بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله با شبیه سازي سیکل ترکیبی 300 مگاواتی یکی از نیروگاههاي ایران در مناطق گرم و خشک، توسط نرم افزار GT Pro مقایسه اي بین تاثیر استفاده از سیستم فاگ، تانک ذخیره یخ و چیلرهاي جذبی براي افزایش قدرت خروجی نیروگاه با استفاده از آنالیز انرژي و اگزرژي به همراه برآورد فنی اقتصادي صورت گرفته است. براساس بررسیهاي انجام گرفته، اولویت روشهاي سرمایش هواي ورودي، به ترتیب، سیستم فاگ، تانک ذخیره یخ و چیلر جذبی بوده است. بیشترین تلفات اگزرژي مربوط به محفظه احتراق می باشد. سیستم فاگ تلفات اگزرژي واحد گازي را افزایش داده و موجب کاهش تلفات اگزرژي سیکل ترکیبی میشود.
مقدمه
امروزه مدلسازي حرارتی نیروگاه هاي مولد برق، بمنظور بررسی کارایی و راندمان نیروگاه ها و بررسی راههاي بهینه سازي و افزایش توان نیروگاه مورد توجه قرار گرفته است. یکی از ابزارهاي توانا جهت مدل سازي نیروگاه هاي مولد برق مجموعه نرم افزاري Thermoflow است که قابلیت شبیه سازي انواع نیروگاههاي بخار، گازي و سیکل ترکیبی و همچنین ساختار داخلی نیروگاه را دارا می باشد. در این مقاله با شبیه سازي سیکل ترکیبی مورد مطالعه توسط نرم افزار GT Pro مقایسه اي بین تاثیر استفاده از سیستم فاگ، تانک ذخیره یخ و چیلرهاي جذبی براي افزایش قدرت خروجی نیروگاه با استفاده از آنالیز انرژي و اگزرژي به همراه برآورد فنی اقتصادي این طرح مورد توجه قرار گرفته است.
نیروگاه هاي سیکل ترکیبی در کشورمان به طور گسترده اي در شبکه تولید نیرو به کار گرفته می شوند، لذا بهینه سازي و کاهش هزینه تولید برق می تواند سهم بسزایی در استفاده درست از منابع محدود سوخت هاي فسیلی داشته باشد. هدف این مقاله بررسی اثرات دماي هواي ورودي به کمپرسور بر میزان اتلافات انرژي و اگزرژي و تاثیر آن بر توان تولیدي و راندمان واحدهاي گازي و سیکل ترکیبی است. براي این کار یک سیکل ترکیبی 300MW در نظر گرفته شده است و اطلاعات عملکردي آن براي انجام آنالیز انرژي و اگزرژي بکار گرفته شده است.
بررسی تأثیر دماي هوا بر عملکرد سیکل
به منظور بررسی تأثیر دماي هوا بر عملکرد سیکل، دماي هوا از -12 تا 45 درجه سانتیگراد تغییر داده شده و تأثیر آن بر عملکرد سیکل بررسی شده است. همانطور که در شکل1-1 و شکل2-1 ملاحظه می شود با افزایش دما از -12 تا 45 درجه سانتیگراد میزان توان ناخالص تولیدي واحد گازي حدود %35 و راندمان آن حدود %4/57 کاهش می یابد. در شکل3-1 به بررسی تأثیر افزایش دما بر توان ناخالص سیکل ترکیبی پرداخته شده است. چنانچه ملاحظه می شود با افزایش دما توان ناخالص تولیدي نیروگاه حدود %29 کاهش می یابد. در شکل4-1 ملاحظه می شود که با افزایش دما، راندمان سیکل ترکیبی کاهش می یابد و البته سرعت کاهش آن در دماهاي بالاتر افزایش می یابد.
تأثیر دماي محیط بر توان ناخالص تولیدي واحد گازي تأثیر دماي محیط بر توان ناخالص تولیدي سیکل ترکیبی تأثیر دماي محیط بر راندمان ناخالص واحد گازي تأثیر دماي محیط بر راندمان ناخالص سیکل ترکیبی روش هاي افزایش قدرت توربین هاي گازي و تاثیر آن بر روي بازده گسترش روزافزون استفاده از توربین گازي به دلیل کاربرد آن جهت تولید توان الکتریکی در بخش هاي مختلف صنعت سبب گردیده است تا تحقیقات وسیعی در مورد افزایش بازده و بهینه سازي آن صورت گیرد.
روش هاي افزایش قدرت توربین هاي گازي به شرح زیر است:
الف -خنک کردن هواي ورودي به کمپر سور با استفاده از تانک ذخیره یخ در این روش در شرایط غیر اوج مصرف، از اضافه قدرت تولیدي توربین گاز براي تولید یخ استفاده می شود. یخ تولید شده در تانک هاي مخصوص ذخیره شده و در زمان مورد نیاز از آن براي سرد کردن هواي ورودي به کمپرسور استفاده می شود.
ب - سیستم ایرواشر درسیستم ایرواشر حجم زیادي از آب توسط پمپهاي با ظرفیت زیاد و از طریق نازل هایی که در یک شبکه قرارگرفته اند برروي جریان هواي درون اتاق ورودي، پاشیده می شود که این عمل موجب خنک شدن هواي ورودي به کمپرسور می گردد.
ج- سیستم خنک کننده مدیا سیستم خنک کننده مدیا - Media - عموما از تعداد سلول هاي فایبر گلاس که به شکل شانه عسل می باشند تشکیل شده است. هواي ورودي به کمپرسور بر اثر پاشیده شدن آب برروي سلول هاي یاد شده و مرطوب کردن آنها، یعنی به روش تبخیري خنک می گردد. با افزایش سطوح تماس آب وهوا، سرعت وشدت تبخیر سطحی آب بیشتر خواهد شد. حداکثر بازده اشباع ایجاد شده توسط این سیستم % 90 می باشد.
د- سیستم فاگ فشار قوي یکی از متداول ترین و باصرفه ترین روش خنک کردن هواي ورودي توربین هاي گازي جهت افزایش قدرت خروجی آن ها استفاده از سیستم فاگ می باشد. این روش مبتنی بر روش سرمایش تبخیري می باشد، با این تفاوت که آب قبل از پاشش به هوا به بیلیونها قطره فوق العاده کوچک اتمیزه می گردد. این قطرات به علت ریز بودن ، سریعا گرماي نهان تبخیر خود را از هوا اخذ کرده و تبخیرمی شوند و از طرف دیگر هواي عبوري که گرما از دست داده است، خنک می گردد
ه- چیلرها در این روش توسط چیلر، آبی با دماي پایین - حدود 7 درجه سانتی گراد - تولید و توسط مبدل هاي در مسیر هواي ورودي به کمپرسور قرار می گیرد و دماي هواي ورودي کاهش می یابد.
