عنوان پایان‌نامه
طراحی فرآیند یکپارچه مایع سازی گاز طبیعی و نیروگاه پیل سوختی
- رشته تحصیلی
- مهندسی سیستم های انرژی- تکنولوژی انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73398;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73398;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 293808;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 293808
- تاریخ دفاع
- ۱۴ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- پریماه بهرامیان
- استاد راهنما
- مهدی مهرپویا
- چکیده
- مایع سازی گاز طبیعی یکی از روش‌های کارآمد و استراتژیک انتقال این حامل انرژی است که در سال‌های اخیر بسیار موردتوجه قرارگرفته است. مهم‌ترین چالش در تولید گاز طبیعی مایع‌شده، هزینه‌ی بالای فرآیندهای تولید آن به دلیل مصرف بالای انرژی و تجهیزات به‌کاررفته در آن‌ها همچون کمپرسورهای چرخه‌های سرمایش تراکمی است. مطالعه روی روش‌های کاهش میزان مصرف انرژی و درنتیجه کاهش هزینه‌های تولید این محصول، امری ارزشمند و ضروری است. در این میان یکی از روش‌هایی که به‌ندرت به آن پرداخته‌شده است، استفاده از سامانه‌های ترکیبی تبرید جذبی و نیروگاه پیل سوختی دمابالا در فرآیندهای تولید گاز طبیعی مایع‌شده است. توان و گرما محصولات نیروگاه پیل سوختی دمابالا هستند که با توجه به دمای بالای گازهای خروجی از توده پیل سوختی، می‌توان ازآن‌جهت تولید توان، با استفاده از توربین گازی و سیکل‌های ترمودینامیکی پایین‌دستی همچون سیکل برایتون بهره برد. در این پژوهش گازهای خروجی از توده پیل سوختی دارای دمای 700 درجه سانتی‌گراد و فشار74/2 بار هستند. گرمای موجود در جریان‌های خروجی نیروگاه پیل سوختی که حاصل واکنش‌های الکتروشیمیایی رخ داده در توده پیل سوختی است، در چرخه تبرید جذبی به کار می‌رود. درنهایت چرخه تبرید جذبی در مرحله پیش سردسازی فرآیند مایع سازی گاز طبیعی، جایگزین چرخه تبرید تراکمی می‌شود. با به کار گرفتن این سامانه‌های ترکیبی میزان مصرف انرژی کاهش‌یافته و درنهایت منجر به کاهش هزینه‌های فرآیند تولید گاز طبیعی مایع‌شده می‌گردد. بازده کلی انرژی سامانه ترکیبی طراحی‌شده برابر 85 % و بازده الکتریکی آن 53 % به دست آمد. جهت بررسی میزان اتلاف و محل اتلاف انرژی، تحلیل اکسرژی انجام شد. بر اساس این تحلیل، بیشترین اتلاف اکسرژی در آند، کاتد، محفظه احتراق و ژنراتور تبرید جذبی دیده می‌شود.
- Abstract
- Natural gas liquefaction is one of the most practical ways in long distance transportation of this energy container. This approach becomes so interesting during the last decades. The most important challenge in LNG production is the required power in the liquefaction process. Compressors of compression refrigeration cycles are the main energy consumers in the LNG processes. So investigation for finding the methods for decreasing the energy consumption is necessary. Among all new methods, using absorption refrigeration/ high-temperature fuel cell hybrid systems is hardly investigated. Power and heat are the product of high-temperature fuel cell plant. It is possible to recover the heat available in outlet stream of fuel cell plant by using a gas turbine or bottoming cycles such as Brayton or Rankine cycle. In this research, operating condition of the fuel cell is 700oC and 2.74 bars. Heat duty of the exhaust gasses can be used for providing the required heat duty in the absorption refrigeration cycle generator. Also the required refrigeration in pre-cooling stage of the LNG process is supplied by absorption refrigeration cycle. The proposed integrated system reduces the amount of energy consumption and the cost of LNG production. Overall and the electrical efficiency based on the higher heating value are 85% and 53% respectively. Exergy analysis is also done. The results show that the most irreversibility in the proposed process is in the anode, cathode, combustion chamber and generator of the absorption refrigeration cycle respectively.
