cogeneration | ghorofat-e jameh va niroo

Cogeneration به معنی تولید همزمان گرما و برق است که از یک منبع سوخت واحد استفاده می‌کند. این دو شکل انرژی یکی حتماً گرما یا انرژی حرارتی و دیگری برق یا انرژی مکانیکی است.

تولید همزمان گرما و برق بهترین، قابل اعتمادترین، تمیزترین و کارآمدترین روش استفاده از سوخت است. سوخت‌های مورد استفاده می‌تواند گاز طبیعی، نفت، دیزل، پروپان، چوب، زباله، فحم و غیره باشد. این روش بر اساس اصل ساده‌ای کار می‌کند که در آن سوخت برای تولید برق استفاده می‌شود و برق تولیدی گرما ایجاد می‌کند و این گرما برای جوشاندن آب و تولید بخار، گرم کردن فضاهای داخلی و حتی خنک کردن ساختمان‌ها استفاده می‌شود.

در یک نیروگاه معمولی، سوخت در یک دیگ سوخته می‌شود که بخار با فشار بالا تولید می‌کند. این بخار با فشار بالا برای چرخاندن یک توربین استفاده می‌شود که به نوبه خود به یک الترناتور متصل است و بنابراین الترناتور را چرخانده تا انرژی برقی تولید کند.

بخار خروجی سپس به مبدل حرارتی فرستاده می‌شود که در آنجا سرد می‌شود و به آب تبدیل می‌شود و به دیگ برای تولید بیشتر انرژی برقی بازمی‌گردد. کارایی این نیروگاه معمولی فقط ۳۵٪ است. در نیروگاه تولید همزمان گرما و برق، بخار با فشار پایین از توربین به جای تبدیل به آب برای گرم کردن یا خنک کردن در ساختمان‌ها و کارخانه‌ها استفاده می‌شود، زیرا این بخار با فشار پایین از توربین انرژی حرارتی بالایی دارد.

نیروگاه تولید همزمان گرما و برق دارای کارایی بالای حدود ۸۰-۹۰٪ است. در هند، پتانسیل تولید برق از نیروگاه تولید همزمان گرما و برق بیش از ۲۰۰۰۰ مگاوات است. اولین نیروگاه تولید همزمان گرما و برق تجاری توسط توماس ادیسون در سال ۱۸۸۲ در نیویورک ساخته و طراحی شد.

همانطور که در نمودار بالا نشان داده شده است، در نیروگاه معمولی، وقتی سوخت به عنوان ورودی می‌دهیم، انرژی برقی و زیان‌ها به عنوان خروجی دریافت می‌کنیم اما در مورد تولید همزمان گرما و برق، با سوخت به عنوان ورودی، خروجی شامل انرژی برقی، گرما یا انرژی حرارتی و زیان‌ها است.

در نیروگاه معمولی، با ۱۰۰٪ انرژی ورودی، فقط ۴۵٪ انرژی استفاده می‌شود و بقیه ۵۵٪ ضایع می‌شود اما با تولید همزمان گرما و برق، مجموع انرژی استفاده شده ۸۰٪ است و انرژی ضایع شده فقط ۲۰٪ است. این به این معناست که با تولید همزمان گرما و برق، استفاده از سوخت کاراتر و بهینه‌تر و بنابراین اقتصادی‌تر است.

نیاز به تولید همزمان گرما و برق

• تولید همزمان گرما و برق به بهبود کارایی نیروگاه کمک می‌کند.

• تولید همزمان گرما و برق انتشار ذرات معلق، اکسیدهای نیتروژن، دی‌اکسید سولفور، زئیر و دی‌اکسید کربن که به اثر گلخانه‌ای منجر می‌شود را کاهش می‌دهد.

• هزینه تولید را کاهش می‌دهد و به بهبود بهره‌وری کمک می‌کند.

• سیستم تولید همزمان گرما و برق به صرفه‌جویی در مصرف آب و هزینه‌های آب کمک می‌کند.

• سیستم تولید همزمان گرما و برق اقتصادی‌تر از نیروگاه معمولی است.

نوع‌های نیروگاه تولید همزمان گرما و برق

در یک سیستم نیروگاه تولید همزمان گرما و برق معمولی، توربین بخار یا گاز وجود دارد که بخار را می‌گیرد و یک الترناتور را می‌چرخاند. همچنین یک مبدل حرارتی زائد نیز در نیروگاه تولید همزمان گرما و برق نصب شده است که حرارت زائد یا گاز خروجی از ژنراتور برق را بازیابی می‌کند تا بخار یا آب داغ تولید کند. دو نوع اصلی از نیروگاه‌های تولید همزمان گرما و برق وجود دارد:

• نیروگاه تولید همزمان گرما و برق با دوره بالا

• نیروگاه تولید همزمان گرما و برق با دوره پایین

نیروگاه تولید همزمان گرما و برق با دوره بالا

در این نوع نیروگاه تولید همزمان گرما و برق، ابتدا برق تولید می‌شود و سپس بخار زائد یا خروجی برای گرم کردن آب یا ساختمان‌ها استفاده می‌شود. عموماً چهار نوع دوره بالا وجود دارد:

1. نیروگاه تولید همزمان گرما و برق با دوره ترکیبی بالا- در این نوع نیروگاه، ابتدا سوخت در یک دیگ بخار سوخته می‌شود. بخار تولید شده در دیگ برای چرخاندن توربین و الترناتور همزمان استفاده می‌شود که برق تولید می‌کند. بخار خروجی از این توربین می‌تواند برای تأمین گرما یا ارسال به یک سیستم بازیابی حرارتی برای تولید بخار استفاده شود که ممکن است برای چرخاندن یک توربین بخار ثانویه استفاده شود.

2. نیروگاه تولید همزمان گرما و برق با دوره توربین بخار بالا- در این نوع نیروگاه، سوخت سوخته می‌شود تا بخار تولید کند که برق تولید می‌کند. بخار خروجی سپس به عنوان بخار فشار پایین برای گرم کردن آب برای مقاصد مختلف استفاده می‌شود.

3. نیروگاه تولید همزمان گرما و برق با دوره توربین آب بالا- در این نوع نیروگاه تولید همزمان گرما و برق، یک لایه خنک‌کننده آب از طریق یک سیستم بازیابی حرارتی برای تولید بخار یا آب داغ برای گرم کردن فضاها عبور می‌کند.

4. نیروگاه تولید همزمان گرما و برق با دوره توربین گاز بالا- در این نوع نیروگاه تولید همزمان گرما و برق، یک توربین گازی با سوخت گاز طبیعی برای چرخاندن یک الترناتور همزمان استفاده می‌شود تا برق تولید کند. گاز خروجی به یک دیگ بازیابی حرارتی ارسال می‌شود که در آنجا برای تبدیل آب به بخار یا تأمین گرما برای مقاصد گرم کردن استفاده می‌شود.

نیروگاه تولید همزمان گرما و برق با دوره پایین

همانطور که از نام آن مشخص است، دوره پایین برعکس دوره بالا است. در این نوع نیروگاه تولید همزمان گرما و برق، گرما زائد از یک فرآیند تولید برای تولید بخار استفاده می‌شود و این بخار برای تولید برق استفاده می‌شود. در این نوع دوره، نیازی به سوخت اضافی برای تولید برق نیست، زیرا سوخت در فرآیند تولید سوخته شده است.

ساختار نیروگاه تولید همزمان گرما و برق

• نیروگاه‌های تولید همزمان گرما و برق با توربین گاز که از گرما زائد در گاز خروجی توربین‌های گاز استفاده می‌کنند.

• نیروگاه‌های تولید همزمان گرما و برق با توربین بخار که از سیستم گرمایشی به عنوان مبدل بخار توربین استفاده می‌کنند.

• سلول‌های سوختی کربنات مذاب دارای گاز خروجی داغی هستند که برای گرم کردن بسیار مناسب است.

• نیروگاه‌های ترکیبی که برای تولید همزمان گرما و برق سازگار شده‌اند.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.