پديد آورنده :
قائم‌پناه، امير
عنوان :
بازيابي حرارتي ايستگاه تقويت فشار گاز دهق با استفاده از چرخه رنكين با سيال كاري ارگانيك
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 80ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
چرخه آلي رنكين , ايستگاه تقويت فشار گاز , توربين گاز , بهينه‌سازي چندهدفه , تحليل عملكرد در شرايط بار جزئي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/11/26
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/11/26
چكيده فارسي :
در ساليان اخير اجراي سامانه چرخه آلي رنكين (چار) به عنوان يك راهكار كارا در زمينه بازيابي حرارت اتلافي توربين‌هاي گازي موجود در ايستگاه‌هاي تقويت فشار گاز مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به بهره‌برداري از توربين‌هاي گازي در شرايط بار جزئي در ايستگاه‌هاي تقويت فشار، يكي از چالش‌هاي موجود در خصوص سامانه چار، پيش‌بيني عملكرد ترموديناميكي آن در طول سال و در شرايط خارج از طرح است. در پژوهش حاضر، يك مدل صفر بعدي از عملكرد ترموديناميكي توربين گاز در حال بهره‌برداري در ايستگاه تقويت فشار گاز منطقه دهق، به عنوان مورد مطالعه، در محيط نرم‌افزار ترموفلو ايجاد و نتايج آن با داده‌هاي تجربي صحه‌گذاري شده است. سامانه چار نيز در اين نرم‌افزار طراحي و با توربين گاز مورد مطالعه يكپارچه گرديد. با توسعه كد بهينه‌سازي در محيط نرم‌افزار متلب و برقراري ارتباط بين مدل ترموديناميكي (در نرم‌افزار ترموفلو) و الگوريتم بهينه‌سازي (در نرم‌افزار متلب)، بهينه‌سازي چند هدفه سامانه يكپارچه جهت تعيين مقادير بهينه توان توليدي سامانه و هزينه تمام‌شده توليد برق انجام پذيرفت. در اين مطالعه شرايط بهينه براي پنج سيال كاري مختلف تعيين و پس از مقايسه نتايج، سيكلوپنتان به عنوان سيال منتخب تعيين گرديد. بر مبناي تغييرات ساليانه درصد بار توربين گاز مورد مطالعه و تغييرات شرايط محيطي منطقه دهق، ميزان حرارت گاز خروجي از توربين گاز به عنوان منبع حرارتي سامانه چار در طول سال محاسبه و بر مبناي آن عملكرد سامانه چار بهينه‌شده در شرايط خارج از طرح پيش‌بيني شد. در پايان، تحليل حساسيت به منظور بررسي تأثير تغييرات مفروضات اقتصادي بر شاخص‌هاي اقتصادي اجراي طرح انجام گرفت. بر اساس نتايج اين مطالعه، توان خالص توليدي و بازده خالص حرارتي سامانه يكپارچه بهينه‌شده در شرايط طراحي به ترتيب برابر 30760/6 كيلووات و 42/47 درصد است. ميزان هزينه تمام‌شده توليد برق با اجراي سامانه چار نيز برابر 0/04744 دلار بر كيلووات‌ساعت برآورد شده است. نتايج حاصل از تحليل سامانه چار در شرايط خارج از طرح نيز حاكي از تغيير توان توليدي در محدوده 3143 تا 5645 كيلووات و تغيير بازده حرارتي از 19/38 تا 23/56 درصد در طول سال است.
چكيده انگليسي :
Organic Rankine cycle is a proven solution for waste heat recovery in gas compression stations. Substantially, gas turbines operate under part-load conditions in this industry throughout the year, which completely affects Rankine's cycle performance. In the present study, a gas turbine of the Dehagh compression gas station is simulated and authenticated by experimental data. Gas turbine performance in the part-load condition is investigated to predict the quality of the waste heat source in this condition. Furthermore, the waste heat of the gas turbine is fed to the Rankine cycle and multi-objective optimization is conducted to select the optimal working conditions concerning thermo-economic indicators. Then, based on the gas turbine load profile and ambient condition variation, the yearly performance of the integrated system is predicted. Lastly, a sensitivity analysis is carried out aimed at the assessment of assumptions' impacts on economic indicators of the proposed plant. The net produced power and thermal efficiency of the optimal integrated system in design condition are calculated as 30760.6 kW and 42.47%, respectively, and the electricity production cost is calculated as 0.04744 $/kWh. The operational profile-based simulation demonstrates that the power and thermal efficiency of the organic Rankine cycle alter in the range of 3143 kW-5645 kW and 19.38%-23.56%, respectively.
استاد راهنما :
ايمان چيت ساز
استاد داور :
علي اكبر عالم رجبي , محسن دوازده امامي
