صنایع پرکاربرد در استفاده از CHP
استفاده از واحد تولید همزمان برق و حرارت در گلخانه ها
محیطهای گلخانهای را میتوان به عنوان یکی از بسترهای مناسب استفاده از این تکنولوژی دانست. زیرا کنترل دمای گلخانهها به علت حساسیت گیاهان به این عامل حیاتی از اهمیت ویژهای برخوردار است. ثابت نگاهداشتن دما در فصول سرد و گرم، مطابق دمای رشد ایدهآل گیاه باعث حفظ کیفیت محصوالت، رقابتپذیری تولیدات، کاهش ریسک تولید و .... خواهد شد. بدین جهت است که تاسیسات حرارتی و برودتی گلخانهها از مهمترین اجزاء آن به شمار میروند و برای ایجاد آن نیز به سرمایه گذاری قابل توجهی نیازمند است. برای تامین دمای مورد نیاز فضای چند هزار متری گلخانهها، الزم است که انرژی زیادی مصرف شود. بنابراین رقابتپذیری این صنعت وابستگی شدیدی به قیمت انرژی دارد. تامین انرژی مطمئن و اقتصادی دو عامل کلیدی بقای این صنعت هستند و از همین رو بود که گلخانههای صنعتی اولین پذیرای تولید همزمان برق و حرارت در جهان بودهاند. تولید همزمان برق و حرارت در گلخانهها به این معنا بود که گلخانهداران با نصب ژنراتورهای نیروگاهی و استفاده از حرارت بازیافت شده عالوه بر ایجاد یک درآمدزایی مضاعف برای واحد صنعتی خود، خود را از وابستگی به قیمت انرژی رهاندهاند. چرا که تولید برق واحدهای تولید همزمان برق و حرارت فراتر از مصرف انرژی الکتریکی آنها بوده و با فروش مازاد انرژی تولیدی و ارزش افزودهای که تولید برق داشته، حساسیت خود را از تحوالت بازار انرژی مبرا داشته اند. با پیشرفت تکنولوژی، مزیت مضاعفی نیز برای این واحدها ایجاد شد تا با استفاده از استحصال گاز 2CO خروجی از اگزوز مولدها و دمیدن آن به گلخانهها باعث ارتقای کیفیت تولیدات نیز بشوند. این طرح که در بسیاری از کشورهای دنیا اجرا شده به عنوان یکی از آیتمهای پیشنهادی تولید کنندگان مولدهای همزمان برق و حرارت نیز معرفی میگردد. در شکل زیر شمای کلی نحوه تولید همزمان برق، حرارت و گاز 2COبرای یک گلخانه صنعتی نشان داده شده است. با استفاده از چیلرهای جذبی یا سیستمهای جدید حرارتی- برودتی به این سیکل انرژی میتوان در فصل گرما نیز به نحو مناسبی سرمای مورد نیاز گلخانهها را تامین کرد. انتخاب نوع سیستم سرمایش و گرمایش قطعا به نوع محصول زیر کشت و مشخصات آن بستگی دارد.طراحی دقیق سیستم تولید همزمان برق، حرارت، سرما برای مجموعههای گلخانهای به عوامل متعددی چون دما، رطوبت نسبی وارتفاع محل ساختگاه، نوع کشت و طراحی اولیه تاسیسات گلخانه، محدودیتهای منطقه از نظر تامین منابع انرژی، دسترسی به شبکه های برق و .... بستگی دارد که خود به مطالعات دقیقتری نیازمند است.
نیروگاه تولید همزمان قدرت و تصفیه آب دریا
این نمونه از سیستم تولید همزمان قدرت و تصفیه آب دریا شامل 1 سیکل ساده توربین گاز یکک HRSG و یکMulti stage flash می باشد. سیستم HRSG، یک بویلر لوله ای تک فشار و از نوع شعاعی است. آب در داخل لوله ها می جوشد . بخار جدا شده وارد درام بالایی می شود.مبادله گرما بین گازهای گرم عبوری از کانال و آب داخل لوله توسط همرفت ، رسانش و تابش صورت می گیرد. بخار تولید شده توسط HRSG قبل از اینکه وارد گرمکن آب شور MSF شود، برای اینکه فشارش را کاهش دهد، ابتدا خفه میشود.
کاربرد نیروگاه تولید همزمان در صنعت شکر
امروزه با درک این مطلب که بازده نیروگاه با افزایش فشار بخار ورودی افزایش پیدا خواهد کرد کارهای تحقیقاتی و عملی زیادی در زمینه طراحی نیروگاههای تولید همزمان با سوخت نیشکر انجام می گیرد. صنعت شکر طرحهای گوناگونی را برای بهبود بخار تولیدی به منظور ارضاء شرایط بخار مورد تقاضای نیروگاه و تولید نیروی مازاد به کار گرفته است. با پیشرفت تکنولوژی وجود توربین های بخار برای نیروگاه تولید همزمان در صنعت شکر برای سوزاندن سوختی مثل نیشکر ضروری می باشد. توربین با فشار برگشتی ساده یا تولید همزمان از هر دو می تواند انتخاب خوبی باشد. انرژی بدست آمده از نیروگاه تولید همزمان در هندوستان در حدود 1500 تا 5000 مگاوات براورد شده است. بنابراین تفاله نیشکر نقش مهمی در جایگزینی سوخت های فسیلی ایفا می کند و بطور گسترده می توانند در بویلر ها و کوره ها ی نیروگاهها بکار رود. البته بایستی توجه داشت که این مقادیر باالی انرژی بایستی با بازده باال بدست آید.
کاربرد نیروگاه تولید همزمان در صنعت سیمان
صنایع سیمان جزو فرآیندهای صنعتی ای است که بیشترین مصرف انرژی را دارند. در اغلب مناطق جهان، هزینهی انرژی %50 الی %60 هزینهی مستقیم تولید سیمان را شامل می شود. با وجود اینکه کارخانه های سیمان جدید غالباً از فرآیند خشک استفاده می کنند که نسبت به فرآیند تر، سوخت کمتری مصرف می کند باز هم میزان انرژی زیادی مورد نیاز است.برای کاهش سوخت انرژی در فرآیند تولید سیمان ، نیروگاه تولید هم زمان قادر به بازیافت گرمای هدر رفته در تولید انرژی الکتریکی با کاهش احتراق حاصل از سوخت و همچنین کاهش هزینه های زیاد انرژی الکتریکی و صدور 2CO برای تولید سیمان می باشد. به این منظور گرمای هدررفته در کارخانه ی سیمان به تلفات گرمایی با درجه حرارت پایین و تلفات گرمایی با درجه حرارت متوسط تقسیم شده و نیروگاه های مختلف، مناسب با این تلفات گرمایی مورد استفاده قرار میگیرند نظیر سیکل بخار تک مرحله ای ، سیکل بخار دو فشاره، ORC و سیکل کالینا.
کاربرد نیروگاه تولید همزمان در بیمارستانها
سیستم CHP در بیمارستان OSIJEK در کشور کرواسی بیمارستان OSIJEK یک مرکز درمانی با مساحت 7.5 هکتار و شامل 30 ساختمان است. در سال 1999 بیمارستان حدود 96.43 گیگا ژول حرارت و 6.105 مگاوات ساعت برق مصرف کرده است، که کل هزینهی انرژی مصرفی حدود 417 هزار دلار بود. برای کاهش هزینه ی بیمارستان ابتدا اقدامات زیر صورت گرفت:
- بهبود ضریب بار با استفاده از مدیریت مصرف.
- استفاده از جبران سازیهای توان راکتیو.
- بهبود عایق بندی لولهای حرارتی
. - بهبود سیستمهای تهویه با نصب بازیاب حرارتی
با وجود اقدامات انجام شده همچنان مصرف انرژی بیمارستان زیاد بود. بیمارستان دارای شبکهی برق و حرارت مجزا بود از رو برای کاهش مصرف انرژی از واحدهای CHP برای تولید انرژی در بیمارستان استفاده شد. برای اجرای طرح اقدامات زیر صورت گرفت
- بررسی میزان بار و تهیهی طرحی از میزان تقاضای برق و حرارت در آینده
- انتخاب بهترین گزینههای موجود برای نصب
- انتخاب بهترین طرح با توجه به مالحظات فنی و اقتصادی و تعیین پارامترهای الزم برای
CHP - تهیه طرح و دستورالعملهایی برای اجرای طرح
- اجرای طرح
در نهایت طرح بهینه برای بیمارستان به صورت زیر انتخاب شد:
- نصب موتور گاز سوز ۱۰47 کیلو وات ساعت
. - نصب بویلر 25۰۰ کیلو وات ساعت و سیستم خنک کن.
ا توجه به قیمت برق در زمانهای مختلف، دورهی زمانی کار CHP، 14 ساعت تعیین شد و در 10 ساعت باقیمانده برق مورد نیاز از شبکه سراسری تامین میشود.
سیستم CHP در بیمارستان GRIFITH در انگلیس ) شهر DERBY )
بیمارستان GRIFITH یک بیمارستان محلی با 100 تخت است. وقتی این بیمارستان قسمت خشکشویی و مرکز نگهداری آذوقه ی خود را ارتقاء داد با کمبود ظرفیت تولید مواجه شد. در سال 2011 از سازمانهای برنامهریزی، SEDA، خواسته شد مطالعات لازم را برای استفاده از واحدهای CHP در این بیمارستان انجام دهد. پس از انجام مطالعات در خلال الگوهایی برای مصرف انرژی بیمارستان پروژهایی طی قرار داد 2 ساله به انجام رسید. به این صورت که گرمای مورد نیاز توسط یک بویلر بخار تامین میشود که توانایی تامین گرمای خشکشویی، آشپزخانه، شوفاژ و...را دارد. این پروژه مثال خوبی از چگونگی جایگزینی سیستمهای جدید است. سرمایه گذاری این طرح به گفتهی مسئولین بیمارستان، یک سرمایه گذاری باریسک کم است. برای تامین انرژی در زمان تعمیرات، یک سیستم پشتیبانی طراحی شده است و از این رو قابلیت اطمینان طرح در سطح باالیی قرار دارد .
کاربرد سیستم تولید همزمان در صنایع غذایی )ایستگاه غذایی Main Costle در استرالیا(
پروژه ایستگاه غذایی Main Costle KR یکی از کاملترین پروژههای انجام شده در زمینه تولید همزمان از نظر طراحی، نصب قطعات و مدیریت اجرای طرح است. این پروژه شامل نصب سه ژنراتور گازسوز و سه بویلر بخار است که از خروجی حرارت ژنراتورها استفاده میکند. برای بالا بردن قابلیت اطمینان طرح، از یک بویلر آماده به کار نیز استفاده میشود. عمر مفید پروژه 15 سال برآورد شده است. این طرح توانایی تامین 405 مگا وات ساعت برق و 7 مگاوات ساعت گرما به صورت بخار و 3 مگاوات ساعت گرما به صورت آب گرم را دارد. بازده طرح حدود % 75 است. پس از اجرای طرح هر سال به میزان 12000 تن از گازهای گلخانهای کاسته میشود.
طرح CHP در یک استخر در اشتوتگارت )آلمان(
این طرح شامل 3 ماژول CHP است که هر ماژول توانایی تولید 12 کیلووات برق و 196 کیلووات حرارت را دارد. در این ماژولها از موتورهای گاز سوز استفاده میشود که بازده الکتریکی آن % 34 و بازده کل آن با در نظر گرفتن سیستم بازیافت حرارت 93% است. در زمان طراحی، مسائلی از قبیل قابلیت طرح، میزان سر و صدای تولیدی توسط طرح و فضای لازم برای اجرای طرح، مهمترین مسائلی بود که باید به دقت بررسی میشدند. همچنین امکان تغییر ماهیت آب در اثر حل شدن گاز دی اکسید کربن در آن از دیگر مسائلی بود که نیاز به بررسی دقیق داشت
شرکت بهره وری انرژی دشت خاوران (Deashtkhavaran Energy Productivity Co)، پیشرو در صنعت تولید CHP، برای هر گونه خدمات از تامین تا بهره‌برداری، قادر به همکاری با مشتریان خود باشد.