روش های بازیابی حرارت در سیستم های CHP چیست؟

سیستم های ترکیبی حرارت و برق (CHP) که به عنوان سیستم های تولید همزمان نیز شناخته می شوند، سیستم های انرژی بسیار کارآمدی هستند که به طور همزمان برق و گرمای مفید را از یک منبع سوخت تولید می کنند. یکی از مزایای کلیدی سیستم های CHP توانایی آنها در بازیابی و استفاده از گرمای اتلاف است که در غیر این صورت در تولید برق معمولی هدر می رود. به عنوان یک تامین کننده CHP، من به روش های مختلف بازیابی حرارت در سیستم های CHP آشنا هستم، و در این وبلاگ، به این روش ها می پردازم تا به شما در درک نحوه به حداکثر رساندن کارایی نصب CHP خود کمک کنم.

1. بازیابی حرارت گاز اگزوز

گازهای خروجی از محرک اصلی در یک سیستم CHP، مانند توربین گاز یا موتور احتراق داخلی، مقدار قابل توجهی گرما را حمل می کنند. بازیابی این گرما یکی از رایج ترین و موثرترین راه ها برای بهبود راندمان کلی سیستم CHP است.

1.1 مبدل های حرارتی

مبدل های حرارتی تجهیزات اولیه ای هستند که برای بازیابی حرارت گازهای خروجی استفاده می شوند. آنها گرما را از گازهای داغ خروجی به یک سیال در حال کار مانند آب یا بخار منتقل می کنند. مبدل های حرارتی انواع مختلفی دارند، از جمله مبدل های حرارتی پوسته ای و لوله ای و مبدل های حرارتی صفحه ای.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله از یک پوسته (یک ظرف استوانه ای بزرگ) و یک دسته لوله تشکیل شده اند. گازهای خروجی از طریق لوله ها جریان می یابد، در حالی که مایع کار از طریق پوسته جریان می یابد. گرما از طریق دیواره های لوله از گازهای خروجی به سیال کار منتقل می شود. از طرف دیگر مبدل های حرارتی صفحه ای از یک سری صفحات نازک که در کنار هم قرار گرفته اند تشکیل شده اند. گازهای خروجی و سیال کار از طریق کانال های متناوب بین صفحات جریان می یابد و انتقال حرارت در سراسر صفحات رخ می دهد.

گرمای بازیافتی را می توان برای اهداف مختلفی مانند گرمایش فضا، گرمایش آب یا فرآیندهای صنعتی استفاده کرد. به عنوان مثال در یک ساختمان تجاری می توان از آب گرم تولید شده توسط مبدل حرارتی برای گرمایش فضای داخلی رادیاتور استفاده کرد. در یک محیط صنعتی، بخار تولید شده را می توان در فرآیندهای تولید استفاده کرد، مانند یک کارخانه فرآوری مواد غذایی برای پخت و پز یا استریل کردن.

1.2 دیگ های حرارتی زباله

دیگ های حرارتی زباله به طور خاص برای تولید بخار از گرما در گازهای خروجی طراحی شده اند. آنها اغلب در سیستم های CHP بزرگتر، به ویژه آنهایی که دارای توربین گاز هستند، استفاده می شوند. گازهای خروجی وارد دیگ بخار حرارتی زباله می شوند و در آنجا آب را در لوله های دیگ گرم می کنند. همانطور که آب گرم می شود، به بخار تبدیل می شود که می تواند برای تولید برق در یک توربین بخار (در یک سیستم CHP سیکل ترکیبی) یا برای سایر کاربردهای صنعتی استفاده شود.

2. بازیابی حرارت آب خنک کننده

علاوه بر گرمای گاز خروجی، آب خنک کننده مورد استفاده در سیستم های CHP نیز دارای مقدار قابل توجهی گرما است. محرک اصلی در یک سیستم CHP مانند موتور احتراق داخلی، در حین کار مقدار زیادی گرما تولید می کند و برای حذف این گرما و حفظ دمای موتور در دمای بهینه از آب خنک کننده استفاده می شود.

2.1 چیلرهای جذبی

چیلرهای جذبی می توانند از گرمای آب خنک کننده برای تولید آب سرد برای اهداف تهویه مطبوع استفاده کنند. چیلر جذبی در مقایسه با چیلر بخار معمولی - تراکمی بر اساس اصول متفاوتی کار می کند. از یک منبع گرما (در این مورد، آب خنک کننده داغ) برای هدایت چرخه تبرید استفاده می کند.

اجزای اصلی چیلر جذبی شامل جاذب، ژنراتور، کندانسور و اواپراتور می باشد. آب خنک کننده گرم برای گرم کردن محلولی در ژنراتور استفاده می شود که بخار مبرد آزاد می کند. سپس بخار مبرد از کندانسور عبور می کند و در آنجا به مایع تبدیل می شود. مبرد مایع سپس وارد اواپراتور می شود، جایی که تبخیر می شود و گرما را از آبی که قرار است سرد شود جذب می کند. سپس آب خنک شده را می توان از طریق سیستم تهویه مطبوع در یک ساختمان به گردش درآورد.

2.2 گرمایش منطقه ای

گرمای آب خنک کننده را می توان برای سیستم های گرمایش منطقه ای نیز استفاده کرد. گرمایش منطقه ای سیستمی است که در آن گرما در یک مکان مرکزی تولید می شود و از طریق شبکه ای از لوله ها به چندین ساختمان در یک منطقه توزیع می شود. آب خنک کننده گرم از سیستم CHP می تواند مستقیماً در شبکه گرمایش منطقه ای استفاده شود یا می تواند برای گرم کردن سیال ثانویه استفاده شود که سپس در شبکه به گردش در می آید.

3. بازیابی حرارت روغن روان کننده

روغن روان کننده در محرک اصلی یک سیستم CHP برای کاهش اصطکاک و سایش بین قطعات متحرک استفاده می شود. در حین کار، روغن روان کننده گرم می شود. بازیابی گرما از روغن روانکار می تواند کارایی کلی سیستم CHP را بیشتر بهبود بخشد.

گرمای حاصل از روغن روانکار را می توان با استفاده از مبدل حرارتی بازیابی کرد. مشابه مبدل حرارتی گاز خروجی، روغن روانکاری داغ از یک طرف مبدل حرارتی و سیال کاری (مانند آب) از طرف دیگر جریان می یابد. گرما از روغن روان کننده به سیال کار منتقل می شود.

گرمای بازیافتی را می توان برای پیش گرم کردن سوخت یا هوای احتراق در محرک اصلی استفاده کرد. پیش گرم کردن سوخت می تواند راندمان احتراق آن را بهبود بخشد، در حالی که پیش گرم کردن هوای احتراق می تواند بازده حرارتی کلی موتور را افزایش دهد.

4. مزایای بازیابی حرارت در سیستم های CHP

اجرای روش های بازیابی حرارت در سیستم های CHP مزایای متعددی را ارائه می دهد.

4.1 بهره وری انرژی

با بازیابی و استفاده از گرمای هدر رفته، سیستم‌های CHP می‌توانند بازده انرژی کلی بسیار بالاتری را در مقایسه با سیستم‌های تولید برق معمولی به دست آورند. در یک نیروگاه معمولی، بخش زیادی از انرژی موجود در سوخت به عنوان گرما هدر می رود. در یک سیستم CHP با بازیابی گرمای موثر، از گرمای اتلاف به خوبی استفاده می شود و میزان سوخت اضافی مورد نیاز برای برآورده کردن نیازهای گرما و توان را کاهش می دهد.

4.2 صرفه جویی در هزینه

بهره وری انرژی بالاتر به صرفه جویی در هزینه ترجمه می شود. از آنجایی که برای تولید همان مقدار گرما و توان به سوخت کمتری نیاز است، هزینه های عملیاتی سیستم CHP کاهش می یابد. علاوه بر این، در برخی مناطق، ممکن است مشوق‌ها یا یارانه‌هایی برای استفاده از سیستم‌های CHP کارآمد وجود داشته باشد که بار مالی بر روی کاربر را کاهش می‌دهد.

4.3 مزایای زیست محیطی

سیستم های CHP با بازیابی گرما می توانند به طور قابل توجهی انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهند. با استفاده از سوخت کمتر برای تولید همان مقدار انرژی، میزان دی اکسید کربن و سایر آلاینده های منتشر شده در جو کاهش می یابد. این امر سیستم های CHP را به گزینه ای سازگار با محیط زیست برای رفع نیازهای انرژی تبدیل می کند.

5. کاربردهای بازیابی حرارت در صنایع مختلف

بازیابی حرارت در سیستم های CHP می تواند در صنایع مختلف اعمال شود.

5.1 تولید

در صنعت تولید، سیستم‌های CHP با بازیابی حرارت می‌توانند هم برق و هم گرما را برای فرآیندهای تولید فراهم کنند. به عنوان مثال، در صنعت نساجی، بخار تولید شده از بازیابی حرارت گازهای خروجی را می توان برای فرآیندهای رنگرزی و تکمیل استفاده کرد. در صنایع شیمیایی می توان از گرما برای فرآیندهای تقطیر و واکنش استفاده کرد. برخی از مواد شیمیایی مورد استفاده در صنایع شیمیایی مانندBIBP | CAS 25155 - 25 - 3 | بیس (ترت - بوتیل دی اکسی ایزوپروپیل) بنزن،DTAP | CAS 10508 - 09 - 5 | دی - ترت - آمیل پراکسید، ودی بنزوئیل پراکسید، در طول تولید به شرایط دمایی خاصی نیاز دارند و از گرمای بازیافتی می توان برای حفظ این شرایط استفاده کرد.

5.2 ساختمان های تجاری

ساختمان های تجاری مانند ادارات، هتل ها و بیمارستان ها می توانند از سیستم های CHP با بازیابی گرما بهره مند شوند. گرمای بازیافتی را می توان برای گرمایش فضا، گرمایش آب و تهویه مطبوع استفاده کرد. به عنوان مثال، در یک هتل، آب گرم حاصل از بازیابی گرما را می توان برای اتاق مهمان استفاده کرد، در حالی که آب سرد چیلرهای جذبی را می توان برای تهویه مطبوع فضاهای عمومی استفاده کرد.

5.3 سیستم های انرژی منطقه

سیستم‌های انرژی منطقه‌ای می‌توانند سیستم‌های CHP را با بازیابی گرما ادغام کنند تا منبع قابل اعتماد و کارآمد گرما و برق را برای چندین ساختمان در یک منطقه فراهم کنند. گرمای بازیافتی از سیستم CHP را می توان از طریق یک شبکه گرمایش منطقه ای توزیع کرد، در حالی که برق را می توان به صورت محلی استفاده کرد یا به شبکه تغذیه کرد.

نتیجه گیری

من به عنوان یک تامین کننده CHP، اهمیت بازیابی گرما را در به حداکثر رساندن کارایی و عملکرد سیستم های CHP درک می کنم. روش‌های مختلف بازیابی گرما، از جمله بازیابی گرمای گاز خروجی، بازیابی گرمای آب خنک‌کننده، و بازیابی حرارت روغن روان‌کننده، مزایای قابل‌توجهی را از نظر بهره‌وری انرژی، صرفه‌جویی در هزینه و حفاظت از محیط زیست ارائه می‌دهند.

اگر شما علاقه مند به اجرای سیستم CHP با بازیابی گرمای موثر در تاسیسات خود هستید، خواه یک ساختمان تجاری، یک کارخانه صنعتی یا یک سیستم انرژی منطقه باشد، توصیه می کنم برای مشاوره دقیق با ما تماس بگیرید. ما می‌توانیم راه‌حل‌های سفارشی‌شده را بر اساس نیازهای گرما و برق خاص شما ارائه دهیم. بیایید برای دستیابی به آینده انرژی پایدارتر و مقرون به صرفه تر با هم کار کنیم.

مراجع

• کولینین، ک.، و شاه، ن. (2012). طراحی بهینه سیستم های تولید مثلث برای سایت های صنعتی. انرژی کاربردی، 98، 266 - 277.
• لوند، اچ (2006). حرارت و برق ترکیبی (CHP): مروری بر جنبه های زیست محیطی، عملکرد و اقتصادی. انرژی، 31 (14)، 2873 - 2890.
• Mancarella، P. (2014). حرارت و توان ترکیبی: مروری بر فناوری‌ها، بهره‌برداری و بهینه‌سازی بررسی های انرژی های تجدیدپذیر و پایدار، 39، 53 - 72.