پایان نامه مهندسی مکانیک و برق

با عنوان:

تولید هم‌زمان برق و گرما  (CHP)


معمولاً برق موردنیاز واحدهای صنعتی، ساختمان‌های تجاری و ساختمان‌های مسكونی از نیروگاه‌های عمده كشور تأمین می‌شود. در حالی‌كه نیاز حرارتی تمام آنها در همان محل تولید می‌گردد، اما روش دیگری كه از دیرباز وجود داشته و امروزه توجه بیشتری را به خود معطوف كرده، تولید هم‌زمان برق و گرما است كه عبارت است از تولید هم‌زمان برق (یا توان مكانیكی) و گرمای مفید توسط یك سیستم.
سال‌ها پیش این فناوری برای اولین بار در نیروگاه‌های سیكل بخار به كار رفته و از بخار استخراج شده از سیكل برای مصارف گرمایشی كارخانه و واحدهای اطراف آن استفاده می‌شده است این عمل گرچه باعث كاهش راندمان نیروگاه بوده اما با تأمین حرارت مورد نیاز واحد از مصرف حجم زیادی سوخت جلوگیری می‌كرده است.
خوشبختانه این ایده تنها به نیروگاه‌های بخار محدوده نشده و در طی این سال‌های اخیر، فناوری تولید هم‌زمان برق و گرما، كه بهره‌وری بالایی را در مصرف انرژی به دنبال دارد، به سایر مولدهای تولید قدرت (مكانیكی یا الكتریكی) گسترش داده شد. به‌عبارت دیگر امروزه می‌توان با پیشرفت‌های صورت گرفته، هر سیستم مولد قدرت با هر اندازه و كاربرد را به‌صورت یك واحد مشترك طراحی نمود. به این ترتیب علاوه‌بر تولید توان الكتریكی یا مكانیكی توسط دستگاه، امكان استحصال حرارت اتلافی مولد یا موتور به‌صورت انرژی گرمایی قابل استفاده وجود دارد.
همان‌طور كه گفته شد سیستم‌های CHP غالباً برای تولید برق و گرما به صورت هم‌‌زمان طراحی می‌شود، یك محرك اولیه  (موتور یا توربین) انرژی شیمیایی حاصل از سوخت را به توان مكانیكی در محور خروجی تبدیل می‌كند.

 در این موارد محور محرك با یك ژنراتور كوپل شده و توان الكتریكی تولید می‌شود. از طرف دیگر بازده گرمایی یك نیروگاه مدرن زغال سنگی حدود 35% است كه بیشترین مقدار انرژی باقی مانده (65%) به محیط مانند دریاچه یا هوای محیط تخلیه می‌شود لذا به ازای هر مگاوات الكتریسیته تولیدی در یك نیروگاه زغال سنگی، تقریباً MW2 انرژی گرمایی به محیط تخلیه می‌شود. نیروگاه‌های تولید مشترك  بیشترین مقدار انرژی گرمایی ورودی را با شیوه‌ای مفید مورد استفاده قرار می‌دهند. به‌گونه‌ای كه متوسط راندمان یك نیروگاه متداول در حدود 35% و متوسط راندمان یك بویلر 90% است. در حالی‌كه یك نیروگاه تولید هم‌زمان با تولید هر دوی این محصولات راندمانی بیش از 85% دارد. یعنی راندمان الكتریكی آن 35% و راندمان حرارتی (منظور از راندمان حرارتی عبارت است از انرژی حرارتی تولید شده به انرژی سوخت مصرفی) 50% است. از طرف دیگر در مقایسه با نیروگاه‌های متداول حدود 35% سوخت كمتری مصرف می‌كنند.

كاهش در مصرف سوخت، هزینه سوخت مصرفی را در سبد اقتصادی واحد كاهش می‌دهد. هم‌چنین از دید ملی این صرفه‌جویی در مصرف سوخت می‌تواند چه از طریق صادارت و چه از طریق فراهم آمدن شرایطی برای استفاده‌های سودمندتر از سوخت فسیلی مزیت محسوب شود. به‌علاوه استفاده هر چه كمتر از سوخت‌های فسیلی باعث كاهش آلاینده‌های زیست محیطی می‌‌شود. سیستم‌های CHP نه تنها توسط فیلترهایی از آزاد شدن آلاینده‌هایی مانند  ،   و   جلوگیری می‌كند، بلكه كاهش 35 درصدی مصرف سوخت در این دستگا‌ه‌ها نقش بزرگی در كم شدن تولید آنها دارد.

سیستم‌ CHP در زمینه‌های مختلف صنعتی  و كشاورزی (به‌ویژه گلخانه‌ها)، تجاری  و مسكونی استفاده می‌شود. در سال 1888 اولین تولید كننده هم‌زمان برق و گرما در آلمان شروع به كار نمود. در این سال در شهر هامبورگ از حرارت حاصل از تولید برق به منظور تأمین حرارت تالار شهر (City Hall) استفاده شد. هم اكنون در بسیاری از نقاط جهان از سیستم‌های تولید هم‌زمان استفاده می‌شود. جالب توجه است كه در دهه هفتاد میلادی این كشور بیش از 90 درصد نفت و گاز موردنیاز خود را وارد می‌كرده است. اما در حال حاضر با استفاده از این سیستم‌ها هیچ‌گونه سوخت فسیلی وارد نمی‌كند

فهرست
فصل اول:آشنایی و معرفی سیستم‌های
تولید هم‌زمان برق و گرما  (CHP)
اندازه سیستم‌های CHP
مزایای استفاده از سیستم‌های CHP
انواع نیروگاه‌های تولید هم‌زمان
نیروگاه‌های تولید هم‌زمان بر مبنای توربین گازی (Gas Turbine)
نیروگاه‌های تولید هم‌زمان بر مبنای توربین‌های بخار
 نیروگاه‌های تولید هم‌زمان بر مبنای توربین‌های بخار پس فشاری (Back Pressure Turbin)
نیروگاه‌های تولید هم‌زمان بر مبنای توربین‌های بخار كندانسوری با زیركش بخار (Extraction-Condensing Turbine)
نیروگاه‌های تولید هم‌زمان بر مبنای توربین‌های بخار پس فشاری با زیركش بخار (Extraction Back Pressure Turbine)
 نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای سیكل تركیبی (Combined cycle)
نیروگاه‌های تولید هم‌زمان بر مبنای موتورهای پیستونی (Reciprocating Engines)
تكنولوژی‌های جدید
نیروگاه‌های تولید هم‌زمان بر مبنای میكروتوربین‌ها (Micro Turbines)
نیروگاه‌های تولید هم‌زمان بر مبنای پیل‌های سوختی (Fuel Cells)
مبانی پیل‌های سوختی
انواع پیل‌های سوختی
معیارهای انتخاب پیل سوختی برای كاربردهای CHP
سیكل‌های بالادست و پایین دست (Topping and Bottoming cycles)
قسمت‌های مختلف یك نیروگاه تولید هم‌زمان
محرك‌های اولیه
مولدهای بازیافت گرمایی
منابع


فصل دوم:معیارهای اقتصادی عملكرد نیروگاه‌های تولید
مقدمه
بررسی اقتصادی نیروگاه‌های تولید هم‌زمان
هزیه‌های نیروگاه
 محاسبه مدت زمان برگشت سرمایه
ذخیره‌ی انرژی توسط نیروگاه‌های تولید هم‌زمان
تحلیل اقتصادی سرمایه‌گذاری در نصب سیستم CHP از دید ملی
مطالعات موردی
قابلیت استفاده از سیستم‌های CHP در یك كارخانه لاستیك‌سازی
قابلیت استفاده از سیستم‌های CHP در یك مركز تفریحی
منابع


فصل سوم: مشخصات فنی نیروگاه‌های تولید
مقدمه
نمونه‌های متداول نیروگاه‌های تولید هم‌زمان
معیارهای عملكرد نیروگاه‌های تولید هم‌زمان
معیار عملكرد نیروگاه‌های معمولی
نسبت گرما به قدرت  (HPR)
فاكتور بهره‌گیری از انرژی  (EUF)
فاكتور كاربرد انرژی وزن‌دار  (VWEUF)
راندمان حرارتی مصنوعی  (ATE)
نسبت صرفه‌جویی انرژی سوخت   
نرخ حرارتی افزایشی  (IHR)
معیار كسری عملكرد  (RC)
قابلیت  اطمینان  و قابلیت استفاده
 انتخاب نوع و اندازه محرك اولیه (Selecting and sizing the Prime Mover)
هم‌خوانی بارهای حرارتی و برقی (Matching Electrical Thermal Loads)
تحلیل و محاسبه   و پارامترهای كارایی برای نیروگاه CHP جامع
توربین گاز با WHR
موتور دیزل به همراه WHB
منابع

فصل چهارم: زمینه‌های كاربرد نیروگاه‌های تولید هم‌زمان برق وحرارت
كلیات
بخش صنعت (Industrial Sector)
بخش اداری (Institutional Sector)
 بخش تجاری (Commercial Sector)
بخش خانگی (Residential Sector)
تولید مشترك برق و حرارت در مقیاس كوچك (Mini CHP)
نمونه‌ها و آمارهایی مربوط به استفاده از CHP
انگلستان
آلمان
ایالات متحده
طرح‌ها و نمونه‌های عملی نیروگاه‌های تولید هم‌زمان
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای توربین گازی Bayon كشور آمریكا
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای توربین گازی AL Ghubrah كشور آلمان
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای توربین گازی Beilen كشور هلند
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای توربین گازی Hunzestroom كشور هلند
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای توربین بخار پس فشاری Zuric كشور سوئیس
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای توربین بخار كندانسوری با زیركش بخار Fushun كشور چین
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای توربین بخار كندانسوری با زیركش بخار كشور روسیه
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای توربین بخار كندانسوری با زیركش بخار AL TAWeelah B
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای سیكل تركیبی لوس‌ آنجلس آمریكا
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای سیكل تركیبی Lyondell هاستون
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای سیكل تركیبی KEMSLEY كشور انگلیس
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای موتور دیزل Hereford
نیروگاه تولید هم‌زمان بر مبنای پیل سوختی كالیفرنیا
منابع


فصل پنجم:جنبه‌های زیست محیطی نیروگاه‌های تولید
مقدمه
فرضیه گرم شدن كره زمین
احتراق سوخت‌های فسیلی
دی اكسید كربن
دی اكسید گوگرد
منواكسید كربن
اكسیدهای نیتروژن
 ذرات
سایر تركیبات
خروجی مراكز تولید برق
انتشار مواد از سیستم‌های CHP
توربین گازی
موتورهای احتراق تراكمی  (CI)
موتورهای گازی احتراق جرقه‌ای
بویلرهای حرارت اتلافی
كاهش انتشار گازها توسط CHP
صدای خروجی
كاهش آثار زیست محیطی سیستم‌های CHP
توربین‌های گازی
موتورهای احتراق تراكمی
بویلرها
كاهش كاتالیزوری حساس  (SCR)
كاهش غیر كاتالیزوری
گوگردزدایی  گاز دودكش (FGD)
منابع

ضمائم

تعداد صفحات: 175

فرمت:Doc-word 2003

قیمت : 35000 تومان

  نحوه خرید محصولات وبلاگ مهندسی مکانیک

برای خرید این پروژه با ما در ارتباط باشید

mechanic_spa@yahoo.com

matrix.spa@gmail.com