ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ"

Ἀρχιμήδης Αναγνώστου
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

5 ΒΑΘΜΟΙ ΑΠΟΔΟΣΗΣ Συντελεστής διάθεσης ενέργειας - EUF (Energy Utilisation Factor)

6 ΒΑΘΜΟΙ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΚΑΙ ΑΛΛΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ P ch-s : η συνολική χημική ισχύς των καυσίμων για ξεχωριστή παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ισχύος Pch-co : η συνολική χημική ισχύς των καυσίμων για συνδυασμένη παραγωγή των ίδιων ποσοτήτων ηλεκτρικής και θερμικής ισχύος.

7 ΒΑΘΜΟΙ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΚΑΙ ΑΛΛΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ co co co

9 Συστήματα Σ.Η.Θ Τα περισσότερα συστήματα Σ.Η.Θ. μπορούν να χαρακτηριστούν είτε ως συστήματα αιχμής (topping systems) είτε ως συστήματα βάσεως (bottoming systems). Στα συστήματα αιχμής, ρευστό υψηλής θερμοκρασίας χρησιμοποιείται πρωτίστως για την παραγωγή ηλεκτρισμού, ενώ η αποβαλλόμενη θερμότητα χαμηλής θερμοκρασίας χρησιμοποιείται σε θερμικές διεργασίες, θέρμανση χώρων ή ακόμη και για παραγωγή πρόσθετης ηλεκτρικής ενέργειας (συνδυασμένοι κύκλοι). Στα συστήματα βάσεως παράγεται πρωτίστως θερμική ενέργεια υψηλής θερμοκρασίας (όπως, π.χ., σε κάμινους χαλυβουργείων, υαλουργείων και εργοστασίων σκυροδέματος). Κατόπιν τα θερμά αέρια διοχετεύονται συνήθως σε λέβητα ανάκτησης θερμότητας, όπου παράγεται ατμός, ο οποίος θέτει σε λειτουργία έναν ατμοστρόβιλο και, εν συνεχεία, μία γεννήτρια.

10 Ενδεικτικές θερμοκρασιακές στάθμες συστημάτων συμπαραγωγής

11 Βασικές τεχνολογίες Σ.Η.Θ Οι βασικές τεχνολογίες Σ.Η.Θ. προκύπτουν με βάση τα χρησιμοποιούμενα κυκλώματα ισχύος Συμπαραγωγή με ατμοστρόβιλο: Χρησιμοποιείται ως καύσιμο άνθρακας, λιγνίτης, πετρέλαιο, στερεή βιομάζα, απόβλητα, τύρφη και πυρηνικά καύσιμα. Ο ατμός είναι το μέσο με το οποίο η θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια. Συμπαραγωγή με αεριοστρόβιλο: Το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο είναι τα μόνα κατάλληλα καύσιμα. Το μέσο μεταφοράς της θερμότητας είναι τα καυσαέρια του θαλάμου καύσης. Συμπαραγωγή με συνδυασμένο κύκλο: Η υψηλή θερμότητα και περιεκτικότητα σε οξυγόνο των καυσαερίων του αεριοστροβίλου χρησιμοποιούνται σε μια δεύτερη διεργασία με έναν ατμοστρόβιλο. Συμπαραγωγή με εμβολοφόρο μηχανή: Η χημικά δεσμευμένη ενέργεια του φυσικού αερίου ή του πετρελαίου diesel, για παράδειγμα, μετασχηματίζεται άμεσα με την καύση σε μηχανική ενέργεια.

12 Βασικές τεχνολογίες Σ.Η.Θ

13 Συστήματα ατμοστροβίλου Τα συστήματα Σ.Η.Θ. με ατμοστρόβιλο είναι τα πλέον διαδεδομένα, κατάλληλα για απαιτήσεις ισχύος από 500kWe έως 1.000MWe. Το συγκριτικό πλεονέκτημα, που εμφανίζουν ως προς τις άλλες διαθέσιμες τεχνολογίες, είναι η δυνατότητα καύσης οποιουδήποτε καυσίμου, ακόμη και στερεά απόβλητα τα οποία καίγονται σε ειδικούς λέβητες, εφοδιασμένους με συστήματα κατακρατήσεως ή και εξουδετερώσεως ρύπων και τοξικών ουσιών, που δημιουργούνται κατά την καύση. Ο ολικός βαθμός απόδοσης συμπαραγωγής με συστήματα ατμοστροβίλων είναι της τάξης του 60 85%, με το, επίσης, σημαντικό πλεονέκτημα της διατήρησής του σε υψηλές τιμές ακόμα και σε λειτουργία σε μερικό φορτίο. Στα αρνητικά χαρακτηριστικά της λειτουργίας των συστημάτων ατμοστροβίλων είναι ο σχετικά χαμηλός βαθμός απόδοσης για την παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος, ο οποίος διαμορφώνεται στο 15 20%, χαρακτηριστικό που οδηγεί σε μικρό λόγο ηλεκτρισμού προς θερμότητα. Το χαρακτηριστικό αυτό συνεπάγεται τη μειωμένη σκοπιμότητα για τη χρήση των συστημάτων Σ.Η.Θ. Με ατμοστρόβιλους σε περιόδους μειωμένων αναγκών σε θερμική ενέργειας (θερινή περίοδος). Αύξηση του ηλεκτρικού βαθμού απόδοσης μπορεί να επιτευχθεί μέχρις ενός σημείου με αύξηση της πιέσεως και της θερμοκρασίας του ατμού στην είσοδο του ατμοστροβίλου.

14 Συστήματα ατμοστροβίλου Τα συστήματα Σ.Η.Θ. με ατμοστρόβιλο είναι τα πλέον διαδεδομένα, κατάλληλα για απαιτήσεις ισχύος από 500kWe έως 1.000MWe. Το συγκριτικό πλεονέκτημα, που εμφανίζουν ως προς τις άλλες διαθέσιμες τεχνολογίες, είναι η δυνατότητα καύσης οποιουδήποτε καυσίμου, ακόμη και στερεά απόβλητα τα οποία καίγονται σε ειδικούς λέβητες, εφοδιασμένους με συστήματα κατακρατήσεως ή και εξουδετερώσεως ρύπων και τοξικών ουσιών, που δημιουργούνται κατά την καύση. Ο ολικός βαθμός απόδοσης συμπαραγωγής με συστήματα ατμοστροβίλων είναι της τάξης του 60 85%, με το, επίσης, σημαντικό πλεονέκτημα της διατήρησής του σε υψηλές τιμές ακόμα και σε λειτουργία σε μερικό φορτίο. Στα αρνητικά χαρακτηριστικά της λειτουργίας των συστημάτων ατμοστροβίλων είναι ο σχετικά χαμηλός βαθμός απόδοσης για την παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος, ο οποίος διαμορφώνεται στο 15 20%, χαρακτηριστικό που οδηγεί σε μικρό λόγο ηλεκτρισμού προς θερμότητα. Το χαρακτηριστικό αυτό συνεπάγεται τη μειωμένη σκοπιμότητα για τη χρήση των συστημάτων Σ.Η.Θ. Με ατμοστρόβιλους σε περιόδους μειωμένων αναγκών σε θερμική ενέργειας (θερινή περίοδος). Αύξηση του ηλεκτρικού βαθμού απόδοσης μπορεί να επιτευχθεί μέχρις ενός σημείου με αύξηση της πιέσεως και της θερμοκρασίας του ατμού στην είσοδο του ατμοστροβίλου.

15 Συστήματα συμπαραγωγής με ατμοστρόβιλο αντιθλίψεως Στα συστήματα αυτά, ο ατμός υψηλής πιέσεως ( bar) και θερμοκρασίας ( οC), ο οποίος παράγεται σε λέβητα, αφού εκτονωθεί σε ατμοστρόβιλο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, εξέρχεται του στροβίλου σε πίεση και θερμοκρασία κατάλληλη για τις θερμικές διεργασίες. Ο όρος «αντίθλιψη» περιγράφει το χαρακτηριστικό ότι η πίεση του ατμού, που οδηγείται προς ανάκτηση θερμότητας, είναι ανώτερη της ατμοσφαιρικής (3 20bar). Τα συστήματα συμπαραγωγής με ατμοστρόβιλο αντιθλίψεως παρουσιάζουν, σε σχέση με αυτά του ατμοστροβίλου απομαστεύσεως, τα εξής πλεονεκτήματα: απλή μορφή, μικρότερο κόστος κατασκευής και εγκατάστασης, μειωμένη ή και καθόλου ανάγκη σε ψυκτικό υγρό, υψηλότερο ολικό βαθμό απόδοσης (περίπου 85%), κυρίως λόγω του ότι δεν αποβάλλεται θερμότητα στο περιβάλλον μέσω ψυκτών.

16 από Σύστημα Σ.Η.Θ. με ατμοστρόβιλο αντίθλιψης

17 Συστήματα συμπαραγωγής με ατμοστρόβιλο αντιθλίψεως Και στην περίπτωση αυτή, η παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας επιτυγχάνεται με όμοιο τρόπο με αυτό στην περίπτωση των συστημάτων με ατμοστρόβιλους αντίθλιψης. Η διαφορά μεταξύ των δύο υλοποιήσεων εμφανίζεται στο ότι στην περίπτωση ατμοστροβίλου απομαστεύσεως, ποσότητα του ατμού απομαστεύεται (εξάγεται) από μία ή περισσότερες ενδιάμεσες βαθμίδες του στροβίλου, η οποία χρησιμεύει για την προθέρμανση του τροφοδοτικού νερού ή θερμική ισχύς σε εναλλάκτη, ενώ ο υπόλοιπος ατμός εκτονώνεται μέχρι την πίεση του συμπυκνωτή.

18 Σύστημα Σ.Η.Θ. με ατμοστρόβιλο απομαστεύσεως

19 Συστήματα αεριοστροβίλου Διακρίνονται δύο βασικές υλοποιήσεις συστημάτων Σ.Η.Θ. με αεριοστρόβιλο, οι ανοιχτού και κλειστού τύπου. Το χρησιμοποιούμενο καύσιμο είναι συνήθως φυσικό αέριο, υγραέριο και ελαφρύ πετρέλαιο Σύστημα Σ.Η.Θ. με αεριοστρόβιλο ανοιχτού κύκλου

20 Σύστημα Σ.Η.Θ. με αεριοστρόβιλο κλειστού κύκλου

Σχετικά έγγραφα

Σταθμοί Παραγωγής Ενέργειας

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Σταθμοί Παραγωγής Ενέργειας Ενότητα 5: Συμπαραγωγή (Cogeneration CHP) Δρ Γεώργιος Αλέξης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε. Άδειες