خود تولید کرده و غالباً قدرت تولیدی مازاد را به واحد های همجوار نیز ارائه می کردند . این واحد های صنعتی در واقع اولین تولید کنندگان همزمان بوده اند . عمده ی محرک های اولیه در آنزمان موتور های بخاری رفت و برگشتی بوده وبخار خروجی با فشار پائین برای کاربرد های گرمایش استفاده می شد . بین سال های اولیه دهه 20 تا 70 صنعت برق رشد سریعی پیدا کرد ، همزمان با این رشد سریع یک کاهش عمومی در هزینه های تولید نیروی برق به وجود آمد . در خلال این مدت اغلب صنایع ، تولید توان الکتریکی خود را به دلایل زیر فراموش کردند:
– نیروگاه ها نرخ های برق تولیدی خود را کاهش دادند .
– قوانین مالیات بر درآمد به جای حمایت از سرمایه گذاری در امر فوق به نفع هزینه های خریداران برق بود .
– هزینه های مربوط به دستمزد ها افزایش یافت .
– صنایع علاقه مند بودند تا به تولیدات توجه داشته باشند تا این که به مسائل جنبی مثل تولید قدرت الکتریکی بپردازند .

تخمین های مربوط به تولید انرژی الکتریکی همزمان نشان داد که طی سال های 1954 تا 1976 تولید برق مشترک صنعتی آمریکا از 25% به 5% در کل تولید برق رسید . طی دهه 60 و 70 صنعت گاز طبیعی تعریف جدید ” انرژی کل “ را از مفهوم تولیدهمزمان ارائه کرد . این تلاش به دلیل ضعف های نسبی اقتصادی ( مثل ارزانی نسبی برق وگرانی سوخت ها) و نبود قوانین دولتی برای هماهنگی و ارتباط بهتر با نیروگاه های بزرگ خیلی موفق نبود . در اواخر سال 1973 و مجددا در سال 1979 آمریکا بحران های عمده ای را در خصوص انرژی تجربه کرد که عمدتاً ناشی از کاهش نفت وارداتی بود بین سال های 1973 و 1983 قیمت های سوخت و قدرت الکتریکی 5 برابر شد . در آن زمان تمام صنایع خریدار قدرت الکتریکی ، بررسي هایی را در رابطه با صرفه جوئی های اقتصادی ناشی از تولید همزمان آغاز کردند . از طرفی این بررسی ها با قوانین دولتی که در جهت کم کردن و یا برداشتن موانع در سر راه تولید مشترک بوجود آمد همزمان گردید . در سال 1978 دولت آمریکا قانون انرژی ملی را تصویب کرد (National Energy Act)(NEA) ، که چندین قانون مهم را در بر داشت . قانون انرژی ملی در واقع قانون مصرف سوخت ، قانون سیاست گاز طبیعی و سیاست های قانونی نیروگاه ها (Public Utility Regulatory Policies Act)(PURPA) را شامل می شد . هر یک از قوانین فوق تأثیر مستقیمی بر تولید مشترک داشت و قانون PURPA سیستم های تولید همزمان برق وحرارت را بدین صورت تعریف کرد که شامل نیروگاه هائی باشد که درصد مشخصی از انرژی ورودی را به صورت انرژی حرارتی مفید خروجی (علاوه بر خروجی انرژی الکتریکی یا مکانیکی ) تأمین کنند . دیگر قوانین تصویب شده در اواخر دهۀ 1950 تا ابتدای سال 1995 ، به نصب سیستم های تولید مشترک کمک کرد . به خصوص ، قانون دولتی مربوط به مدیریت کیفیت آب و هوا تأثیر زیادی بر نصب سیستمهای تولید همزمان گذاشت . برای مدیریت آلودگی هوا ، قانون اصلی عبارتست از قانون کیفیت هوا سال 1967 که سال های 1970 ، 1977 و 1990 اصلاحیه هائی به آن افزوده گردید . اساس اولیه در مورد مدیریت آلودگی آب ، قانون کنترل آلودگی آب مربوط به سال 1956 می باشد که در سال 1965 با قانون کیفیت آب اصلاح شد و در سال 1972 با اصلاحیه های قانون کنترل آلودگی آب و در سال 1977 با قانون آب تمیز اصلاح گردید . این قوانین و دیگر موارد و تأثیرات آن ها در گسترش پروژه های تولید همزمان کاملاً مؤثر بود . با شروع قرن بیست و یکم ، تولید همزمان رشد فزاینده ای را تجربه خواهد کرد ، چرا که صرفه جوئی انرژی و مالی را به همراه دارد . تکنولوژی های جدید قابل استفاده و قوانین و مقررات جدید وضع خواهد شد . معمولاً برق مورد نیاز واحدها ی صنعتی، ساختمان های تجاری وساختمان های مسکونی از نیروگاه های عمده کشورتأمین می شود. در حالیکه نیازحرارتی تمام آنها در همان محل تولید می گردد. اما روش دیگری که از دیرباز وجود داشته و امروزه توجه بیشتری را معطوف خود کرده،تولید مشترک برق و حرارت است که عبارتست از تولید همزمان برق،یا توان محوری و حرارت مفید توسط یک سیستم. سالها پیش این فناوری برای اولین بار در نیروگاههای سیکل بخار بکار رفته و از بخار استخراج شده ازسیکل برای مصارف گرمایشی کارخانه و واحدهای اطراف آن استفاده می شده است . این عمل گرچه کمی باعث کاهش راندمان نیروگاه بوده اما با تأمین حرارت مورد نیاز واحد از مصرف حجم زیادی سوخت جلوگیری می کرده است. خوشبختانه این ایده تنها به نیروگاه های بخار محدود نشد و در طی این سال ها، بویژه در سال های اخیر،فناوری تولید مشترک برق و حرارت ،که بهره وری بالایی را در مصرف انرژی بدنبال دارد، به سایرمولدهای تولید قدرت (مکانیکی یا الکتریکی ) گسترش داده شد . به عبارت دیگر امروزه می توان با پیشرفت های صورت گرفته ، هر سیستم مولد قدرتی با هر اندازه و کاربرد را به صورت یک واحد مشترک طراحی نمود. به این ترتیب علاوه بر تولید توان الکتریکی یا مکانیکی توسط دستگاه ، امکان استحصال حرارت اتلافی مولد یا موتور به صورت انرژی گرمایی قابل استفاده وجود دارد . سیستم های CHP غالباً برای تولید برق و حرارت بصورت همزمان طراحي مي نشود . یک محرک اولیه (موتوریا توربین ) انرژی شیمیایی سوخت را آزاد نموده و به توان مکانیکی در محور خروجی تبدیل می کند. دراین موارد ، محورمحرک با یک ژنراتور کوپل شده وتوان الکتریکی تولید می شود ، ازطرف دیگر،حد اکثر راندمان موجود برای محرک اولیه دستگاه و مولد کمتر از 50% است و این به معنی اتلاف بیش از نیمی از انرژی سوخت به صورت حرارت می باشد . دراین نوع سیستم ، منابع اتلاف این حرارت که عبارتند از گازهای خروجی ازمحرک اولیه ، سیکل خنک کن و روغن روغنکاری ، شناسایی شده وبا قراردادن مبدلهای حرارتی ، گرمای اتلافی به شکل حرارت با دمای بالا (حرارت قابل استفاده ) بازیافت می شود. با فراهم شدن امکان استحصال حرارت اتلافی در سیستم تولید مشترک برق و حرارت خصوصیات منحصر بفرد این سیستم بدست می آید .

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت