دانلود پایان نامه : تولید همزمان برق، حرارت و سرما CHP & CCHP

دانلود پایان نامه : تولید همزمان برق، حرارت و سرما CHP & CCHP

تعداد صفحات: 54

فرمت فایل: word

دسته بندی: -

قیمت: 5200 تومان

تعداد نمایش: 1188 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: 20 فوریه 2016

به روز رسانی در: 28 دسامبر 2017

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

5200 تومان – خرید

دانلود پایان نامه : تولید همزمان برق، حرارت و سرما CHP & CCHP

 

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 از

بازدهی 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

.

.

.

 

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 سیستم

های تولید همزمان گذاشت .

.

.

.

 

موتور دیزل / ژنراتور های اضطراری (Standby Generator):

دو نوع مصرف عمدۀ موتور دیزل((CIعبارت است از ماشین های سنگین جاده ای و مولدهای برق

اضطراری که در هر دو سوخت آن گازوئیل است . یکی از راه های تهیه CHP برای یک واحد،تبدیل

مولد برق اضطراری موجود به سیستم  CHPاست،که در این  صورت هزینۀ سرمایه گذاری کمتری بر

مصرف کننده تحمیل می شود. اگرچه غالباً محرک این ژنراتورها نیز از نوع موتورهای صنعتی است ،

اما در موفقیت آمیز بودن این تبدیل در دراز مدت  شبهاتی وجود دارد. عموما  CHPبدست آمده،از

میزان نیاز آن واحد بزرگتر است که هم از نظر راندمان و هم  از نظر اقتصادی اصلاً موجه نیست و

نيز هزينه تعمير ونگهداری در مقایسه با نمونه های مشابه بیشتراست . از لحاظ عملکرد نیز نسبت

حرارت به توان الکتریکی H/P)) موتورهای دیزل کمتر از موتورهای جرقه ای با سوخت گاز طبیعی

می باشد . [3,4]

موتور گازی (Gas Engine) :

موتورگازی مانند موتور خودرو از انواع احتراق جرقه ای(Spark Ignition)است و با سوخت گاز

طبیعی یا گاز مایع کارمی کند. به عبارت دیگر مکانیزم عملکرد این موتور همانند موتور خودرو

است،اما ساختمان آن برای استفاده در سیستم های CHP بسیارکوچک (MINI CHP ) در اندازه هاي

كمتر از    6Kwتخصصي شده است . موتور گازي تك سيلندر است و توانایی کار در مدت زمان زیاد

را دارد . امروزه این موتور از موتور های موفق و مناسب  در سيستم هاي Mini CHP  محسوب می

شود و نمونه های تجاری آن با قیمت مناسب عرضه شده است . اما از طرف دیگر اندازه بزرگ موتور

و تولید صدای زیاد آن که برای واحدهای مسکونی نا مناسب است،به همرا ه هزینه تعمیر و نگهداری

نسبتاً بالای آن از عیوب قابل ذکر موتور گازی است[4].

موتور استرلینگ (Stirling Engine) :

موتور استرلینگ یک نوع موتور حرارتی است که بر خلاف موتور هایی که تا کنون نام برده شد،از

انواع برون سوزاست . گرچه امروزه موتور استرلینگ از موتورهای پر کاربرد محسوب نمی شود،اما

توانایی آن را دارد که از بازده ی بیشتری  نسبت به موتور های دیزل برخوردار باشد . مهمترین ویژگی

های این موتور عبارتند از :

– امکان استفاده از سوخت های متنوع از جمله بیوگاز

– آلایندگی کم

– نیاز اندک به تعمیر و نگهداری

– تولید صدای کم در هنگام کار

با این حال دو نقطه ضعف بسیار مهم در موتور استرلینگ وجود دارد که از گسترش آن  در بازار

مصرف ممانعت می کند. اول آن که این نوع موتورها قبل از راه اندازی و تولید قدرت مفید،نیاز به

زمان برای گرم شدن دارند . مورد دوم عدم توانایی انطباق سریع موتور با  تغییرات بار است. امروزه

کاربرد جدیدی که برای موتور استرلینگ پیشنهاد شده است،سیستم های CHP كه در اندازه هاي كمتر

ازKw 100 قابل استفاده مي باشند . در این میان نصب موتور استرلینگ در سیستم های Mini CHP  

با موفقيت بيشتري همراه بوده است و نمونه های تجاری آن نیز در بازار مصرف عرضه شده است.

راندمان الکتریکی بدست آمده از موتورهای سیلندر پیستونی30-40% است ( و براي موتورهاي

استرلينگ 25-29% است) که در میان سایر انواع محرک ها بیشترین می باشد و نسبت توان حرارتی

به توان الکتریکی H/P)) 1/1 و2/1 دارد . در اين نوع سيستم هاي CHP تا 90 % اتلاف حرارتی

موتور به صورت آب داغ یا بخار کم فشار قابل بازیافت است .

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک مصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد .

پاسخ دهید