عنوان پایان‌نامه
توسعه یک مدل مفهومی- ریاضی برای تعیین معیار مصرف انرژی و انتشار گاز دی اکسید کربن در نیروگاه های حرارتی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1774.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76621
- تاریخ دفاع
- ۰۷ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- سامان سبزچی اصل
- استاد راهنما
- محمدحسن پنجه شاهی, نسیم طاهونی
- چکیده
- ارزیابی مداوم عملکرد و اجرای طرح‌های به‌روزرسانی لازمه ادامه حیات هر واحدی در بازار رقابتی می باشد. نیروگاه‌های حرارتی نیز به دلیل انرژی بر بودن بیش از سایر واحدها نیازمند ارزیابی مداوم و هدف گذاری برای افزایش بازده و کاهش هزین های تولید متناسب با پیشرفت رقبا می باشند. بدین منظور با ترکیب مفهوم مدیریتی محک زنی با محاسبات مهندسی فرآیند، مدلی مفهومی ریاضی برای محک زنی نیروگاه های حرارتی، بدون نیاز به صرف هزینه‌های زمانی و مالی متداول محاسبات مهندسی ارائه شده است. مدل ارائه شده برای نیروگاه های چرخه ترکیبی با استفاده از متغیرهای محیطی (دما، فشار، رطوبت هوا و میزان توان نسبی در شرایط بار نسبی) استانداردی را برای متغیرهای عملکردی واحد (میزان توان تولیدی توربین گاز و بخار، بازده توربین گاز و کل واحد، دما و دبی گاز دودکش ورودی به قسمت بازیابی حرارت) ارائه می دهد. برای نیروگاه های بخار رایج نیز مدلی ارائه شده است که پیش‌بینی نتایج هدف گذاری طرح های اصلاحی قابل انجام بر روی این نوع نیروگاه ها بر اساس تحلیل مرکب پینچ و اکسرژی را مقدور ساخته است. به عبارت دیگر رابطه بین کمینه اختلاف دمای مجاز شبکه های مبدل حرارتی در این طرح ها و میزان افزایش بازده، سطح و کاهش مصرف انرژی مشخص می شود. در نهایت ازآنجایی‌که سوخت پایه مصرفی تمامی نیروگاه های مورد بررسی، گاز طبیعی می-باشد، مدلی برای گاز طبیعی ارائه شده است تا با استفاده از ترکیب درصد مولی گاز طبیعی مورد استفاده در این نیروگاه ها، متغیرهایی همچون ارزش حرارتی و میزان انتشار گاز کربن دی اکسید در فرآیند احتراق کامل را به ازای جرم، مول یا حجم گاز طبیعی مصرفی پیش‌بینی کند. چون تمامی متغیرهای به کار رفته در این مدل ها بدون بعد می باشند، نتایج حاصل قابل استفاده در تمامی واحدهای نیروگاهی مشابه می باشند. همچنین یک رابط گرافیکی جهت استفاده از نتایج مدل صرفاً با وارد کردن ورودی های مدل و گرفتن خروجی، کدنویسی شده است.
- Abstract
- Benchmarking of different process industries, such as thermal power plants, with respect to energy consumption and CO2 emission, is a fundamental measure while implementing a comprehensive energy plan at the national level. Therefore, a conceptual-mathematical model has been developed in order to facilitate energy benchmarking in thermal power plants, which are highly energy intensive. As the model can easily be applied to similar processes and scope of improvement be identified, both engineering time and money can be saved. This research has been conducted on two kinds of power plants. First, we have presented a benchmarking model for combined cycle power plants. The proposed model provides a standard for the functional parameters of the unit (produced power of gas and steam turbines, the efficiency of gas turbine and the whole unit, and the temperature and mass flow rate of stack flue gas entering to heat recovery steam generator section), using the environmental variables (temperature, pressure and relative humidity of the ambient air and relative power in part load operation). Second, another benchmarking model has also been presented for the conventional steam power plants making it possible to predict the results of energy retrofit projects on these power plants, based on combined pinch and exergy analysis. Thus, the relationship between minimum temperature difference in retrofit projects and the enhanced efficiency, heat transfer area increment, and energy consumption decline, has been specified. Finally, a mathematical model has been proposed for estimating the natural gas heating value and CO2 emission based on natural gas composition. As all parameters used in these models are dimensionless, consequently the results are usable in the other similar power plants.
