ایده هاایده های صنعتی

طرح احداث نیروگاه های گازی CHP

سفارش طرح توجیهی

مزایای استفاده از نیروگاههای کوچک و پراکنده (Generation Distributed)

نیروگاه های تولید پراکنده که در راستای توزیع تولید احداث می شوند، مزایای ذیل را برای سرمایه گذار خواهند داشت:

  • قابلیت فروش برق به شبکه و ایجاد درآمد
    با توجه به نیاز کشور به سرمایه گذاری در زمینه ی تولید پراکنده ی برق، مشوق های مالی متعددی توسط وزارت نیرو برای سرمایه گذاری در زمینه ی تولید پراکنده قرار داده شده است که تولید پراکنده ی برق و فروش انرژی الکتریکی به شبکه را به عنوان یک گزینه ی بسیار جذاب برای مجتمع های صنعتی تبدیل نموده است، این حمایت های وزارت نیرو عبارت است از:
    1. تامین هزینه های سوخت در قراردادهای تبدیل انرژی و خرید تضمینی انرژی الکتریکی،
    2. خرید تضمینی انرژی الکتریکی تولید شده و پرداخت 25 درصد از بهای انرژی به عنوان پیش پرداخت،
    3. بازگرداندن هزینه های انشعاب به مشتریان،
    4. حذف هزینه های دیماند از هزین ههای مشترکین.در عین حال اگر سرمایه گذار با درنظر گرفتن حاشیه های اطمینان تولید (ظرفیت 1.5 برابری نیروگاه نسبت به مصرف) اقدام به احداث نیروگاه نماید، می توان هزینه های سنگین انتقال انرژی الکتریکی و احداث پست را حذف نماید.
  • افزایش قابلیت اطمینان برای در دسترس بودن انرژی الکتریکی
    با تولید انرژی الکتریکی در محل و کاهش عوامل مؤثر مانند شبکه های انتقال و توزیع و نیروگا ههای بزرگ، خطای این عوامل کمتر به مشترک منتقل می گردد و مشترک از خاموشی های ناخواسته، حتی در حد یک چشمک زدن برق آزاد می شود .به این ترتیب با پشتوانه ی تولید دائم انرژی الکتریکی در محل، تداوم تامین انرژی الکتریکی تضمین میشود و مشترک می تواند از برقی با قابلیت اطمینان بالاتر و با کیفیت بهتر، بهره برداری نماید .ضمن آنکه شبکه ی برق همچنان به عنوان پشتوانه ی تولید انرژی الکتریکی حضور خواهد داشت.
    به این ترتیب هزینه های خرید مولدهای برق اضطراری مانند دیز ل ژنراتورها کاهش مییابد و نیز مصرف کننده می تواند با توجه به عدم بروز وقفه در برق مصرفی، از خرید تجهیزاتی مانند UPS خودداری نماید.
  • امکان بازیافت حرارت و تولید همزمان برق و حرارت
    در نیروگاه های کوچک، بازیافت حرارت و استفاده از آن در تولید آب گرم و با استفاده از چیلرهای جذبی، در تولید آب سرد امکان پذیر می گردد که این موضوع راندمان انرژی را تا 90 درصد افزایش می دهد .با توجه به دمای بالای هوای خروجی از اگزوز، همراه با هر کیلووات انرژی الکتریکی تولیدی حدود دو کیلو وات انرژی حرارتی برای مصارف گرمایشی و سرمایشی قابل بازیافت است و این خود هزینه ی سرمایه گذاری ونیز هزینه سوخت و نگهداری واحدهای سنتی تأسیسات حرارتی و تهویه مطبوع را کاهش میدهد.
  • کاهش سرمایه گذاری و مدیریت ریسک در مقایسه با نیروگاه های بزرگ
    بنابر اظهارات مدیرعامل شرکت مپنا، بزرگترین پیمانکار احداث نیروگاه های بزرگ در کشور، هزینه های احداث هر مگاوات نیروگاه، در حدود ششصد هزار یورو میباشد که معادل دلاری آن، در حدود هشتصد و پنجاه هزار دلار میباشد.
    این در شرایطی است که به دلیل بزرگ بودن ظرفیت تجهیزات و حساسیت کارکرد آنها، ریسک های سرمایه گذاری که به دلیل انتخاب نامناسب یا کارکرد غیربهینه یک توربین متوجه سرمایه گذار میشود، مقادیر قابل توجهی است .در حالی که در نیروگاه های زیر 25 مگاوات، این ریسک کاهش می یابد و با انتخاب بهینه ی تجهیزات و خریدهای مناسب، می توان هزینه های سرمایه گذاری را تا 60 درصد کاهش داد.

معرفی تکنولوژی توربین های گازی

از زمان تولد توربین های گازی امروزی در مقایسه با سایر تجهیزات تولید قدرت، زمان زیادی نمی گذرد .با این وجود امروزه این تجهیزات به عنوان سامانه های مهمی در امر تولید قدرت مکانیکی مطرح می باشند .از تولید انرژی برق گرفته تا پرواز هواپیماهای مافوق صوت همگی مرهون استفاده از این وسیله سودمند می باشند .
ظهور توربین های گازی باعث پیشرفت زیادی در رشته های مهندسی مکانیک، متالورژی و سایر علوم مربوطه گشته است .بطوری که پیدایش سوپرآلیاژهای پایه نیکل و تیتانیوم به خاطر استفاده آنها در ساخت پره های ثابت و متحرک توربین ها که دماهای بالایی در حدود 1500 درجه سانتیگراد و یا بیشتر را متحمل میشوند، از سرعت بیشتری برخوردار شد .به همین خاطر امروزه به تکنولوژی توربین های گازی تکنولوژی مادر گفته می شود و کشوری که بتواند توربین های گازی را طراحی کند و بسازد، هر چیز دیگری را هم می تواند تولید کند.

اجزای توربین های گازی

به طور کلی کلیه توربین های گازی از سه قسمت تشکیل می شوند:
  • کمپرسور
  • محفظه احتراق
  • توربین

که بنا به کاربرد، قسمت های دیگری نیز برای افزایش راندمان و کارایی به آنها اضافه می شود .نحوه کارکرد توربین های گازی بدین ترتیب است که کمپرسور در حال گردش با دور زیاد، هوای محیط را مکیده و فشار آن را به چندین برابر فشار محیط( حدود 10برابر ) می رساند، ضمن اینکه نسبتاً درجه حرارت آن نیز افزایش می یابد .هوای فشرده شده از کمپرسور خارج و به درون محفظه یا محفظه های احتراق هدایت می شوند .در داخل اتاق احتراق شعله دائمی برقرار است و سوخت(گاز، گازوئیل و یا بعضًا مازوت )نیز با فشار مناسبی به درون آن پاشیده می شود.سوخت به همراه هوای فشرده در مجاورت شعله، آتش میگیرد و گاز داغی با حجم زیاد که دمای آن به 1800 درجه سانتیگراد نیز می رسد، تولید می گردد .گاز حاصل که نتیجه یک احتراق کامل بدون تولید دوده است، به سبب محدودی تهای تکنولوژیکی مستقیمًا قابل ارسال به توربین نمیباشد و لازم است خنک گردد .این کار توسط هوای اضافی ورودی به اتاق احتراق، از طریق کمپرسور، انجام م یگیرد .گاز داغ مناسب از نظر درجه حرارت، وارد توربین شده و بخش اعظم انرژی خود را به صورت انرژی مکانیکی دورانی،
به توربین منتقل می کند و خود از طریق اگزوز خارج می گردد .
بخشی از انرژی دورانی حاصله از توربین به مصرف گرداندن کمپرسور ومابقی برای گردش ژنراتور به کار می رود .ژنراتوری که یا به صورت مستقیم و یا از طریق جعبه دنده با توربین هم محور و کوپله است، با میدان الکتریکی گردان خود، در استاتور، جریان الکتریسته با ولتاژ از پیش طراحی شده تولید میکند.

مقایسه تکنولوژی توربین های گازی با سایر تکنولوژی های تولید پراکنده

در تولید پراکنده و نیز سیستم های،CHP توربین ها حاکم بلامنازع نیروگاه های نصب شده می باشند .کما اینکه بنا بر آمار بانک اطلاعاتی CHPهای نصب شده در آمریکا، توربینه ای گازی، سیکل ترکیبی و توربین های بخار 98 درصد از ظرفیت توان CHP نصب شده در آمریکا را تشکیل می دهند و موتورهای گازی، تنها 2 درصد از این ظرفیت را تشکیل می دهند . کما اینکه درسرتاسر ایالات متحده آمریکا، تعداد نیروگاه هایی که بالاتر از 10 مگاوات توان دارند و مولد آنها موتورهای گازی است، عدد ، در مقابل صدها نیروگاه توربین گازی، بخار و سیکل ترکیبی است.

مقایسه سهم مولدهایCHPنصب شده در آمریکا
شکل 1: مقایسه سهم مولدهای CHP نصب شده در آمریکا حوزه ی مولدهای کمتر از یک مگاوات تنها حوزه ای از بازار است که موتورهای گازی، حضور موثر داشته اند که به نظر می رسد با رشد تکنولوژی میکروتوربین ها و روند شتابانی که هم اکنون دارند، به زودی میکروتوربین ها در این حوزه از بازار تولید پراکنده و CHP نیز، سهم قابل توجهی بگیرند.

نیروگاه chp

راندمان توربین های گازی در صورت استفاده به صورت سیستم های 70CHP تا 90 درصد است، بنابر تعریف وزارت نیرو از بازده الکتریکی موثر، این بازده در سیستم های50CHP تا 70 درصد خواهد بود .با استفاده از توربین های بخار و ایجاد نیروگاه های سیکل ترکیبی، بازده الکتریکی خالص 42 تا 52 درصد و بازدهی الکتریکی موثر در صورت استفاده از حرارت تولیدی، 50 تا 70 درصد خواهد بود، لازم به ذکر است امکان احداث نیروگا ههای سیکل ترکیبی از توان 5 مگاوات به بالا و سیستم های CHP از 200 کیلووات به بالا وجود دارد .

مزایای قابل توجه توربین ها به صورت خلاصه

  1. دوگانه سوز بودن توربین ها :توربین ها دوگانه سوز بوده و می توانند با سوخت های گازوییل و گاز، به تولید انرژی بپردازند .تغییر سوخت آنها از سوخت گاز به سوخت مایع به سهولت امکان پذیر است و در کارکرد آنها تاثیر اندکی به جای میگذارد .این در شرایطی است که موتورها یا پایه گاز سوز و یا پایه گازوییل سوز هستند و تغییر سوخت مصرفی، راندمان و میزان استهلاک آنها را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
  2. اعتمادپذیری بالا در کارکرد مداوم: توربین ها تجهیزاتی هستند که از ابتدا برای کارکرد مداوم و تولید مداوم برق درنظر گرفته شده اند، این در شرایطی است که موتورها از ابتدا بهترین عملکرد را در کارکردهای کوتاه مدت و با وقفه از خود نشان داد هاند .با توجه به آنکه تعداد قطعات موتورهای گازی و دیزل، تقریبًا پنج برابر تعداد قطعات توربین ها می باشد و در عین حال موتورهای گازی برای تداوم کارکرد، نیاز به عملکرد بهینه ی سیستم های جانبی آب و روغن نیز دارند، با توجه به این اصل کلی قابلیت اطمینان که هرچه تعداد قطعات و سیست مهای مورد نیاز جهت عملکرد صحیح، زیادتر باشد، قابلیت اطمینان عملکرد کاهش می یابد، موتورهای گازی قابلیت اطمینان پایین تری نسبت به توربین ها دارند و تجربیات جهانی نیز، این موضوع را تایید می کند .کما اینکه تنها ارایه دهنده ی موتوری که ادعای تامین مداوم بارپایه را به صورت 24 ساعت می نماید، شرکت Wartsila است که تمام ظرفیت مورد ادعای این شرکت، 1300 مگاوات در سراسر جهان است که چیزی کمتر از یک دهم درصد از ظرفیت نیروگاه های تولید پراکنده جهان با کار مداوم را به خود اختصاص می دهد .
  3. هزینه های تعمیر و نگهداری کمتر و زمان اورهال طولانی تر :در ارتباط با تعمیرات، تجربه نشان داده که توربین ها نیاز به تعمیرات بسیارکمی دارند .به صورت کلی توربین های گازی به دلیل آنکه دارای قطعات مکانیکی و متحرک کمتری نسبت به موتور ها هستند، دارای زمان اورهال طولانی تری نسبت به موتورها می باشند .آمارهای رسمی حاکی از آن است که هزینه ی تعمیر و نگهداری بر حسب کیلووات ساعت تولیدی، حداقل یک سوم موتورها می باشد، ضمن آنکه موتورها در دوره های 600 الی 1000 ساعته باید حتمًا بازبینی شوند.
  4. بهترین تطبیق برای ایجاد سیستم های تولید برق و حرارت(CHP) : با توجه به آلودگی کم توربین ها، سهم بالای اکسیژن در هوای خروجی و استفاده اندک از روغن، امکان استفاده از محصولات خروجی توربین در فرآیندهای صنعتی وجود دارد و می توان از این واحدها در سیستم های تولید مشترک قدرت و حرارت به صورت مناسب استفاده کرد .ضمن آنکه حرارت خروجی توربین های گازی به صورت متمرکز از اگزوز آن و در یک دمای بالا به دست می آید، این در شرایطی است که در موتورهای گازی، حرارت علاوه بر اگزوز باید از سیستم های خنک کاری آب و روغن نیز بازیافت شود که دمای بسیار پایینتری نسبت به حرارت خروجی از اگزوز دارد و باید برای استفاده از آن، تدبیر جداگانه ای اندیشیده شود .در عین حال امکان نصب سیستم به صورت CHP برای مجتمع های تجاری و مسکونی ( با استفاده از اگزوز توربین) وجود دارد .
  5. حجم و وزن کمتر :توربین های گازی کم حجم و سبک وزن میباشند که در نتیجه، فضای مورد نیاز آن درمجتمع های صنعتی، تجاری، اداری و مسکونی کاهش مییابد .در مقایسه با موتورهایی با توان مشابه، حجم و وزنی نزدیک به یک پنجم دارند که در بسیاری از فضا ها، می توان آنها را جانمایی نمود.
  6. اپراتوری ساده تر :راه اندازی و کاربری توربین ها پس از نصب، بسیار آسان می باشد .از آنجا که در توربین های گازی تنها در بیرینگ و چرخ دهنده های گیربکس، نیاز به استفاده از روغن است، برخلاف موتورها مصرف روغن بسیار اندک است (تا یک دهم موتورهای مشابه) . از سوی دیگر به دلیل خنک کاری به وسیل هی هوا و حذف رادیاتور، نیاز به پایش مداوم آب رادیاتور نیز از بین می رود .از سوی دیگر قطعات در معرض استهلاک توربین های گازی بسیار کمتر است که می توان به صورت دوره ای آنها را بازرسی و تعمیر نمود .تمام این موارد راهبری توربی نهای گازی را بسیار راحتتر از موتورهای گازی و دیزلی می نماید.
  7. اعتماد پذیری بسیار بالا در اولین استارت : اگر شرایط اولیه ی استارت زدن فراهم باشد، توربین های گازی اعتماد پذیری بسیار بالایی در اولین استارت دارند و با اولین استارت روشن می شوند، حال آنکه موتورها حتی در صورت فراهم بودن شرایط را ه اندازی، به خصوص در هوای سرد، به چندین بار تلاش برای راه اندازی نیاز دارند که این موضوع ممکن است تبعات غیرقابل جبرانی به ویژه برای بارهای اضطراری به وجود آورد .
  8. قابلیت بالا در پذیرش تغییرات بار :پس از فراهم شدن ولتاژ و فرکانس در خروجی ژنراتور، توربین های یک محوره این قابلیت را دارند که تا 100 درصد بار نامی خود را در یک مرحله بپذیرند .در حالی که موتورهای با توان مشابه تا 75 درصد توان نامی خود را می توانند به یکباره بپذیرند و باقیمانده ی توان باید به تدریج بر روی موتور گذاشته شود تا موتور فرصت گرم شدن داشته باشد .در مورد موتورهایی با سوخت گاز، شرایط به مراتب بدتر است. بنابراین در مقایسه برای پشتیبانی غیرمنتظره ی بارها، توان بالاتری از موتورها مورد نیاز میباشد که بتوانند تغییرات یکباره ی بارها را پشتیبانی نماید و این به معنای بالا رفتن هزینه های سرمایه گذاری است .این در شرایطی است که توربین های گازی می توانند به صورت مداوم از صفر تا صد درصد بار نامی خود را بدون آسیب دیدن، افزایش میزان. ( تعمیرات، کاهش عمر و یا افزایش دود خروجی بپذیرند) .
  9. قابلیت پشتیبانی بارهای متغیر و بزرگ :بسیاری از واحدهای صنعتی بارهای متغیر و ضرب های دارند که به یکباره تا حد چند مگاوات توان مصرفی وارد مدار می شود .کارخانه های فولاد، پتروشیمی و صنایع سنگین فلزی از مصادیق بارز این نوع از واحدهای صنعتی میباشند .در این کارخانه ها با بروز اولین شوک بار به موتورها، موتورهای کوچک به دلیل امکان پذیر نبودن تطبیق با بار، از حالت پارالل خارج شده و به دنبال آن، سایر موتورها نیز به صورت متوالی از مدار خارج می شوند .این در شرایطی است که هم سرعت پاسخ توربین های گازی بالاتر است و هم تامین توربین های گازی با توان بالا که تغییرات یکباره ی توان را یک توربین به تنهایی تحمل نماید، به سهولت و با هزینه های بسیار کمتر امکان پذیر است .بنابراین استفاده از توربین احتمال خروج واحدهای پارالل را به صفر می رساند.
  10. قابلیت کنترل دقیق ولتاژ و فرکانس :سرعت بالای گردش روتور و اینرسی قابل توجهی که محور توربین دارد، موجب می شود که قابلیت Fly Wheel در این محور افزایش یابد و انرژی پتانسیل ذخیره شده موجب میشود که با نوسانات بار، سرعت همچنان ثابت بماند .علاوه بر این موضوع، احتراق پیوست های که در محفظه ی احتراق رخ می دهد، موجب میشود که فاصله ی زمانی بسیار اندکی مابین تغییرات بار و تغییر سوخت ورودی وجود داشته باشد که تغییر بالادرنگ توان خروجی را ایجاد میکند .این موارد به کنترل پایدار فرکانس در خروجی منجر می شود که البته این موضوع به رگولاتور ولتاژ، قابلیت تثبیت ولتاژ خروجی را نیز می دهد .به این ترتیب رگولاتور ولتاژ میتواند یک ولتاژ تثبیت شده در خروجی ایجاد نماید که نوسانات آن به کمترین حد برسد و زمان جبران افت ولتاژ، کمترین حد ممکن باشد درحالیکه موتورها پاسخ کندتری برای تغییرات بار دارند و به دلیل تغییرات قابل توجه، معمولا ً نم یتوان خروجی آنها را مستقیمًا برای کامپیوترها، تجهیزات الکترونیکی PLC ها و یا منابع تغذیه پشتیبان رادارها بدون استفاده از استابیلایزر ها استفاده نمود که هزینه های مضاعف دیگری تحمیل می کند.
  11. سهولت تست و بارگیری آزمایشی :مولد هایی که به عنوان پشتیبان استفاده می شوند، در فواصل زمانی(مثلا یک ماهه )باید برای حدود 10 دقیقه روشن شوند تا کارآیی آنها اثبات گردد .در توربین های گازی این موضوع می تواند بدون نیاز به یک بار مصرفی انجام پذیرد، حال آنکه در موتورها این بارگیری آزمایشی حتمًا باید همراه با یک بار مصرفی انجام شود .این موضوع احتمال آسیب دیدگی و نیز سوخت مصرفی موتورها را افزایش می دهد که منجر به کاهش کارآیی خواهد شد.
  12. قابلیت خنک شدن با هوا :موتورهای گازی و دیزلی بزرگ، نیاز به رادیاتور و آب برای خنک نمودن دارند که فضای قابل توجهی اشغال می نماید، این در شرایطی است که توربین های گازی به وسیله ی هوا خنک می شوند .علاوه بر این، وجود رادیاتور مشکلات جانبی مانند نیاز به آب بندی، استفاده از ضد یخ، مقابله با خوردگی لوله ها، رسوب زدایی و نیاز به تعمیر و نگهداری نیز به دنبال خود دارد که با حذف رادیاتور، این مشکلات نیز حذف می شود.
  13. آلودگی های اگزوز و آلایندگی زیست محیطی :فرآیند احتراق در توربین های گازی، فرآیندی مداوم است و اگر چه با 25 درصد هوای اضافی اتفاق می افتد، اما با اضافه شدن هوایی که برای خنک کاری بخش های داغ مورد نیاز است، هوای اضافه شده به سوخت، در حدود 300 درصد می باشد .بنابراین آلودگی اگزوز خروجی کاملا ً بدون ضرر و تنها دربرگیرنده ی مقادیر اندکی اکسید نیتروژن و مونوکسید کربن است که بسیار کمتر از موتورها میباشد . در CO ,THC NOx هیدروکربورها (برای چند نمونه از مولدها مقایسه شده است ).همانطورکه ملاحظه میشود میزان ذرات اشاره شده در محصولات خروجی میکروتوربین کمترین است.
    میزان آلاینده های تولیدی در واحدهای مختلف(PPM)
    جدول 1 : میزان آلاینده های تولیدی در واحدهای مختلف(PPM)
    میزان دود خروجی توربین های گازی در تمام سطوح بارگیری پایین است در حالی که در دیزل ها، میزان آلایندگی و دود تولیدی می تواند به میزان قابل توجهی با تغییرات بار و چکونگی تعمیرات تغییر نماید و در صورت تعمیر نامناسب، میزان این آلایندگی میتواند بسیار قابل توجه باشد .به ویژه در مورد کاربرد این تجهیزات در ساختمان، می تواند مشکلاتی مانند کمبود اکسیژن و یا بوی نامطبوع ایجاد نماید.
  14. هزینه های نصب و راه اندازی پایین :به دلیل وزن سبک (تا یک پنجم موتورهای با توان مشابه) و ارتعاشات اندکی که توربین گازی دارد، فونداسیون مورد نیاز و هزینه های زیرسازی بسیار کمتری نسبت به موتورها نیاز دارند .به عبارت دیگر می توان به سادگی توربین های گازی کوچک را بر روی یک سطح ساده و بدون بتون مسلح نصب نمود. در عین حال هزینه های جابه جایی و انتقال نیز به مراتب بسیار کمتر از موتورهای مشابه است .این در شرایطی است که موتورهای گازی به دلیل ارتعاشات قابل توجه و مداومی که با وزن بالای خود ایجاد م یکنند، به ویژه در صورت استفاده در ساختمان های مسکونی و تجاری، می توانند به فونداسیون ساختمان خسارت های جدی تحمیل نمایند.
  15. آلودگی صوتی و سروصدای تولید شده :از آنجا که قسمت اعظمی از صدای تولید شده توسط توربینها، فرکانس بالایی دارد، به سادگی و با هزینه ای اندک، می توان این سر و صدا را حذف نمود .درعین حال به دلیل ارتعاشات اندک، انتقال نویز به تجهیزات جانبی بسیار کم خواهد بود. این در شرایطی است که ایزوله نمودن صدای موتورها به دلیل آنکه صدای تولید شده، فرکانس پایینی دارد، سختتر و با هزینه ی بالاتر امکان پذیر است.
  16. قابلیت درآمدزایی و بازگرداندن سرمایه :توربین های گازی می توانند به صورت دائم کار فعالیت کنند و از طریق فروش انرژی الکتریکی، جبران هزینه های قبض برق مصرفی مشترک و کاهش زیان های ناشی از قطعی های برق، هزینه های صرف شده برای خود را برگردانند .این در شرایطی است که برای موتورهای دیزلی، به دلیل هزین ههای بالای سوخت، سختی نگهداری و هزینه های تعمیرات بالا، توجیه اقتصادی در کارکرد مداوم وجود ندارد.

معرفی نیروگاه های گازی، سیکل ترکیبی و CHP

این گروه در پیاد هسازی نیروگاه های کوچک گازی، سیکل ترکیبی و نیز سیستم های تولید همزمان برق و حرارت(CHP) تخصص دارد .این نیروگاه ها در توان های 1 الی 50 مگاوات احداث می شوند که در ادامه معرفی مختصری از سه سیستم به عمل می آید.

  1. نیروگاه های گازی
    در یک نیروگاه گازی تولید انرژی، توسط یک توربین ژنراتور گازی انجام می شود .توربین های گازی شامل یک کمپرسور با جریان خروجی محوری، یک محفظه احتراق و یک توربین که در هنگام حرکت از طریق شفت به یک ژنراتور متصل است، می باشد .درتوربین گاز، هوای ورودی توسط کمپرسور فشرده شده و سپس به سمت محفظه احتراق مشتعل با سوخت گاز یا گازوئیل هدایت میشود .گاز گرم متصاعد شده حاصل از سوختن به سمت توربین گازی میرود .انرژی حرارتی تبدیل به انرژی مکانیکی شده و پس از به چرخش درآوردن پره های توربین، ژنراتور و کمپرسور نیز به حرکت در می آیند .راندمان این نیروگاه ها مابین 30 الی 37 درصد می باشد .
    نیروگاه های گازی
    مزیت نیروگاه های گازی، سادگی بهره برداری و کارکرد می باشد .ضمن آنکه سرعت پاسخ این نیروگاه ها به تغییرات بار بسیار سریع بوده و دانش تعمیر و نگهداری آنها نیز به سهولت قابل یادگیری است، در عین حال این نیروگاه ها به سادگی قابل جابه جایی و نقل و انتقال می باشند .مشکل این نوع از نیروگاه، راندمان پایینتر و مصرف سوخت بالاتر می باشد، ضمن آنکه از حرارت تولیدی استفاده ای به عمل نمی آید.
  2. نیروگاه های سیکل ترکیبی
    در یک نیروگاه سیکل ترکیبی، تولید انرژی توسط توربین ژنراتورهای گازی و بخاری حاصل می شود . گرمای خروجی از اگزوز توربین گازی، توسط بویلرهای بازیافت، حرارت دمای مورد نیاز جهت تولید بخار را ایجاد می کند .در عین حال بخار ایجاد شده برای به گردش درآوردن پره های توربین های بخاری استفاده می شود .در این نیروگاه ها عمومًا از سیستم خنک کننده خشک و یا تر جهت خنک کردن آب حاصل از چگالش بخار خروجی از توربین بخار استفاده میگردد.راندمان این نیروگاه ها مابین 45 تا 55 درصد است.
    نیروگاه های سیکل ترکیبی
    به صورت تقریبی در ازای هر مگاوات ظرفیت تولیدی توسط توربین های گاز، نیم مگاوات ظرفیت توسط توربین بخار ایجاد می شود .مزایای این نوع نیروگاه، رسیدن به راندمان الکتریکی بالا میباشد ضمن آنکه بازیافت حرارت از کندانسور نیز امکان پذیر است و می توان از آن برای تولید آب گرم مصرفی استفاده نمود. مشکل نیروگاه های سیکل ترکیبی نیاز به آب با خلوص بالا و پایش مداوم کیفیت آب مصرفی است .به ترتیبی که با افت کیفیت آب ورودی، ممکن است مشکلات جدی برای توربین بخار ایجاد گردد .در عین حال به جهت آنکه توربین بخار از بازیافت حرارت ناشی از کارکرد توربین های گاز، بخار لازم را دریافت می کند، در صورت از کارافتادن توربین های گازی، انرژی تولیدی توسط توربین بخار نیز از بین می رود، مگر آنکه در مبدل حرارت، یک مشعل مستقل نیز درنظر گرفته شود .به دلیل آنکه سرعت پاسخ دهی توربین های بخار به تغییرات بار بسیار کم است، برای جبران تغییرات سریع بار، تنها بر روی ظرفیت توربین های بخار میتوان اتکا نمود.
  3. سیستم های تولید همزمان برق و حرارت
    توربین های گازی به همراه هر کیلووات توان الکتریکی، حدود دو کیلووات توان حرارتی تولید میکنند که توسط گاز خروجی از اگزوز، وارد محیط میشود .این گرما به کمک مبدل های حرارت قابل بازیافت بوده و میتوان به صورت آب گرم و یا بخار، آن را در فرآیندهای مصرفی استفاده نمود .راندمان نیروگاه های حرارتی عبارتست از انرژی الکتریکی تولید شده تقسیم بر مقدار سوخت مصرف شده اما در مورد سیستم هایCHP راندمان کلی عبارتست از مجموع انرژی الکتریکی و انرژی حرارتی مفید تولید شده، تقسیم بر مقدار سوختی که توسط سیستم CHP مصرف می شود .راندمان کلی سیستم های CHP بیش از 70 درصد است.
    راندمان حرارتی و الکتریکی در سیستم CHP
    شکل 1: راندمان حرارتی و الکتریکی در سیستم CHP
    سیستم های تولید همزمان در صنایع مختلف ، خصوصًا صنایعی که احتیاج به الکتریسیته و حرارت فراوان در تمام طول سال دارند (بالای4500 ساعت در سال) مانند کارخانجات تولید مواد غذایی، تولید آب شیرین ، کاغذ سازی، صنایع شیمیایی سرامیک سازی، نساجی و داروسازی بسیار سودمند است .در عین حال قابلیت دسترسی فراوان و محدوده وسیع انتخاب ، باعث گردیده این فناوری در بخش های اقتصادی، عمومی و مسکونی از قبیل هتل ها، بیمارستان ها، دانشگاه ها و مدارس، فروشگاه های بزرگ، ساختمان های مسکونی، نفوذ کند .این سیستم شامل توربین های گاز به عنوان تولید کننده انرژی الکتریکی و یک بویلر بازیافت حرارت میباشد که آب گرم و یا بخار مورد مصرف را تولید می کند. مزیت اصلی این سیستم، رسیدن به راندمان بالای انرژی و نیز تولید همزمان برق و حرارت میباشد .لازم به ذکر است برای آنکه تغییرات بار حرارتی و الکتریکی مستقل از یکدیگر شوند، امکان اضافه نمودن مشعل به مبدل های بازیافت حرارت وجود دارد.
    سیستم های تولید همزمان برق و حرارت
    مزایای این سیستم به صورت خلاصه عبارت است از :
    1. بازیافت انرژی حرارتی تولید شده توسط توربی نهای گازی،
    2. کاهش ظرفیت و هزینه سرمایه گذاری تاسیسات حرارتی مورد نیاز،
    3. کاهش مصرف سوخت برای تولید حرارت،
    4. افزایش راندمان تبدیل انرژی فسیلی به انرژی الکتریکی و حرارتی،
    5. امکان تولید آب و نیز هوای سرد با استفاده از چیلرهای جذبی،

سناریوهای مالی پس از بهره برداری نیروگاه گازی CHP

  • سناریوی اول:
    واحد صنعتی، با بازیافت حرارت تولید شده، راندمان موثر الکتریکی بالاتری به دست می آورد که بر مبنای آن، می تواند قرارداد تبدیل انرژی با شرکت توانیر منعقد نماید .در این حالت هزینه ی پرداختی بابت گاز صفر شده و انرژی الکتریکی به قیمت تضمینی 303 ریال خریداری می شود .درآمد به دست آمده برای واحد صنعتی، از محل درآمد حاصل از فروش انرژی الکتریکی به شبکه و حذف هزینه های دیماند خواهد بود .ضمن آنکه واحد صنعتی می تواند هزینه پرداختی بابت حق انشعاب را برطبق آیین نامه های وزارت نیرو، از شرکت برق، دریافت نماید و از این پس نیز در صورت نیاز، به عنوان مشترک با انشعاب آزاد، انرژی الکتریکی خود را از شبکه با نرخ آزاد دریافت نماید .ضایعات ناشی از آن و نیز کاهش زمان های وقفه در تولید حذف می گردد و در عین حال، پشتیبانی برق شبکه نیز برقرار است .(قیمت خرید مربوط به سال 90 می باشد.)
  • سناریوی دوم:
    واحد نیروگاهی، در محلی که فاقد امتیاز حق انشعاب می باشد، با بازیافت حرارت تولید شده، راندمان موثر الکتریکی بالاتری به دست می آورد که بر مبنای آن، میتواند قرارداد تبدیل انرژی با شرکت توانیر منعقد نماید .در این حالت هزینه ی پرداختی بابت گاز صفر شده و انرژی الکتریکی به قیمت تضمینی 303 ریال خریداری می شود . درآمد به دست آمده برای واحد نیروگاهی فقط از محل درآمد حاصل از فروش انرژی الکتریکی به شبکه خواهد بودو هزینه های دیماند، حق انشعاب ضایعات ناشی از عدم توقف خط تولید و نیز کاهش زمان وقفه در تولید محاسبه نمی گردد.(قیمت خرید مربوط به سال 90 می باشد.)
  • سناریوی سوم:
    واحد صنعتی با احداث نیروگاه در خود محل کارخانه ضمن دریافت گاز به نرخ نیروگاهی، به تولید برق پرداخته و برق مورد نیاز خود را تامین کند .درآمد به دست آمده برای واحد صنعتی، از محل درآمد حاصل از قبض برق صرفه جویی شده و حذف هزینه های دیماند خواهد بود .ضمن آنکه واحد صنعتی می تواند هزینه پرداختی بابت حق انشعاب را برطبق آیین نامه وزارت نیرو، از شرکت برق، دریافت نماید و از این پس نیز در صورت نیاز، به عنوان مشترک با انشعاب آزاد، انرژی خود را از شبکه با نرخ آزاد دریافت نماید .ضایعات ناشی از آن و نیز کاهش زمان های وقفه در تولید حذف میگردد و در عین حال، پشتیبانی برق شبکه نیز برقرار است .

User Rating: Be the first one !
به این مطلب امتیاز دهید:
4 رای4.5/5
گرد آورنده
ایـ توجیهی
برچسب ها
دانلود رایگان طرح توجیهی

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن