12
Cogeneration Page 1/12 ระบบผลิตพลังงานรวม(Cogeneration) ลดรายจายพลังงานโดยการทํางานรวมกัน ดร.พงษธร จรัญญากรณ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย การผลิตพลังงานรวมคืออะไร การผลิตพลังงานรวมคืออะไร การผลิตพลังงานรวม(Cogeneration) คือ การผลิตพลังงานสําหรับใชประโยชนรวมกันสองรูป เชน ไฟฟาและความรอน โดยการเผาไหมของเชื้อเพลิงเพียงครั้งเดียว ตัวอยางเชน การใชเครื่องยนตดีเซลหรือเครื่อง กังหันแกสเปนตนกําลังฉุดเครื่องกําเนิดไฟฟา ในขณะเดียวกันก็ใชไอเสียจากเครื่องยนตดีเซลหรือเครื่องกังหัน แกสไปผลิตน้ํารอนหรือไอน้ําเพื่อใชประโยชนทางความรอน เปนตน อีกตัวอยางหนึ่งคือ การใชความรอนจาก การเผาไหมเชื้อเพลิงสําหรับกระบวนการทางความรอนในเตาเผา จากนั้นนําความรอนจากเตาเผาไปผลิตไอน้ํา สําหรับขับกังหันไอน้ํา เพื่อเอาไปฉุดเครื่องกําเนิดไฟฟาอีกตอหนึ่ง ทําไมตองผลิตพลังงานรวม ทําไมตองผลิตพลังงานรวม เหตุผลสําคัญที่สุดคือ การใชเชื้อเพลิงเพื่อผลิตพลังงานความรอนหรือไฟฟารูปใดรูปหนึ่งเพียงอยาง เดียว ประสิทธิภาพต่ํามาก เกิดการสูญเสียทั้งในรูปของการสูญเสียพลังงานโดยตรง และ การสูญเสียศักยภาพ ของพลังงานสูงมาก ในทางเทอรโมไดนามิกส การใชเชื้อเพลิงเพื่อความรอนอยางเดียว เชน ในหมอน้ํา หรือ เตาเผา ประสิทธิภาพการใชพลังงานต่ํามาก ในทํานองเดียวกัน การใชเชื้อเพลิงเพื ่อผลิตไฟฟาหรือกําลังงานอยาง เดียว เชน ในเครื่องกังหันแกส เครื่องยนตดีเซล หรือ Gas engine มีประสิทธิภาพต่ํามาก รูปที1 ระดับอุณหภูมิในการนําความรอนไปใชเทียบกับอุณหภูมิของแกสสันดาป 3 1 2 4 s , C T 400 o 1500 45 Rankine cycle Combustion gas temperature Process steam temperature 1-2-3-4, Simple 25 180 Ambient temp.

Technic_cogeneration

  • Upload
    -

  • View
    93

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 1/12

ระบบผลิตพลังงานรวม(Cogeneration)ลดรายจายพลังงานโดยการทํางานรวมกัน

ดร.พงษธร จรัญญากรณ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย

การผลติพลงังานรวมคอือะไรการผลติพลงังานรวมคอือะไร การผลิตพลังงานรวม(Cogeneration) คือ การผลิตพลังงานสําหรับใชประโยชนรวมกนัสองรูป เชน

ไฟฟาและความรอน โดยการเผาไหมของเชื้อเพลิงเพียงครั้งเดียว ตัวอยางเชน การใชเครื่องยนตดีเซลหรือเครื่องกังหันแกสเปนตนกําลังฉุดเครื่องกําเนิดไฟฟา ในขณะเดียวกันก็ใชไอเสียจากเครื่องยนตดเีซลหรือเครื่องกังหันแกสไปผลิตน้าํรอนหรือไอน้ําเพื่อใชประโยชนทางความรอน เปนตน อีกตัวอยางหนึ่งคือ การใชความรอนจากการเผาไหมเชือ้เพลิงสําหรับกระบวนการทางความรอนในเตาเผา จากนัน้นําความรอนจากเตาเผาไปผลิตไอน้ําสําหรับขับกังหันไอน้ํา เพื่อเอาไปฉุดเครื่องกําเนิดไฟฟาอีกตอหนึ่ง

ทาํไมตองผลติพลงังานรวมทาํไมตองผลติพลงังานรวม เหตุผลสําคัญที่สุดคือ การใชเชื้อเพลิงเพื่อผลิตพลังงานความรอนหรือไฟฟารูปใดรูปหนึ่งเพยีงอยางเดียว ประสิทธิภาพต่ํามาก เกิดการสูญเสียทั้งในรูปของการสูญเสียพลังงานโดยตรง และ การสูญเสียศักยภาพของพลังงานสูงมาก ในทางเทอรโมไดนามิกส การใชเชือ้เพลิงเพื่อความรอนอยางเดยีว เชน ในหมอน้ํา หรือ เตาเผา ประสิทธิภาพการใชพลังงานต่ํามาก ในทํานองเดยีวกัน การใชเชื้อเพลิงเพื่อผลิตไฟฟาหรือกําลังงานอยางเดียว เชน ในเครื่องกังหันแกส เครื่องยนตดีเซล หรือ Gas engine มีประสิทธิภาพต่ํามาก

รูปที่ 1 ระดับอุณหภูมิในการนําความรอนไปใชเทียบกับอุณหภูมิของแกสสันดาป

3

12

4

s

, CT

400

o

1500

45

Rankine cycle

Combustion gas temperature

Process steamtemperature

1-2-3-4, Simple

25

180

Ambient temp.

Page 2: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 2/12

คงเปนเรื่องอธิบายไดไมยาก ถาบอกวา โรงจักรไฟฟา ไมวาจะเปนวัฏจกัรไอน้ําแรงคนิธรรมดา หรือ

ระบบกังหนัแกสธรรมดามีประสิทธิภาพต่ํา เนื่องจากมกีารปลอยทิ้งพลังงานความรอนมาก ในรูปของความรอนปลอยทิ้งจากการระบายความรอนที่คอนเดนเซอรสําหรับวัฏจักรแรงคนิ และ การปลอยทิ้งพลังงานในรูปของแกสอุณหภูมสูิงสําหรับเครื่องกันหนัแกสธรรมดา

อยางไรก็ตาม อาจจะเปนเรื่องเขาใจยาก ถาบอกวา หมอน้าํที่ใชผลิตไอน้ําความดัน(และอุณหภูม)ิต่ําถึงปานกลางในอตุสาหกรรมโดยทั่วไป เปนการใชพลังงานที่มีประสิทธิภาพต่ํามาก ทั้งที่หมอน้ําที่ใชในอุตสาหกรรมเหลานี้ มีประสิทธิภาพโดยทัว่ไปมากกวา 80% ขึ้นไป เหตุผลสําคัญคือ เชื้อเพลิงมีศักยภาพในการผลิตพลังงานอุณหภูมิสูงซึ่งถือวาเปนพลังงานเกรดสูง เมือ่นํามาผลิตไอน้ําซึ่งเปนความรอนอุณหภมูิต่ําซึ่งถือวาเปนพลังงานเกรดต่ํา จึงเปนการสูญเสีย”คุณคา”พลังงานอยางมหาศาล ดังแสดงในรูปที่ 1

จากแผนภาพ จะเห็นไดวา เชื้อเพลิงเปนพลังงานที่สามารถผลิตแกสที่อุณหภูมิสูงถึง 1500°C ได ดงันั้น

การใชเชื้อเพลิงในการผลิตไอน้ําที่อุณหภูมเิพียงประมาณ 180°C จึงเปนการเสียโอกาสหรือศักยภาพของเชื้อเพลิงไป เปรียบเสมือนการนําน้ําดื่มหรือน้ําประปามารดน้ําตนไม ถึงแมวา จะใชระบบน้ําหยดซึ่งไมมีการสูญเสียน้ําใดๆเลย ก็ยังนับวา เปนการสิ้นเปลืองโดยไมจําเปน เนื่องจากเราสามารถใชน้ําคลองหรือน้ําบอในการรดน้ําตนไมกไ็ด

รูปที่ 2 ระดับอุณหภูมิการทาํงานของวัฏจกัรกังหันแกสอยางงาย

s

, CTo

25

q

1

4

2

inq

31000

500

Combustion gas temperature1500

Ambient temperature

Exhaust gases

out

Page 3: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 3/12

นอกจากนี้ ในรูปที่ 1 ยังไดแสดงระดับอุณหภูมิการทํางานของวัฏจักรเครื่องจักรไอน้าํแรงคินอยางงาย

ซ่ึงจะเหน็ไดวา อุณหภูมิสูงสุดอยูที่ประมาณ 500°C เทานั้น แสดงวา วัฏจักรแรงคนิไมไดใชเชื้อเพลิงอยางเต็มศักยภาพเชนเดียวกัน รูปที่ 2 แสดงระดับอุณหภูมิการทํางานของวัฏจักรกังหันแกสอยางงาย ซ่ึงจะเหน็ไดวา อุณหภูมิสูงสุดเขาใกลอุณหภมูิการเผาไหมของเชื้อเพลิงมากกวาในกรณขีองหมอน้ําผลิตไอน้ํา และ วัฏจักรไอน้ําแรงคิน อยางไรก็ตาม จุดออนของวฏัจักรกังหันแกสคือ มีการปลอยทิ้งความรอน(แกสเสีย)ที่อุณหภูมิสูงมาก จึงทําใหเครื่องกังหันแกสธรรมดามีประสิทธิภาพการใชพลังงานต่ํามาก

รูปที่ 3 ระดับอุณหภูมิการทาํงานของเตาเผาบางชนิด การใชพลังงานในเตาเผามีจดุแข็ง คือ เปนการใชพลังงานที่อุณหภูมิคอนขางสูงเขาใกลศักยภาพของอุณหภูมิการเผาไหมของเชื้อเพลิง โดยเฉพาะอยางยิ่งเตา heating furnace อยางไรก็ตาม ในเตาเหลานี้มีจุดออนคือ มีการปลอยทิ้งความรอนที่อุณหภูมิคอนขางสูง ยกเวนในเตาทีม่ีการติดตั้งอุปกรณนําความรอนปลอยทิ้งกลับมาใชอยางหมาะสม เชน ใชในการอุนอากาศ อุนชิน้งาน หรือ การผลิตกําลังงาน เปนตน

หลกัการของระบบผลติพลงังานรวมหลกัการของระบบผลติพลงังานรวม ในระบบผลิตพลังงานรวม(Cogeneration plant) เปนการผนวกระบบการผลิตพลังงานหลายรูปแบบเขา

ดวยกัน เพื่อเสริมจุดเดน และ กําจดัจุดออนที่กลาวถึงขางตน ตัวอยางเชน การใชความรอนทิ้งอุณหภูมิต่ําจากการผลิต ไฟฟามาใชเปนความรอนเพื่อกระบวนการผลิตในอตุสาหกรรม หรือใชเปนความรอนในสําหรับใหความรอนในอาคารธุรกิจหรือบานพักอาศยั เปนตน

, CTo

1500 Combustion gas temperature

25 Ambient temperature

500

1000

Steel heating furnaces

Heat treatment furnaces

Page 4: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 4/12

รูปที่ 4 การผลิตไฟฟา/ความรอนสําหรับใชในโรงงานโดยใชระบบผลิตพลังงานแบบเดิมเปรียบเทียบกับระบบผลิตพลังงานรวม

รูปที่ 4 แสดงแนวคดิในการนําระบบผลิตพลังงานรวม(ทางดานขวามอืของรูป) มาใชเพื่อสนองตอ

ตองการไฟฟาและความรอนสําหรับกระบวนการผลิตในโรงงาน แทนระบบผลิตพลังงานแบบเดิม(ทางดานซายมือของรูป) ตามตัวอยางในรูปนี้ สมมติวา โรงงานตองการไฟฟา 80 หนวย(หนวยพลังงานใดๆ) และ ตองการพลังงานความรอน(ไอน้ํา) 85 หนวย

ทางดานซายมอืของรูปท่ี 4 เปนระบบการผลิตพลงังานตามแบบเดิม ซ่ึงจะทําการผลิตไฟฟาและความ

รอนแยกกัน เราสมมติใหระบบผลิตไฟฟามีประสิทธิภาพ 40% และหมอน้ํามีประสิทธิภาพ 85% ดังนั้น ระบบผลิตไฟฟาตองการเชื้อเพลิงคิดเปนพลังงาน 200 หนวย และ มีความรอนเหลือทิ้ง 120 หนวย สวนระบบผลิตไอน้ําตองการพลงังานเชื้อเพลิง 100 หนวย และมีความรอนเหลือทิ้ง 15 หนวย

ดังนั้น ประสิทธิภาพการผลิตพลังงานรวมคํานวณไดจากสูตรขางลางนี้

= = = 55%

เมื่อ P = Power produced by electricity plant (gas turbine or gas engine) H = Process heat produced by boiler plant F = Energy input as fuel

ระบบผลิตพลังงานแบบเดิม

200 หนวยเชื้อเพลงิ(1) โรงไฟฟา

100 หนวยเชื้อเพลงิ(2)

ประสิทธิภาพ 85%หมอไอน้ํา

ประสิทธิภาพ 40%

Power House

80 หนวย

85 หนวยความรอน

ความตองการพลังงานของโรงงาน

ไฟฟา:

ระบบผลิตพลังงานรวมPower House

250 หนวยเชื้อเพลงิ(3)

ทางเลอืกท่ี 1 ทางเลอืกที่ 2

สูบรรยากาศ

สูบรรยากาศสูบรรยากาศ

ผลิตไฟฟาEff.=32%

ผลิตไอน้ํา

Waste heat120 units

Waste heat 15 units

Waste heat

Waste heat 85 units

170 units

80 หนวย 80 หนวย

85 หนวย85 หนวย

Page 5: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 5/12

ทางดานขวามอืของรูปท่ี 4 เปนการผลิตพลังงานดวยระบบผลิตพลังงานรวม ในทีน่ี้ เราสมมติใหสวนผลิตไฟฟามีประสทิธิภาพ 32% ซ่ึงจากรูปเราพบวา สวนผลิตไฟฟาตองการพลังงานจากเชื้อเพลิง 250 หนวย เพื่อผลิตไฟฟา 80 หนวย และ สงความรอนเหลือทิ้ง(waste heat) 170 หนวย ใหแกสวนผลิตไอน้ํา ซ่ึงจะผลิตเปนไอน้ํา 85 หนวย และ ปลอยทิ้งสูบรรยากาศ 85 หนวย คิดเปนประสิทธิภาพการใชพลังงานโดยรวมเทากับ

= = = 66%

จะเห็นไดวา ประสิทธิภาพรวมเพิ่มขึ้น 11% หรือใชเชื้อเพลิงลดลงเทากับ = 16.67%

รูปแบบรูปแบบของระบบผลติพลงังานรวมของระบบผลติพลงังานรวม รูปที่ 5 เปนรูปแบบอยางงายๆของระบบผลิตพลังงานรวม ซ่ึงสวนผลิตกําลัง(ไฟฟา)ใชกังหันไอน้ําชนิด

back-pressure turbine นั่นคือ เปนกังหนัที่ทาํงานโดยมีความดันทางออกสูงปานกลาง เพื่อใหไอน้ําทีป่ลอยออกจากกังหัน ยังคงมีความดัน(และอุณหภูม)ิสูงพอที่จะใชประโยชนในกระบวนการผลิตได เงื่อนไขนี้เปนสาเหตุหนึ่งที่ทําใหประสิทธิภาพของสวนผลิตไฟฟาต่ํากวาโรงจักรผลิตไฟฟาอยางเดยีว ซ่ึงมักจะใชกังหันไอน้ําที่เรียกวา Condensing turbine ซ่ึงที่ทางออกของกังหันไอน้ําถูกคุมใหมีความดันต่ําที่สุดเทาที่จะทําได เพื่อใหไดงานจากไอน้ําอยางเต็มเม็ดเต็มหนวย

รูปที่ 5 ระบบผลิตพลังงานรวมที่ใชกังหัน back-pressure turbine

Process Steam(Low pressure)

Back-pressureTurbine

Fuel

Boiler

Pump

High-pressure SteamExhaust gas

Page 6: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 6/12

รูปที่ 6 เปนระบบผลิตพลังงานรวมชนดิทีใ่ช extraction turbine ในกรณีนี้ ไอน้ําจะขยายตวัในกังหนั

ไปสูความดันคอนเดนเซอร ซ่ึงถูกควบคุมใหมีความดันต่ําที่สุดเทาที่จะทําได เพื่อใหไอน้ําสามารถสงผานพลังงานไปใหกังหันไดมากที่สุด สวนไอน้ําที่ตองการใชในกระบวนการผลิตนั้น สามารถดึงแบงออกมาในระหวางทางของกังหัน เพื่อใหมีความดันสูงพอที่จะใชประโยชนได และสามารถดึงออกมามากหรือนอยได ตามความตองการความรอนในกระบวนการผลิต จึงถือวาเปนระบบที่มีความยืดหยุนในการปรับใหเขากับสภาวะความตองการพลังงานไดเปนอยางดี

รูปที่ 6 แผนภาพสวนประกอบของระบบผลิตพลังงานรวมที่ใชกังหนัชนิด extraction turbine

TTooppppiinngg CCyyccllee aanndd BBoottttoommiinngg CCyyccllee ระบบผลิตพลังงานรวมที่ยกตัวอยางในหวัขอขางตนเปนแบบ Topping cycle กลาวคือ พลังงานจากการ

เผาไหมเชื้อเพลิงถูกใชไปเพือ่การผลิตไฟฟากอน จากนัน้ ความรอนเหลือใชจากการผลิตไฟฟาจะถูกใชเพื่อการผลิตความรอน(เชนไอน้ํา) ดังแผนภาพในรูปที่ 7

รูปที่ 7 แผนภาพของระบบผลิตพลังงานรวมแบบ Topping cycle (ดานซายมือ) และ Bottoming cycle (ดานขวามือ)

Steam to Process

2 4

1wpump

PumpCondenser

3

Boiler

qout

wturb

Exhaust gas

Fuel TurbineExtraction

Electricity

Fuelset

Generator

SteamSteam

Exhaust gasesboiler

Waste heat

Product

Fuel Kilnor

Product

Flue gas GeneratorSet

Electricity

Furnace

Page 7: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 7/12

ระบบผลิตพลังงานรวมอีกแบบหนึ่งเรียกวา Bottoming cycle ดังแผนภาพดานขวามือของรูปที่ 7 ซ่ึงพลังงานที่ไดจากการสันดาปเชื้อเพลิงจะถูกใชเปนความรอนในกระบวนการผลิตกอน จากนัน้ ความรอนเหลือทิ้งจึงจะถูกใชในการผลิตกําลังงานหรือไฟฟา รูปที่ 8 เปนตัวอยางระบบผลิตพลังงานรวมแบบ Bottoming cycle ซ่ึงความรอนจากการเผาไหมถูกใชในการใหความรอนแกช้ินงานในเตาเผา และ ความรอนปลอยทิ้งจากเตาเผาถูกใชในการผลิตไอน้ํา ซ่ึงนําไปขับกังหันไอน้ํา ซ่ึงใชขบัเครื่องกําเนิดไฟฟา

รูปที่ 8 ระบบผลิตพลังงานรวมแบบ Bottoming cycle

ระบบผลิตพลังงานรวมแบบ Bottoming cycle มีใชคอนขางนอย เนื่องจากความรอนเหลือทิ้งดังกลาวสามารถทําไปใชงานดวยวิธีอ่ืนที่สะดวกกวาและลงทุนนอยกวา เชน อุนอากาศสันดาป หรือ ผลิตไอน้ํา หรือน้าํรอน เปนตน ดูรูปที่ 9 และ 10

รูปที่ 9 การนําความรอนเหลอืทิ้งจากเตาเผาไปใชอุนอากาศเผาไหมดวยอุปกรณอุนอากาศ(Recuperator)

Pump

boiler

SteamProcess

Fuel

Flue gas

AirFeed

Steam

Furnace

Back-press.Turbine

Waste heat

Flue gas

Feed

Fuel

Recuperator

Exhaust Gas

Ambient Air

FurnaceHeated Air

Page 8: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 8/12

รูปที่ 10 การนําความรอนเหลือทิ้งจากเตาเผาไปใชในการผลิตไอน้ําความดันต่ําเพื่อปอนใหกระบวนการผลิต

ระบบพลงัความรอนรวมระบบพลงัความรอนรวม((CCoommbbiinneedd ccyyccllee)) รูปแบบการผลิตพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงมากอีกแบบหนึ่ง คือ ระบบพลังความรอนรวม(Combined

cycle) ที่ใหทั้งไฟฟาและความรอน(ไอน้ํา)สําหรับกระบวนการผลิต ดงัแสดงในรูปที่ 11 ในระบบผลิตพลังงานแบบนี้ เชื้อเพลิงจะถูกใชในเครื่องกังหันแกสกอน จากนัน้แกสเสียปลอยทิ้งจากกังหนัแกสจะถูกใชผลิตไอน้ําเพื่อขับกังหนัไอน้ํา ซ่ึงเปนกังหันชนิด Extraction turbine เพื่อใหสามารถดึงไอน้ําไปใชในกระบวนการผลิตได จึงมีการปลอยทิ้งพลังงานคอนขางนอย นับวา เปนระบบผลิตพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงมาก

เมื่อพิจารณาแผนภาพวัฏจักรทางขวามือในรูปที่ 11 เราจะสามารถเหน็ไดวา ระบบพลังความรอนรวมมี

การใชประโยชนพลังงานความรอนจากการเผาไหมเชื้อเพลิงตลอดชวงอุณหภูมิตั้งแตอุณหภูมิสูงไปจนกระทั่งที่อุณหภูมิใกลเคียงกับอุณหภมูิบรรยากาศ ซ่ึงเปนการใชพลังงานอยางเต็มศักยภาพ รูปที่ 12 เปนระบบผลิตพลังงานรวมที่ใชเครื่องยนตดีเซลหรอื Gas engine เปนตัวตนกําลังในการผลิตไฟฟา ระบบนีเ้หมาะสมสําหรับโรงงานที่มีความตองการไฟฟามาก แตตองการความรอน(เชนไอน้าํ)นอย โดยเฉพาะอยางยิ่งสําหรับโรงงานที่ใชแกสธรรมชาติเปนเชื้อเพลิงอยูแลว จะไดประโยชนจากเชื้อเพลิงราคาถูกดวย จึงมีเวลาคืนทุนคอนขางเร็ว

Pump

Boiler

Flue gas

Feed

Fuel

Air

ProcessSteam

Furnace

Page 9: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 9/12

รูปที่ 11 ระบบพลังความรอนรวม(Combined cycle) ทางซายมือเปนแผนภาพอุปกรณ สวนทางขวามอืเปนแผนภาพวัฏจกัรการทํางาน

รูปที่ 12 ระบบผลิตพลังงานรวมแบบ Topping cycle โดยใชเครื่องยนตดีเซลหรือ Gas engine เปนตัวผลิตกําลัง(ไฟฟา)

Extraction

Pump

Steam to Process

Fuel

Air

Flue Gas

Condenser

GasTurbineCompressor

SteamTurbine

Waste HeatBoiler

3

1

2

4

s

, CTo

4525

Rankine cycle

q

1

4

2

inq

3

outq

1000

500

Gas turbine cycle

180Process steam

temperature

Condensate

to process

engineDieselElectricity

Exhaustgas

Steam

from process

Page 10: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 10/12

เกณฑการเลอืกรปูแบบของระบบผลติพลงังเกณฑการเลอืกรปูแบบของระบบผลติพลงังานรวมานรวม เกณฑตัวหนึ่งที่ใชในการคัดเลือกรูปแบบของระบบผลิตพลังงานรวมคอื อัตราสวนความรอนตอกําลังงาน(Heat/power ratio) ซ่ึงแตละรูปแบบจะมีลักษณะเฉพาะตัวในการใหอัตราสวนความรอนตอกําลังงานภายในชวงที่เหมาะสมชวงหนึ่ง ตารางที่ 1 ตัวอยางสมรรถนะของระบบผลิตพลังงานรวมรูปแบบตางๆ

ระบบ อัตราสวน Heat/power

ประสิทธิภาพรวม, (%)

ประหยดัพลังงานได, (%)

ผลิตไอน้ําอยางเดียว - 85 - ผลิตกําลังงาน(ไฟฟา)อยางเดียว

- 38 -

ผลิตพลังงานรวมกังหันไอน้ํา

5 85 20

ผลิตพลังงานรวมกังหันแกส

1.6-2 77 32

ผลิตพลังงานรวมเครื่องยนตดีเซล

0.5-0.75 63 25

Page 11: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 11/12

ตารางที่ 1 แสดงลักษณะสมบัติที่สําคัญของระบบผลิตพลังงานรวมรูปแบบตางๆ สวนรูปที่ 13 และ 14 เปนกราฟแสดงผลจากการสํารวจเพื่อหาอตัราสวนความรอนตอกําลังงานของเครื่องยนตกังหนัแกส และ เครื่องยนตลูกสูบ จะเหน็ไดวา ผลสํารวจนีค้อนขางสอดคลองกับตัวเลขในตารางที่ 1

รูปที่ 13 คาอัตราสวนความรอนตอกําลังงานของเครื่องกังหันแกสที่สํารวจ (Source: Handbook of Energy Efficiency and Renewable Energy)

รูปที่ 14 คาอัตราสวนความรอนตอกําลังงานของเครื่องยนตดีเซลหรือ Gas engine ที่สํารวจ (Source: Handbook of Energy Efficiency and Renewable Energy) รูปที่ 15 แสดงวิธีการควบคุมการจายไอน้ําจากระบบผลิตพลังงานรวมใหสอดคลองกับความตองการในกระบวนการผลิต ในขณะทาํงาน ถาทําการผลิตไฟฟาที่คาคาหนึ่ง ก็จะไดไอน้ําจากกังหันที่คาคงที่คาหนึ่ง ในกรณีที่ความตองการไอน้าํในกระบวนการผลิตมากกวาไอน้ําที่ออกจากกังหนั ก็จะตองทําการผลิตไอน้ําอิ่มตัวเสริม ดวยอุปกรณทีเ่รียกวา Desuperheater ซ่ึงทําการฉีดน้ําผสมเขากบัไอดง เพื่อใหไดไอน้าํอิ่มตัวสําหรับใชในกระบวนการผลิต

Page 12: Technic_cogeneration

Cogeneration Page 12/12

สวนในกรณีทีไ่อน้ําที่ตองการในกระบวนการผลิตนอยกวาไอน้ําที่ปลอยออกมาจากกงัหัน ตวัควบคุมจะปลอยไอน้ําสวนเกนิทิ้งไปในบรรยากาศ หรือ ใหผานคอนเดนเซอรเพื่อใหไดคอนเดนเสตกลับคนืมาใชงานจํานวนหนึ่ง การปลอยทิ้งไอน้ําในลักษณะนี้นับวา เปนจดุออนประการหนึ่งของกังหนัแบบ Back-pressure turbine

รูปที่ 15 วิธีการควบคุมปริมาณไอน้ําทีจ่ายไปยังกระบวนการผลิตใหสอดคลองกับความตองการของกระบวนการผลิต

บทสรปุ บทสรปุ ระบบผลิตพลังงานรวม เปนหนทางหนึ่งในการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพ เพื่ออนุรักษพลังงานซึ่ง

นับวันจะเหลอืนอยลง และ เพื่อลดผลกระทบตอส่ิงแวดลอมที่เกิดจากการใชพลังงาน ระบบผลิตพลังงานรวมไมใชใชไดกับโรงงานอุตสาหกรรมเทานั้น หนวยงานหรืออาคารใดๆที่มีความตองการพลังงานทั้งในรูปไฟฟาและความรอนนับวาเหมาะสมหรือมีศักยภาพที่จะใชระบบผลิตพลังงานรวมทั้งสิ้น เชน โรงแรมซึ่งตองการทั้งไฟฟาและความรอนสําหรับใชในหองพักตางๆ โรงพยาบาลซึ่งตองการทั้งไฟฟา และความรอนสําหรับการทําความสะอาดเครื่องมือตางๆและการซักลางในโรงพยาบาล และสถานใหบริการเพื่อสุขภาพหรือสปาซึ่งตองการทั้งไฟฟาและความรอนสําหรับหองอบความรอนเพื่อสุขภาพและสระวายน้ํา เปนตน

(Low press steam)To process

Back-pressureTurbine

PC

Steam from boiler

Spray water

To dump steamcondenser

Press reducingdesuperheater