دستاورد برتر دبیرستان دکتر شریعتی میمه اصفهان

در هشتمین جشنواره پژوهش های دانش آموزی تبیان

پژوهشگران جوان دبیرستان دکتر شریعتی میمه اصفهان (روستای اذان) به مدیریت جناب آقای مجتبی اسد در هشتمین جشنواره پروژه های دانش آموزی تبیان شرکت کردند. پروژه ی تاسیسات برودتی و حرارتی از این دبیرستان جز برترین غرفه های این دوره از جشنواره شد. هادی اقدامی، محمد اقدامی و مجتبی علیجانی، دانش پژوهان عزیزی هستند که این پروژه را با راهنمایی جناب آقای اسماعیل عبدلی نشلجی انجام دادند. خلاصه ای از این پروژه برای علاقه مندان ارایه می گردد.

مقدمه

در طی دهه آینده هزینه انرژی، چه برای گرمایش و سرمایش، چه برای روشنایی و چه به عنوان نیروی محركه در فرآیند تولید صنعتی، ادارات، مدارس، منازل و ... ، رشد چشمگیری پیدا خواهد كرد.

در این راستا، بررسی امكان استفاده از تلفات حرارتی نیروگاه های بخاری جهت تولید بخار برای استفاده در مصارف صنعتی، یا گرمایش شهری و یا تلفات حرارتی نیروگاه های گازی برای افزایش راندمان كلی، از اهمیت زیادی برخوردار می باشد.

بررسی ها نشان می دهند كه در نیروگاه بخاری حدود نیمی از انرژی سوخت كه در بویلر جذب شده، در كندانسور و مقادیر كمتری نیز به واسطه نشتی های سیكل و خروج محصولات احتراق تلف می شود. در واحدهای گازی نیز حدود 3/2 از انرژی سوخت به واسطه گازهای داغ خروجی از توربین گاز هدر می رود.

با توجه به موارد ذكر شده، باید به دنبال راهی برای بازیافت تلفات حرارتی باشیم.

تولید توأم بخار و قدرت

در سیستم های تركیبی حرارت و قدرت كه به عنوان سیستم های تولید توأم نیز شناخته می شوند، الكتریسیته (و یا انرژی مكانیكی) و انرژی گرمایی هر دو در یک سیستم یگانه، تولید می شوند.

انرژی گرمایی بازیابی شده در یک سیستم تولید توأم برای گرمایش و سرمایش در صنعت و یا برای مصارف خانگی به كار می رود. تولید توأم خود یک فن آوری خاص نیست بلكه در واقع مجموعه ای از فن آوری های مختلف است كه با استفاده از آن ها نیاز مصرف كنندگان انرژی گرمایی و یا سرمایی و نیز مصرف كنندگان انرژی الكتریكی و یا مكانیكی برآورده می شود.

سیستم تولید توأم در مقایسه با سیستم های تولید حرارت و قدرت به صورت مجزا، سوخت كمتری مصرف می كنند و میزان نشر آلاینده های ناشی از آن كمتر است، در نتیجه بازدهی آن ها نیز بسیار بالاتر است.

سیستم تولید توأم، سیستمی كارآمد و اقتصادی برای كاهش آلودگی هواست، زیرا در روش های سنتی كنترل آلاینده ها، نیاز به پالایش گازهای حاصل از احتراق می باشد كه روش چندان سودبخشی نیست و باعث كاهش بازدهی و انرژی مفید خروجی می شود.

مقایسه سیستم تولید توأم با سیستم های تولید حرارت و الكتریسیته به صورت مجزا

^شكل(1)

شكل(1) گویای این مطلب است كه با مصرف سوخت در سیستم های جدگانه حرارت و قدرت، قسمت زیادی از ین سوخت تلف شده و هدر می رود و در نتیجه راندمان سیستم پایین می آید.

ولی در یک سیستم تولید توأم با صرف مقدار كمتر سوخت به همان محصول مورد نظر می رسیم ولی با تلفات كمتر و در نتیجه راندمان سیستم افزایش می آید.

در مقایسه ای دیگر برای تولید الكتریسیته به صورت مجزا و یا با استفاده از سیستم تولید توأم، نتایج به صورت نمودار شكل(2) بدست آمد.

این نمودار گویای این واقعیت است كه راندمان سیستم تولید الكتریسیته با به كار بردن سیستم تولید توأم افزایش خواهد یافت.

^شكل(2)

شماتیکی از یک سیستم تولید توأم

^شكل(3)

همان طور كه در شكل(3) می بینید، در این نیروگاه گازی چرخش توربین در اثر احتراق حاصل باعث چرخش محور توربین و كمپرسور و در نهایت محور ژنراتور شده و الكتریسیته تولید می گردد. از طرف دیگر، گازهای داغ حاصل از احتراق كه از توربین خارج می شوند، بازیافت شده و بدین ترتیب راندمان سیستم افزایش می یابد.

موانع

موانع اصلی عبارتند از:

محدودیت های زیست محیطی كه در مناطق مختلف متفاوت هستند و محدودیت هایی پیچیده، هزینه بر و وقت گیر هستند.

بازار مصرف از پیشرفت های بالقوه ای كه با استفاده از سیستم های تولید توأم امكان پذیر می شوند آگاه نیست.

روش های تولید توأم الکتریسته و حرارت در نیروگاه های حرارتی

بررسی ها به طور كلی نشان دهنده این موضوع می باشند كه عمده ترین تلفات حرارتی نیروگاه بخار، مربوط به كندانسور نیروگاه می باشد و راه حل اساسی كاهش این تلفات و بازیافت حرارت، تولید مشترك حرارت و قدرت می باشد.

بدین منظور روش های مختلفی برای انجام تولید مشترک و بازیافت حرارت توسط طراحان و سازندگان نیروگاه بخاری مورد استفاده قرار گرفته است.

مهم ترین این روش ها عبارتند از :

استفاده از توربین بخار نوع BP

استفاده از زیركش بخار در توربین و زیركش كردن بخار برای سیستم بازیافت

نتیجه گیری

استفاده از سیستم های تولید توأم، باعث بهبود بازدهی(كاهش انرژی مصرفی) و كاهش نشر آلاینده ها می شود.

تولید الكتریسیته به صورت مركزی باعث افزایش مصرف سوخت و بالا رفتن میزان نشر كربن در محیط زیست می شود و در عین حال بیش از دو سوم انرژی موجود در سوخت تلف می شود. با استفاده از سیستم های تولید توأم برای تولید قدرت و انرژی گرمایی، حداقل نیمی از این انرژی اتلافی قابل بازیابی است.

هم چنین در كنار صرفه جویی در مصرف انرژی، میزان نشر آلاینده ها و تولید گازهای گلخانه ای نیز كاهش می یابد.

برای مطالعه مقاله ی کامل این عزیزان اینجا کلیک کنید.

تهیه و تنظیم: فاطمه گودرزی