عنوان پایان‌نامه
استفاده از سامانه توربین انبساطی و پیل سوختی در ایستگاه تقلیل فشار گاز طبیعی به منظور بازیافت انرژی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1100.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51938
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- علی خزائلی
- استاد راهنما
- محمدحسن پنجه شاهی
- چکیده
- در این تحقیق به بررسی شبیه¬سازی پیل سوختی کربنات مذاب، بازیابی انرژی توسط سیکل رانکین آلی از پیل سوختی کربنات مذاب، بازیابی انرژی از ایستگاه تقلیل فشار شهرکرد و انتگراسیون استفاده از دو پیل سوختی سیصد کیلوواتی و توربین انبساطی جهت¬ بهبود عملکرد ایستگاه تقلیل فشار شهرکرد پرداخته شده است. پیل سوختی شبیه سازی شده توان تولید الکتریسیته kW300 و تولید حرارت kW250 را با بازده 51% بر مبنای ارزش حرارتی پایین سوخت دارد. در ادامه با سیال عامل¬های نرمال بوتان، نرمال پنتان، تولوئن، R11،R245fa، MM، MDM، MD2M و MD3M به بررسی بازیافت حرارت از پیل سوختی کربنات مذاب به کمک سیکل رانکین آلی پرداخته شده است. با بهینه¬سازی شرایط عملیاتی سیکل برای هر سیال عامل به¬منظور تولید کار بیشینه و با تحلیل ترمودینامیکی (قانون دوم ترمودینامیک، اتلاف اکسرژی) نتیجه گرفته شد که تولوئن مناسب¬ترین نتایج را ارائه می¬دهد که بازده متناظر برای آن برابر 45/60% می¬باشد. برای بازیافت انرژی از ایستگاه تقلیل فشار شهرکرد با ارائه¬ی آرایش¬های مختلف برای بازیابی انرژی، نتیجه گرفته شد استفاده از دو توربین انبساطی با دبی طراحی¬های 40000 و 10000 عملکرد بهینه را از نقطه نظر تولید الکتریسیته و میزان درآمد خالص به ¬همراه خواهد داشت. همچنین مشاهده شد که با انتگراسیون حرارتی به کمک دو پیل سوختی کربنات مذاب سیصد کیلوواتی ارائه شده در این تحقیق، عملکرد سامانه¬ی هیبریدی بهبود می¬یابد. علاوه بر این نتیجه گرفته شد که به منظور بازیافت انرژی به کمک سامانه¬ی هیبریدی متشکل از پیل سوختی و توربین انبساطی، علاوه بر بهینه¬سازی آرایش توربین¬های انبساطی، بهینه¬سازی ظرفیت پیل¬های سوختی نیز، بسیار حائز اهمیت است.
- Abstract
- This work presents Simulation of molten carbonate fuel cell (MCFC), Heat recovery from MCFC by organic rankine cycle (ORC), Energy recovery from shahrekord pressure let down station and application two 300kW MCFC for modification. The MCFC have been simulated is similar to DFC300 and generates 300kW electricity with efficiency of 51% (LHV). Also it gives 250kW heat energy available for recovery to 120?F (49.9 ?C) After simulation of MCFC, heat recovery from exhaust gases from MCFC is investigated by application of an ORC with N-Butane, N-Pentane, Toluene, R11, R245fa, MM, MDM, MD2M, and MD3M as working fluid. For each working fluid the conditions of cycle have been optimized in order to maximize the net work of cycle. By thermodynamic analysis it is concluded that Toluene is the most efficient fluid (60.45%). In order to energy recovery from sharekord pressure let down station various system configurations were simulated and factors affecting the overall performance of the systems were investigated. Results show that the highest average power generated in the simulations corresponded to two turboexpanders with design flows of 40000 /h and 10000 /h. Also integration of turboexpander with fuel cell have been investigated and it is concluded that using two 300kW MCFC improves performance of the application of turboexpnaders with design flows of 40000 /h and 10000 /h in shahrekord pressure let down station. In addition other results in this work suggest that using fuel cells for this application requires optimization on size and number of fuel cells.
