مشخصات این فایل
عنوان: بهینه سازی مصرف سوخت کشور در واحدها
فرمت فایل: word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 161
این مقاله درمورد بهینه سازی مصرف سوخت کشور در واحدها می باشد.
خلاصه آنچه در مقاله بهینه سازی مصرف سوخت کشور در واحدها می خوانید :
تولید ترکیبی گرمایشی ، سرمایشی و توان
چکیده:
یکی از نیاز های اساسی هر صنعتی توان مورد نیاز جهت چرخاندن ماشین آلات و نیز تولید انرژی الکتریکی می باشد، که با استفاده از محرکه های مختلف که سوخت فسیلی استفاده می نمایند،تولید مگردد.جهت بهینه سازی مصرف سوخت این مولد ها استفاده از سیستم های برودتی وجود دارد،امکان استفاده مجدد از انرژی حاصل در محرکه ها جهت تولید سرمایش در چیلر های جذبی وجود دارد . به همین منظور در این مقاله تولید ترکیبی توان ، گرمایش و سرمایش بررسی و توضیح داده می شود.
مقدمه :
در کشورهای پیشرفته انرژی الکتریکی فقط 20 در صد تقاضای انرژی برای بخش صنعتی را تشکیل می دهد و باقیمانده تقاضا به صورت انرژی گرمایی می باشد. نیروگاههای حرارتی منبع اصلی تولید انرژی الکتریکی در اکثر کشور ها می باشند،اما حداکثر بازده حرارتی این نیروگاه های بخار و نیرو گاه های گازی در حدود 40 درصد می باشد و باقیمانده انرژی حاصل از احتراق سوخت های فسیلی تلف می شود.منبع اصلی تلفات عدم استفاده مفید از انرژی گرمایی همراه گازهای حاصل از احتراق می باشد.
تولید دو منظوره توان و گرما CHP به عنوان یک راه حل مطلوب برای تولید توان و گرما به دلیل بازده بالاتر نسبت به نیروگاههای سنتی ، کاهش مصرف و سوخت و آلودگی کمتر محیط زیست در دنیا شناخته شده است.
سیستم گرما و توان Combined Heat and Power Generation (CHP))) یا سیستم تولید دو منظوره Cogeneration )) به سیستمی گفته می شود که در آن توان الکتریکی و انرژی گرمایی به طور ترتیبی تولید می شوند. با توجه به اینکه بازده این سیستم ها بیشتر از سیستم های تولید توان الکتریکی سنتی می باشد، وآلودگی محیط زیست کمتری دارد، استفاده از این سیستم ها در دنیا رایج شده است.بازده کلی یک سیستم تولید همزمان حدود 90-80 درصد می باشد.
یکی از مهمترین بخش های انرژی بر در اکثر ساختمان های مسکونی،تجاری و صنعتی کاربرد دارند،سیستم های سرمکایش می باشند.امروزه از دو سیستم سرمایش به طور عمده استفاده می شود: سیستم های تراکمی و سیستم های جذبی.ساده ترین سیستم های سرمایشی ، چیلرهای تراکمی هستند که از کمپرسور جهت افزایش تراکم سیال مبرد استفاده می نمایند و لذا تقاضای انرژی زیادی دارند.سیستم های جذبی نیازی به کمپرسور ندارند و از پمپ جهت افزایش فشار مایع جذب کننده استفاده می نمایند و بنابر این تقاضای انرژی نسبتا کمتری دارند .اما سیستم های جذبی ،نیاز به بخار جهت احیا مایع جذب کننده دارد،که به همین دلیل استفاده از بخار تولیدی در نیروگاه های تولید دو منظوره پس از استفاده اولیه بخار ،در سیستم های سرمایش جذبی به عنوان یک راهکار مطلوب پذیرفته شده است. به دلیل تولید ترتیبی قدرت،گرما و سرمایش،به این مجموعه یک سیستم سه منظوره Combined Heat and Power Generation اطلاق می گردد،که در این مقاله به بررسی این سیستم ها می پردازیم.
در این مقاله ، ابتدا مروری خلاصه بر سیستم های تولید دو منظوره و همچنین سیستم های سرمایش جذبی ارائه می گردد. در ادامه ، سیستم های سه گانه و روش های محاسبه ضریب عملکرد این سیستم ها توضیح داده می شوند، و در پایان این سیستم ها در شرایط متفاوت بیان می گردد.
2-سیستم ترکیبی گرما و توان Combined Heat and Power Generation (CHP)))
در شکل -1 مشخصات نیروگاه های CHP و نیروگاه های سنتی ارائه و با یکدیگر مقایسه شده اند. نیرو گاه تولید همزمان دارای انواع متعددی بوده و بسته به نیاز محل مورد نظر ،از توربین گاز ،توربین بخار و یا موتور رفت و برگشتی بعنوان محرک اصلی استفاده می شود.انتخواب نوع موتور محرک بستگی به میزان حرارت مورد نیاز و نسبت گرما به توان و عوامل اقتصادی دارد.این سیستم به دلیل نیاز به سرمایه گذاری اولیه بالا ، باید به شکلی طراحی شود که مطابق با نیازهای انرژی الکتریکی منطقه و محیط مورد نظر باشد، در غیر این صورت سرمایه گذاری صورت گرفته سود آور نخواهد بود.همان طور که ذکر شد ،نیروگاههای تولید همزمان دارای انواع متعددی هستند، ولی در این مقاله نیروگاههای تولید همزمان و تولید سه منظوره با سوخت گاز بررسی می شوند.با توجه به حجم وسیع منابع گازی در کشور و وسعت استفاده از این نیروگاهها در صنایع برق و نفت و بازده پایین تر این نیروگاهها نسبت به نیروگاه های حرارتی و سیکل ترکیبی، بازیافت حرارت خروجی از این نیروگاه ها در اولویت قرار دارد.در نیروگاه های تولید دو منظوره با محرک توربین گازی ، انرژی گرمایی گازهای خروجی از توربین در یک دیگ بخار بازیافت و جهت تولید بخار استفاده می شود.
یک نیرو گاه تولید دو منظوره بر اساس توربین گاز، شامل یک سیکل توربین گاز ، کمپرسور و اتاق احتراق و توربین و یک دیگ بخار باز یافت گرما برای تولید بخار می باشد.برای افزایش نسبت گرما به توان در این سیستم می توان از یک اتاق احتراق تکمیلی با تزریق سوخت از اکسیژن مصرف نشده در گازهای خروجی (بدلیل هوای اضافه مصرف شده در اتاق احتراق سیستم توربین گاز) برای انجام احتراق مجدد استفاده می شود. نمودار شماتیک این سیکل در شکل-2 نشان داده شده است. از بخار تولید شده می توان برای تولید گرما یا برای تولید توان در یک توربین بخار و یا هر دو به طور همزمان استفاده کرد.
استفاده از این نیروگاهها در دنیا گسترش روز افزون یافته و به طور مثال در یک دهه گذشته ظرفیت نیرو گاههای CHP در انگلستان بیشتر لز دو برابر شده است. در سال 2001 در انگلستان، 1573 نیروگاه CHP وجود داشت که کل ظرفیت تولید انرژی الکتریکی آنها برابر 4801 مگا وات بود. از این تعداد 429 نیروگاه در بخش صنعتی و 1444 نیروگاه در بخش عمومی ، تجاری و مسکونی قرار داشتند. به عنوان نمونه ، یک نیروگاه CHPکه در شمال غربی انگلستان ، انرژی گرمایی مورد نیاز یک کارخانه کاغذ سازی را تامین می کند، دارای ظرفیت تولید بخار و برق 58 مگا وات می باشد ، که بر اساس محاسبات اقتصادی صورت گرفته حدود 2 میلیون پوند در سال در هزینه انرژی صرفه جویی می شود . همچنین این کشور قصد دارد با اتخاذ راهبرد مناسب ظرفیت نیروگاه های CHP خود را تا سال 2010 به 10 گیگا وات لرساند . بر اساس مطالعه ای که در اروپا انجام گرفته است ، 22 در صد انرژی الکتریکی اروپا توسط نیروگاههای CHPتامین می گردد.
3- سیستم سرمایش جذبی (Absorption refrigeration Systems )
سیکل جذبی سرمایش متشکل از اوپراتور و میعان کننده و نیز واحد های جذب کننده Absorberو احیا کننده Generator که نقش مشابه کمپرسور در سیکل های تراکمی را ایفا می کنند ، می باشد.در سیکل های جذبی معمو لا از آب به عنوان مبرد و از محلول لیتیم بر ماید و آب به عنوان جذب کننده استفاده می شود. دراین سیکل سیال مبرد (آب) پس از جذب گرما از مایع خنک شونده(آب) تبدیل به بخار می شود و توسط مایع جذب کننده ( محلول لیتیم برماید ) در واحد جذب کنندهAbsorber و تحت مکش و تحت مکش تبدیل به مایع می شود و فشار آن توسط پمپ به حد مطلوب افزایش می یابد و با فشار بالا وارد احیا کننده می شود. در این واحد با جذب گرما تبخیر شده ، که در این عمل لیتیم برماید آن جدا می شود و سیال مبرد در این مرحله تبدیل به مایع می شود و سیکل مربوطه با ورود سیال به تبخیر کننده تکرار می شود.در این سیکل بهترین عبارت برای توصیف عملکرد احیا کننده و جذب کننده کمپرسور ترموشیمیایی می باشد که جایگزین کمپرسور سیکل تراکمی شده است ، که نیاز به انرژی مکانیکی فراوانی برای افزایش فشار بخار سیال تبرید در سیکل های تراکمی دارد. در این سیکل فقط از پمپ استفاده شده است که مصرف انرژی نسبتا کمی دارد و جهت افزایش فشار جریان با غلظت کم لیتیم برماید استفاده می گردد، شکل -3 نمودار شماتیک سیکل چیلر جذبی را نشان می دهد. راندمان یا ضریب عملکرد به دست آمده از سیکل جذبی تقریبا 0.7 می باشد. البته برای بهبود بیشتر ضریب عملکرد را می توان از مدل سیکل جذبی ( دو مرحله ای ) بهره گرفت و ضریب عملکرد را تا 1.2 بهبود بخشید. در این سیکل به جای استفاده از یک احیا کننده از دو احیا کننده استفاده می شود.
استفاده از چیلر های جذبی هزینه راهبردی و نگهداری را به طور قابل ملاحظه ای در مقایسه با چیلر های تراکمی کاهش می دهد، چون قسمت های متحرک کمتری در این چیلر ها نسبت به چیلر های تراکمی وجود دارد.
توجیه اقتصادی استفاده از این چیلر ها با استفاده از گرمای اتلافی گاز های خروجی نیروگاهی جهت احیا مایع جذب کننده بسیار قوی می باشد. به عنوان مثال اگر به جای یک چیلر تراکمی که با ضریب کارکرد COP=4 ( 4 ) برای تولید متوسط 300 تن تبرید در 4000 ساعت در یک سال می شود ( هزینه برق متوسط 0.05 دلار بر کیلو وات ساعت می باشد )، از یک واحد چیلر جذبی که از حرارت اتلافی نیروگاه استفاده می نماید و میزان بخار مصرفی آن Ibs/h 5400 در فشار psig 15 می باشد ، میزان صرفه جویی در هزینه برق سالیانه تقریبا 52740 دلار خواهد بود.
4- تولید سه منظوره Trigenereration
تولید سه منظوره به مفهوم گرفتن سه شکل مختلف انرژی از یک منبع اولیه می باشد. این سه شکل انرژی شامل گرمایش، سرمایش و انرزی الکتریکی می باشند.
از آنجایی که در این روش تولید این سه شکل انرژی به طور همزمان از منبع اولیه انرژی امکان پذیر است ، این روش را تولید ترکیبی گرمایش، سرمایش و توان (combined heating ,cooling &power generation ) و یا به اختصار CHCP می نامند.
در این روش از توربین گاز و یا موتور گاز به عنوان محرک برای به دست آوردن انرژی الکتریکی استفاده می شود .انرژی حرارتی کازهای داغ خروجی از توربین گاز و یا موتور گاز سوز در یک دیگ بخار بازیافت حرارت جهت تولید بخار برای چرخاندن توربین بخار که به یک ژنراتور تولید انرژی الکتریکی متصل است،جهت گرمایش و یا تزریق در برجهه استفاده می شود. پس از عبور از توربین بخار ، بخشی از بخار خروجی از توربین که هنوز دارای ظرفیت بالای انرژی حرارتی می باشد با عبور از یک مبدل حرارتی ، انرژی گرمایی را جهت تولید آب گرم به سیال دیگر منتقل ، و بخشی دیگر از بخار به عنوان منبع انرژی گرمایی جهت احیا سیال جذب کننده استفاده می شود. نمودار شماتیک یک سیستم سه منظوره در شکل 4- نشان داده شده است.
تولید سه منظوره نسبت به روش تولید دو منظوره cogeneration کارایی و بازدهی بیشتری دارد ، که به دلیل استفاده از بخار خروجی از توربین از توربین بخار در فناوری مربوط به چیلر های جذبی استفاده می باشد.
در شکل 5 و 6 کارکرد دو سیستم جهت تولید 1000 کیلو وات انرژی الکتریکی و 500 تن تبرید سرمایش مقایسه شده اند.
در شکل 5 از چیلر های تراکمی که از انرژی الکتریکی جهت چرخاندن کمپرسور خود استفاده می نمایند، جهت تولید سرمایش استفاده شده است.با فرض 0.65 کیلو وات توان الکتریکی مورد نیاز برای هر تن تبرید ، چیلر تراکمی 325 کیلو وات از سیستم برق استفاده می نماید.
بدین ترتیب کل انرژی الکتریکی مورد نیاز کارخانه که باید از طریق توربین گازی تامین شود،بالغ بر 1325 کیلو وات خواهد شد. با فرض بازده حدود 30% برای توربین گاز جهت تولید برق ، توان اولیه مورد نیاز که باید از طریق احتراق سوخت گاز در منفظه احتراق سیستم توربین گاز تولید گردد حدود 4417 کیلو وات می باشد.
در شکل -6 از یک چیلر جذبی برای تامین سرمایش استفاده می گردد.
در این روش از انرژی حرارتی گازهای خروجی از توربین گاز جهت احیا مایع جذب کننده استفاده می شود و بدین ترتیب انرژی اولیه مورد نیاز برای توربین گاز چیزی حدود 3333 کیلو وات خواهد بود.
همانطوریکه ملاحظه می شود استفاده از چیلر های جذبی در کنار سیستم تولید همزمان برق و حرارت به میزان 25% از مصرف سوخت گاز این کارخانه کاسته است.
5-کارایی تولید سه منظوره
کارایی و بازدهی یک نیروگاه که بر اساس تولید سه منظوره کار می کنند به صورت زیر تعریف می شود (7 و 9 )
P=(E+H+R)/F
P(performance)=بازدهی نیروگاه
E=توان الکتریکی تولید شده KW
H=توان حرارتی بازیافت شده KW
R=توان سرمایی تولید شده در واحد تبرید جذبی KW
F=توان حرارتی تولیدی ناشی از احتراق سوخت گاز KW
نسبت توان الکتریکی تولید شده به کل حرارت بازیافت شده در این سیستم به شکل ذیل محاسبه می گردد:
توان الکتریکی تولید شده از معادله زیر قابل محاسبه است :
E=(PHR*S0*HR*CF)/10^6 [MWh/year]
PHR=نسبت توان الکتریکی تولید شده به کل حرارت بازیافت شده
S0=مقدار بخار مورد نیاز فرایند
CF =تعداد ساعات کاری در سال ضریب عملکرد پیوسته (0.95-0.9)
HR=تعداد ساعات کاری در سال
مجموع حرارت بازیافت شده و سرمای تولید شده به شکل ذیل محاسبه می شود :
S=(P0*H0*HR*CF)/PHR*10^6 [TJ/hr]
P0=مقدار توان الکتریکی مورد نیاز فرایند که می بایستی تامین شود .
H0=آنتالپی بخار مورد نیاز فرایند
6-انتخواب ترکیب بهینه اجزا برای یک نیروگاه تولید سه منظوره با توجه به عوامل متعدد تاقیر گذار نیاز به بررسی فراوان در مدت زمان قابل ملا حظه و تحلیل فنی-اقتصادی جامع بر روی موارد متعددی از جمله در دسترس بودن سوخت ، تعرفه های برق و گاز ، بررسی میزان تقاضا برای برق ، آب سرد ، بخار و آب گرم ، بررسی میزان تقتضای بیشینه و مدت تداوم آن دارد.
با این وجود برای تولید سه منظوره در حالت کلی می توان 4 شکل عمده را معرفی نمود که عبارتند از:
بخشی از فهرست مطالب مقاله بهینه سازی مصرف سوخت کشور در واحدها
سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور
محیط زیست وبهینه سازی مصرف انرزی:
گسترش استفاده از گاز طبیعی در شهر ها وصنایع:
همیاری در توسعه اتوبوس رانی:
جلوگیری از سوزاندن گازهای همراه نفت:
اجرای طرح ها ومطالعات زیست محیطی:
تدوین استانداردها ومعیار مصرف انرژی:
برق دار کردن چاه های آب:
ب. طرح یارانه سود تسهیلات برای افزایش بازده انرژی:
گاز رسانی به صنایع:
1. گرمای مورد نیاز برای ذوب شارژ
9-1-نگهداری ضخامت مشخص شده جداره دیر گداز
10-3-کنترل مکش غبار گیرهای کوره
تولید ترکیبی گرمایشی ، سرمایشی و توان
2-سیستم ترکیبی گرما و توان Combined Heat and Power Generation (CHP)))
4- تولید سه منظوره Trigenereration
بهینه سازی مصرف انرژی در دیگ های بخار نیروگاهی
الف-محاسبه بازده حرارتی دیگ بخار
ج-1- شرح عوامل موثر در راندمان بویلر (روش ورودی/خروجی)
1-انرژی حرارتی موجود در گازهای خروجی
1. پیش گرمکن های هوا
د-8)بخار آب پودر کننده سوخت
5-1-1-عمر مفید تجهیزات
5-1-3-نظارت بر مصرف سوخت
5-3-2-پیش گرم کن های هوا
5-4)کاستن مصرف بخا(کم کردن نشتی بخار )
5-ه)محدوده عملکرد دیگ بخار
1-طراحی خشک کن برودتی:
اضافه کردن یک کمپرسور به سیکل هوای فشرده
متعادل کننده کمپرسورهای پارالل
انرژی در سیستم های تهویه مرکزی کارخانجات نساجی
نقش شرایط محیط کاری در فرایند تولید
انرژی مادون قرمز حاصله از گاز جهت گرمایش ساختمان ها
در سردترین زمان در طول سال را t تئوریک می نامند.
در گرمایش به روش جابجایی این با واقعی تفاوت دارد.محاسبه
تجهیزات سیستم گرمایشی مادون قرمز:
بهینه سازی بویلر بازتاب سیکل ترکیبی
1-فرایند تولید محصولات الفینی:
کراکینگ با بخار
روش مدل سازی:
پیشنهادات:
2.بهره وری مصرف انرژ ی
راهکارهای کوتاه مدت
هدف گذاری انرژی
2-2-عملکرد تله های بخار ترموستاتیک
3-2- استفاده از تجهیزات مافوق صوت
- روش هدایتی
3. مقایسه از نظر شرایط تئوریکی
4- مقایسه در شرایط واقعی
- ملاحظات مالی
- بررسی اقتصادی در ایران وجهان
نتیجه گیری
1- معادلات حاکم
2-1-محاسبه سطح در حالت افت فشار ثابت
2- افزاینده های انتقالحرارت
2-2-افزاینده های انتقال حرارت
پیشنهادات
دانلود مقاله بهینه سازی مصرف سوخت کشور در واحدها
