ایده هاایده های صنعتی

طرح احداث نیروگاه های گازی CHP

سفارش طرح توجیهی

مزایاي استفاده از نیروگاههاي کوچک و پراکنده (Generation Distributed)

نیروگاه هاي تولید پراکنده که در راستاي توزیع تولید احداث می شوند، مزایاي ذیل را براي سرمايه گذار خواهند داشت:

  • قابلیت فروش برق به شبکه و ایجاد درآمد
    با توجه به نیاز کشور به سرمایه گذاري در زمینه ي تولید پراکنده ي برق، مشوق هاي مالی متعددي توسط وزارت نیرو براي سرمایه گذاري در زمینه ي تولید پراکنده قرار داده شده است که تولید پراکنده ي برق و فروش انرژي الکتریکی به شبکه را به عنوان یک گزینه ي بسیار جذاب براي مجتمع هاي صنعتی تبدیل نموده است، این حمايت هاي وزارت نیرو عبارت است از:
    1. تامین هزینه هاي سوخت در قراردادهاي تبدیل انرژي و خرید تضمینی انرژي الکتریکی،
    2. خرید تضمینی انرژي الکتریکی تولید شده و پرداخت 25 درصد از بهاي انرژي به عنوان پیش پرداخت،
    3. بازگرداندن هزینه هاي انشعاب به مشتریان،
    4. حذف هزینه هاي دیماند از هزین ههاي مشترکین.در عین حال اگر سرمایه گذار با درنظر گرفتن حاشیه هاي اطمینان تولید (ظرفیت 1.5 برابري نیروگاه نسبت به مصرف) اقدام به احداث نیروگاه نماید، می توان هزینه هاي سنگین انتقال انرژي الکتریکی و احداث پست را حذف نماید.
  • افزایش قابلیت اطمینان براي در دسترس بودن انرژي الکتریکی
    با تولید انرژي الکتریکی در محل و کاهش عوامل مؤثر مانند شبکه هاي انتقال و توزیع و نیروگا ههاي بزرگ، خطاي این عوامل کمتر به مشترك منتقل می گردد و مشترك از خاموشی هاي ناخواسته، حتی در حد یک چشمک زدن برق آزاد می شود .به این ترتیب با پشتوانه ي تولید دائم انرژي الکتریکی در محل، تداوم تامین انرژي الکتریکی تضمین میشود و مشترك می تواند از برقی با قابلیت اطمینان بالاتر و با کیفیت بهتر، بهره برداري نماید .ضمن آنکه شبکه ی برق همچنان به عنوان پشتوانه ي تولید انرژي الکتریکی حضور خواهد داشت.
    به این ترتیب هزینه هاي خرید مولدهاي برق اضطراري 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 خودداري نماید.
  • امکان بازیافت حرارت و تولید همزمان برق و حرارت
    در نیروگاه هاي کوچک، بازیافت حرارت و استفاده از آن در تولید آب گرم و با استفاده از چیلرهاي جذبی، در تولید آب سرد امکان پذیر می گردد که این موضوع راندمان انرژي را تا 90 درصد افزایش می دهد .با توجه به دماي بالاي هواي خروجی از اگزوز، همراه با هر کیلووات انرژي الکتریکی تولیدي حدود دو کیلو وات انرژي حرارتی براي مصارف گرمایشی و سرمایشی قابل بازیافت است و این خود هزینه ی سرمایه گذاري ونیز هزینه سوخت و نگهداري واحدهاي سنتی تأسیسات حرارتی و تهویه مطبوع را کاهش میدهد.
  • کاهش سرمایه گذاري و مدیریت ریسک در مقایسه با نیروگاه هاي بزرگ
    بنابر اظهارات مدیرعامل شرکت مپنا، بزرگترین پیمانکار احداث نیروگاه هاي بزرگ در کشور، هزینه هاي احداث هر مگاوات نیروگاه، در حدود ششصد هزار یورو میباشد که معادل دلاري 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 هاي سرمایه گذاري که به دلیل انتخاب نامناسب یا کارکرد غیربهینه یک توربین متوجه سرمایه گذار میشود، مقادیر قابل توجهی است .در حالی که در نیروگاه هاي زیر 25 مگاوات، این ریسک کاهش می یابد و با انتخاب بهینه ی تجهیزات و خریدهاي مناسب، می توان هزینه هاي سرمایه گذاري را تا 60 درصد کاهش داد.

معرفی تکنولوژي توربین هاي گازي

از زمان تولد توربین هاي گازي امروزي در مقایسه با سایر تجهیزات تولید قدرت، زمان زیادي نمی گذرد .با این وجود امروزه این تجهیزات به عنوان سامانه هاي مهمی در امر تولید قدرت مکانیکی مطرح می باشند .از تولید انرژي برق گرفته تا پرواز هواپیماهاي مافوق صوت همگی مرهون استفاده از این وسیله سودمند می باشند .
ظهور توربین هاي گازي باعث پیشرفت زیادي در رشته هاي مهندسی مکانیک، متالورژي و سایر علوم مربوطه گشته است .بطوري که پیدایش سوپرآلیاژهاي پایه نیکل و تیتانیوم به خاطر استفاده آنها در ساخت پره هاي ثابت و متحرك توربین ها که دماهاي بالایی در حدود 1500 درجه سانتیگراد و یا بیشتر را متحمل میشوند، از سرعت بیشتري برخوردار شد .به همین خاطر امروزه به تکنولوژي توربین هاي گازي تکنولوژي مادر گفته می شود و کشوري که بتواند توربین هاي گازي را طراحی کند و بسازد، هر چیز دیگري را هم می تواند تولید کند.

اجزای توربین های گازی

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

که بنا به کاربرد، قسمت هاي دیگري نیز براي افزایش راندمان و کارایی به آنها اضافه می شود .نحوه کارکرد توربین هاي گازي بدین ترتیب است که کمپرسور در حال گردش با دور زیاد، هواي 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 .هواي فشرده شده از کمپرسور خارج و به درون محفظه یا محفظه هاي 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 هواي فشرده در مجاورت شعله، آتش میگیرد و گاز داغی با حجم زیاد که دماي آن به 1800 درجه سانتیگراد نیز می رسد، تولید می گردد .گاز حاصل که نتیجه یک احتراق کامل بدون تولید دوده است، به سبب محدودي تهاي تکنولوژیکی مستقیمًا قابل ارسال به توربین نمیباشد و لازم است خنک گردد .این کار توسط هواي اضافی ورودي به اتاق احتراق، از طریق کمپرسور، انجام م یگیرد .گاز داغ مناسب از نظر درجه حرارت، وارد توربین شده و بخش اعظم انرژي خود را به صورت انرژي مکانیکی دورانی،
به توربین منتقل می کند و خود از طریق اگزوز خارج می گردد .
بخشی از انرژي دورانی حاصله از توربین به مصرف گرداندن کمپرسور ومابقی براي گردش ژنراتور به کار می رود .ژنراتوري 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 تکنولوژي توربین هاي گازي با سایر تکنولوژي هاي تولید پراکنده

در تولید پراکنده و نیز سیستم هاي،CHP توربین ها حاکم بلامنازع نیروگاه هاي نصب شده می باشند .کما اینکه بنا بر آمار بانک اطلاعاتی CHPهاي نصب شده در آمریکا، توربینه اي گازي، سیکل ترکیبی و توربین هاي بخار 98 درصد از ظرفیت توان CHP نصب شده در آمریکا را تشکیل می دهند و موتورهاي گازي، 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 موتورهاي گازي است، عدد ، در مقابل صدها نیروگاه توربین گازي، بخار و سیکل ترکیبی است.

مقایسه سهم مولدهايCHPنصب شده در آمریکا
شکل 1: مقایسه سهم مولدهاي CHP نصب شده در آمریکا حوزه ي مولدهاي کمتر از یک مگاوات تنها حوزه اي از بازار است که موتورهاي گازي، حضور موثر داشته اند که به نظر می رسد با رشد تکنولوژي میکروتوربین ها و روند شتابانی که هم اکنون دارند، به زودي میکروتوربین ها در این حوزه از بازار تولید پراکنده و CHP نیز، سهم قابل توجهی بگیرند.

نیروگاه chp

راندمان توربین هاي گازي در صورت استفاده به صورت سیستم هاي 70CHP تا 90 درصد است، بنابر تعریف وزارت نیرو از بازده الکتریکی موثر، این بازده در سیستم هاي50CHP تا 70 درصد خواهد بود .با استفاده از توربین هاي بخار و ایجاد نیروگاه هاي سیکل ترکیبی، بازده الکتریکی خالص 42 تا 52 درصد و بازدهی الکتریکی موثر در صورت استفاده از حرارت تولیدي، 50 تا 70 درصد خواهد بود، لازم به ذکر است امکان احداث نیروگا ههاي سیکل ترکیبی از توان 5 مگاوات به بالا و سیستم هاي CHP از 200 کیلووات به بالا وجود دارد .

مزایاي قابل توجه توربین ها به صورت خلاصه

  1. دوگانه سوز بودن توربین ها :توربین ها دوگانه سوز بوده و می توانند با سوخت هاي گازوییل و گاز، به تولید انرژي بپردازند .تغییر سوخت آنها از سوخت گاز به سوخت مایع به سهولت امکان پذیر است و در کارکرد آنها تاثیر اندکی به جاي میگذارد .این در شرایطی است که موتورها یا پايه گاز سوز و یا پایه گازوییل سوز هستند و تغییر سوخت مصرفی، راندمان و میزان استهلاك آنها را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
  2. اعتمادپذیري بالا در کارکرد مداوم: توربین ها تجهیزاتی هستند که از ابتدا براي کارکرد مداوم و تولید مداوم برق درنظر گرفته شده اند، این در شرایطی است که موتورها از ابتدا بهترین عملکرد را در کارکردهاي کوتاه مدت و با وقفه از خود نشان داد هاند .با توجه به آنکه تعداد قطعات موتورهاي گازي و دیزل، تقریبًا پنج برابر تعداد قطعات توربین ها می باشد و در عین حال موتورهاي گازي براي تداوم کارکرد، نیاز به عملکرد بهینه ي سیستم هاي جانبی آب و روغن نیز دارند، با توجه به این اصل کلی قابلیت اطمینان که هرچه تعداد قطعات و سیست مهاي مورد نیاز جهت عملکرد صحیح، زیادتر باشد، قابلیت اطمینان عملکرد کاهش می یابد، موتورهاي گازي قابلیت اطمینان پایین تري نسبت به توربین ها دارند و تجربیات جهانی نیز، این موضوع را تایید می کند .کما اینکه تنها ارایه دهنده ي موتوري که ادعاي تامین مداوم بارپایه را به صورت 24 ساعت می نماید، شرکت Wartsila است که تمام ظرفیت مورد ادعاي این شرکت، 1300 مگاوات در سراسر جهان است که چیزي کمتر از یک دهم درصد از ظرفیت نیروگاه هاي تولید پراکنده جهان با کار مداوم را به خود اختصاص می دهد .
  3. هزینه هاي تعمیر و نگهداري 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 هاي گازي به دلیل آنکه داراي قطعات مکانیکی و متحرك کمتري نسبت به موتور ها هستند، داراي زمان اورهال طولانی تري نسبت به موتورها می باشند .آمارهاي رسمی حاکی از آن است که هزینه ي تعمیر و نگهداري بر حسب کیلووات ساعت تولیدي، حداقل یک سوم موتورها می باشد، ضمن آنکه موتورها در دوره هاي 600 الی 1000 ساعته باید حتمًا بازبینی شوند.
  4. بهترین تطبیق براي ایجاد سیستم هاي تولید برق و حرارت(CHP) : با توجه به آلودگی کم توربین ها، سهم بالاي اکسیژن در هواي خروجی و استفاده اندك از روغن، امکان استفاده از محصولات خروجی توربین در فرآیندهاي صنعتی وجود دارد و می توان از این واحدها در سیستم هاي تولید مشترك قدرت و حرارت به صورت مناسب استفاده کرد .ضمن آنکه حرارت خروجی توربین هاي گازي به صورت متمرکز از اگزوز آن و در یک دماي بالا به دست می آید، این در شرایطی است که در موتورهاي گازي، حرارت علاوه بر اگزوز باید از سیستم هاي خنک کاري آب و روغن نیز بازیافت شود که دماي بسیار پایینتري نسبت به حرارت خروجی از اگزوز دارد و باید براي استفاده از آن، تدبیر جداگانه اي اندیشیده شود .در عین حال امکان نصب سیستم به صورت CHP براي مجتمع هاي تجاري و مسکونی ( با استفاده از اگزوز توربین) وجود دارد .
  5. حجم و وزن کمتر :توربین هاي گازي کم حجم و سبک وزن میباشند که در نتیجه، فضاي مورد نیاز آن درمجتمع هاي صنعتی، تجاري، اداري و مسکونی کاهش مییابد .در مقایسه با موتورهایی با توان مشابه، حجم و وزنی نزدیک به یک پنجم دارند که در بسیاري از فضا ها، می توان آنها را جانمایی نمود.
  6. اپراتوري ساده تر :راه اندازي و کاربري توربین ها پس از نصب، بسیار آسان می باشد .از آنجا که در توربین هاي گازي تنها در بیرینگ و چرخ دهنده هاي گیربکس، نیاز به استفاده از روغن است، برخلاف موتورها مصرف روغن بسیار اندك است (تا یک دهم موتورهاي مشابه) . از سوي دیگر به دلیل خنک کاري به وسیل هی هوا و حذف رادیاتور، نیاز به پایش مداوم آب رادیاتور نیز از بین می رود .از سوي دیگر قطعات در معرض استهلاك توربین هاي گازي بسیار کمتر است که می توان به صورت دوره اي آنها را بازرسی و تعمیر نمود .تمام این موارد راهبري توربی نهاي گازي را بسیار راحتتر از موتورهاي گازي و دیزلی می نماید.
  7. اعتماد پذیري بسیار بالا در اولین استارت : اگر شرایط اولیه ي استارت زدن فراهم باشد، توربین هاي گازي اعتماد پذیري بسیار بالایی در اولین استارت دارند و با اولین استارت روشن می شوند، حال آنکه موتورها حتی در صورت فراهم بودن شرایط را ه اندازي، به خصوص در هواي سرد، به چندین بار تلاش براي راه اندازي نیاز دارند که این موضوع ممکن است تبعات غیرقابل جبرانی به ویژه براي بارهاي اضطراري به وجود آورد .
  8. قابلیت بالا در پذیرش تغییرات بار :پس از فراهم شدن ولتاژ و فرکانس در خروجی ژنراتور، توربین هاي یک محوره این قابلیت را دارند که تا 100 درصد بار نامی خود را در یک مرحله بپذیرند .در حالی که موتورهاي با توان مشابه تا 75 درصد توان نامی خود را می توانند به یکباره بپذیرند و باقیمانده ي توان باید به تدریج بر روي موتور گذاشته شود تا موتور فرصت گرم شدن داشته باشد .در مورد موتورهایی با سوخت گاز، شرایط به مراتب بدتر است. بنابراین در مقایسه براي پشتیبانی غیرمنتظره ی بارها، توان بالاتري از موتورها مورد نیاز میباشد که بتوانند تغییرات یکباره ي بارها را پشتیبانی نماید و این به معناي بالا رفتن هزینه هاي سرمایه گذاري است .این در شرایطی است که توربین هاي گازي 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 بارهاي متغیر و بزرگ :بسیاري از واحدهاي صنعتی بارهاي متغیر و ضرب هاي دارند که به یکباره تا حد چند مگاوات توان مصرفی وارد مدار می شود .کارخانه هاي فولاد، پتروشیمی و صنایع سنگین فلزي از مصادیق بارز این نوع از واحدهاي صنعتی میباشند .در این کارخانه ها با بروز اولین شوك بار به موتورها، موتورهاي 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 هاي گازي بالاتر است و هم تامین توربین هاي گازي با توان بالا که تغییرات يکباره ي توان را یک توربین به تنهایی تحمل نماید، به سهولت و با هزینه هاي بسیار کمتر امکان پذیر است .بنابراین استفاده از توربین احتمال خروج واحدهاي پارالل را به صفر می رساند.
  10. قابلیت کنترل دقیق ولتاژ و فرکانس :سرعت بالاي گردش روتور و اینرسی قابل توجهی که محور توربین دارد، موجب می شود که قابلیت Fly Wheel در این محور افزایش یابد و انرژي پتانسیل ذخیره شده موجب میشود که با نوسانات بار، سرعت همچنان ثابت بماند .علاوه بر این موضوع، احتراق پیوست هاي که در محفظه ی احتراق رخ می دهد، موجب میشود که فاصله ي زمانی بسیار اندکی مابین تغییرات بار و تغییر سوخت ورودي 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 کندتري براي تغییرات بار دارند و به دلیل تغییرات قابل توجه، معمولا ً نم یتوان خروجی آنها را مستقیمًا براي کامپیوترها، تجهیزات الکترونیکی PLC ها و یا منابع تغذیه پشتیبان رادارها بدون استفاده از استابیلایزر ها استفاده نمود که هزینه هاي مضاعف دیگري تحمیل می کند.
  11. سهولت تست و بارگیري آزمایشی :مولد هایی که به عنوان پشتیبان استفاده می شوند، در فواصل زمانی(مثلا یک ماهه )باید براي حدود 10 دقیقه روشن شوند تا کارآیی آنها اثبات گردد .در توربین هاي گازي این موضوع می تواند بدون نیاز به یک بار مصرفی انجام پذیرد، حال آنکه در موتورها این بارگیري 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 :موتورهاي گازي و دیزلی بزرگ، نیاز به رادیاتور و آب براي خنک نمودن دارند که فضاي قابل توجهی اشغال می نماید، این در شرایطی است که توربین هاي گازي به وسیله ی هوا خنک می شوند .علاوه بر این، وجود رادیاتور مشکلات جانبی مانند نیاز به آب بندي، استفاده از ضد یخ، مقابله با خوردگی لوله ها، رسوب زدایی و نیاز به تعمیر و نگهداري نیز به دنبال خود دارد که با حذف رادیاتور، این مشکلات نیز حذف می شود.
  13. آلودگی هاي اگزوز و آلایندگی زیست محیطی :فرآیند احتراق در توربین هاي گازي، فرآیندي مداوم است و اگر چه با 25 درصد هواي اضافی اتفاق می افتد، اما با اضافه شدن هوایی که براي خنک کاري بخش هاي داغ مورد نیاز است، هواي اضافه شده به سوخت، در حدود 300 درصد می باشد .بنابراین آلودگی اگزوز خروجی کاملا ً بدون ضرر و تنها دربرگیرنده ي مقادیر اندکی اکسید نیتروژن و مونوکسید کربن است که بسیار کمتر از موتورها میباشد . در CO ,THC NOx هیدروکربورها (براي چند نمونه از مولدها مقایسه شده است ).همانطورکه ملاحظه میشود میزان ذرات اشاره شده در محصولات خروجی میکروتوربین کمترین است.
    میزان آلاینده هاي تولیدي در واحدهاي مختلف(PPM)
    جدول 1 : میزان آلاینده هاي تولیدي در واحدهاي مختلف(PPM)
    میزان دود خروجی توربین هاي گازي در تمام سطوح بارگیري پایین است در حالی که در دیزل ها، میزان آلایندگی و دود تولیدي 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 بوي نامطبوع ایجاد نماید.
  14. هزینه هاي نصب و راه اندازي پایین :به دلیل وزن سبک (تا یک پنجم موتورهاي با توان مشابه) و ارتعاشات اندکی که توربین گازي دارد، فونداسیون مورد نیاز و هزینه هاي زیرسازي بسیار کمتري نسبت به موتورها نیاز دارند .به عبارت دیگر می توان به سادگی توربین هاي گازي کوچک را بر روي یک سطح ساده و بدون بتون مسلح نصب نمود. در عین حال هزینه هاي جابه جایی و انتقال نیز به مراتب بسیار کمتر از موتورهاي مشابه است .این در شرایطی است که موتورهاي گازي به دلیل ارتعاشات قابل توجه و مداومی که با وزن بالاي خود ایجاد م یکنند، به ویژه در صورت استفاده در ساختمان هاي مسکونی و تجاري، می توانند به فونداسیون ساختمان خسارت هاي جدي تحمیل نمایند.
  15. آلودگی صوتی و سروصداي تولید شده :از آنجا که قسمت اعظمی از صداي تولید شده توسط توربینها، فرکانس بالایی دارد، به سادگی و با هزینه اي اندك، می توان این سر و صدا را حذف نمود .درعین حال به دلیل ارتعاشات اندك، انتقال نویز به تجهیزات جانبی بسیار کم خواهد بود. این در شرایطی است که ایزوله نمودن صداي موتورها به دلیل آنکه صداي تولید شده، فرکانس پایینی دارد، سختتر و با هزینه ي بالاتر امکان پذیر است.
  16. قابلیت درآمدزایی و بازگرداندن سرمایه :توربین هاي گازي می توانند به صورت دائم کار فعالیت کنند و از طریق فروش انرژي الکتریکی، جبران هزینه هاي قبض برق مصرفی مشترك و کاهش زیان هاي ناشی از قطعی هاي برق، هزینه هاي صرف شده براي خود را برگردانند .این در شرایطی است که براي موتورهاي دیزلی، به دلیل هزین ههاي بالاي سوخت، سختی نگهداري و هزینه هاي تعمیرات بالا، توجیه اقتصادي در کارکرد مداوم وجود ندارد.

معرفی نیروگاه های گازی، سیکل ترکیبی و CHP

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

  1. نیروگاه های گازی
    در یک نیروگاه گازي تولید انرژي، توسط یک توربین ژنراتور گازي انجام می شود .توربین هاي گازي شامل یک کمپرسور با جریان خروجی محوري، یک محفظه احتراق و یک توربین که در هنگام حرکت از طریق شفت به یک ژنراتور متصل است، می باشد .درتوربین گاز، هواي ورودي 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 گازي میرود .انرژي حرارتی تبدیل به انرژي مکانیکی شده و پس از به چرخش درآوردن پره هاي 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 هاي گازي، سادگی بهره برداري و کارکرد می باشد .ضمن آنکه سرعت پاسخ این نیروگاه ها به تغییرات بار بسیار سریع بوده و دانش تعمیر و نگهداري آنها نیز به سهولت قابل یادگیري 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 تولیدي استفاده اي به عمل نمی آید.
  2. نیروگاه های سیکل ترکیبی
    در یک نیروگاه سیکل ترکیبی، تولید انرژي توسط توربین ژنراتورهاي گازي و بخاري حاصل می شود . گرماي خروجی از اگزوز توربین گازي، توسط بویلرهاي بازیافت، حرارت دماي مورد نیاز جهت تولید بخار را ایجاد می کند .در عین حال بخار ایجاد شده براي به گردش درآوردن پره هاي توربین هاي بخاري 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 ازاي هر مگاوات ظرفیت تولیدي توسط توربین هاي گاز، نیم مگاوات ظرفیت توسط توربین بخار ایجاد می شود .مزایاي این نوع نیروگاه، رسیدن به راندمان الکتریکی بالا میباشد ضمن آنکه بازیافت حرارت از کندانسور نیز امکان پذیر است و می توان از آن براي تولید آب گرم مصرفی استفاده نمود. مشکل نیروگاه هاي سیکل ترکیبی نیاز به آب با خلوص بالا و پایش مداوم کیفیت آب مصرفی است .به ترتیبی که با افت کیفیت آب ورودي، ممکن است مشکلات جدي براي توربین بخار ایجاد گردد .در عین حال به جهت آنکه توربین بخار از بازیافت حرارت ناشی از کارکرد توربین هاي گاز، بخار لازم را دریافت می کند، در صورت از کارافتادن توربین هاي گازي، انرژي تولیدي 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 هاي بخار به تغییرات بار بسیار کم است، براي جبران تغییرات سریع بار، تنها بر روي ظرفیت توربین هاي بخار میتوان اتکا نمود.
  3. سیستم های تولید همزمان برق و حرارت
    توربین هاي گازي 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 هاي حرارت قابل بازیافت بوده و میتوان به صورت آب گرم و یا بخار، آن را در فرآیندهاي مصرفی استفاده نمود .راندمان نیروگاه هاي حرارتی عبارتست از انرژي الکتریکی تولید شده تقسیم بر مقدار سوخت مصرف شده اما در مورد سیستم هايCHP راندمان کلی عبارتست از مجموع انرژي الکتریکی و انرژي حرارتی مفید تولید شده، تقسیم بر مقدار سوختی که توسط سیستم CHP مصرف می شود .راندمان کلی سیستم هاي CHP بیش از 70 درصد است.
    راندمان حرارتی و الکتریکی در سیستم CHP
    شکل 1: راندمان حرارتی و الکتریکی در سیستم CHP
    سیستم هاي تولید همزمان در صنایع مختلف ، خصوصًا صنایعی که احتیاج به الکتریسیته و حرارت فراوان در تمام طول سال دارند (بالاي4500 ساعت در سال) مانند کارخانجات تولید مواد غذایی، تولید آب شیرین ، کاغذ سازي، صنایع شیمیایی سرامیک سازي، نساجی و داروسازي بسیار سودمند است .در عین حال قابلیت دسترسی فراوان و محدوده وسیع انتخاب ، باعث گردیده این فناوري در بخش هاي اقتصادي، عمومی و مسکونی از قبیل هتل ها، بیمارستان ها، دانشگاه ها و مدارس، فروشگاه هاي بزرگ، ساختمان هاي مسکونی، نفوذ کند .این سیستم شامل توربین هاي گاز به عنوان تولید کننده انرژي 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 بالاي انرژي و نیز تولید همزمان برق و حرارت میباشد .لازم به ذکر است براي آنکه تغییرات بار حرارتی و الکتریکی مستقل از یکدیگر شوند، امکان اضافه نمودن مشعل به مبدل هاي بازیافت حرارت وجود دارد.
    سیستم های تولید همزمان برق و حرارت
    مزایاي این سیستم به صورت خلاصه عبارت است از :
    1. بازیافت انرژي حرارتی تولید شده توسط توربی نهاي گازي،
    2. کاهش ظرفیت و هزینه سرمایه گذاري تاسیسات حرارتی مورد نیاز،
    3. کاهش مصرف سوخت براي تولید حرارت،
    4. افزایش راندمان تبدیل انرژي فسیلی به انرژي الکتریکی و حرارتی،
    5. امکان تولید آب و نیز هواي سرد با استفاده از چیلرهاي جذبی،

سناریوهاي مالی پس از بهره برداری نیروگاه گازی CHP

  • سناریوي اول:
    واحد صنعتی، با بازیافت حرارت تولید شده، راندمان موثر الکتریکی بالاتري به دست می آورد که بر مبناي آن، می تواند قرارداد تبدیل انرژي با شرکت توانیر منعقد نماید .در این حالت هزینه ي پرداختی بابت گاز صفر شده و انرژي الکتریکی به قیمت تضمینی 303 ریال خریداري می شود .درآمد به دست آمده براي واحد صنعتی، از محل درآمد حاصل از فروش انرژي الکتریکی به شبکه و حذف هزینه هاي دیماند خواهد بود .ضمن آنکه واحد صنعتی می تواند هزینه پرداختی بابت حق انشعاب را برطبق آیین نامه هاي وزارت نیرو، از شرکت برق، دریافت نماید و از این پس نیز در صورت نیاز، به عنوان مشترك با انشعاب آزاد، انرژي الکتریکی خود را از شبکه با نرخ آزاد دریافت نماید .ضایعات ناشی از آن و نیز کاهش زمان هاي وقفه در تولید حذف می گردد و در عین حال، پشتیبانی برق شبکه نیز برقرار است .(قیمت خرید مربوط به سال 90 می باشد.)
  • سناریوي دوم:
    واحد نیروگاهی، در محلی که فاقد امتیاز حق انشعاب می باشد، با بازیافت حرارت تولید شده، راندمان موثر الکتریکی بالاتري به دست می آورد که بر مبناي آن، میتواند قرارداد تبدیل انرژي با شرکت توانیر منعقد نماید .در این حالت هزینه ي پرداختی بابت گاز صفر شده و انرژي الکتریکی به قیمت تضمینی 303 ریال خریداري می شود . درآمد به دست آمده براي واحد نیروگاهی فقط از محل درآمد حاصل از فروش انرژي الکتریکی به شبکه خواهد بودو هزینه هاي 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.)
  • سناریوي 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 براي واحد صنعتی، از محل درآمد حاصل از قبض برق صرفه جویی شده و حذف هزینه هاي 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 مشترك با انشعاب آزاد، انرژي خود را از شبکه با نرخ آزاد دریافت نماید .ضایعات ناشی از آن و نیز کاهش زمان هاي وقفه در تولید حذف میگردد و در عین حال، پشتیبانی برق شبکه نیز برقرار است .

امتیاز کاربران: 4.45 ( 1 رای)
سفارش طرح توجیهی
گرد آورنده
ایـ توجیهی
دانلود رایگان طرح توجیهی

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا
Call Now Buttonتماس فقط جهت سفارش طرح توجیهی