شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی و تحلیل همزمان اگزرژی کوره واحد 104 شرکت پالایش گاز پارسیان به منظور کاهش تلفات حرارتی و بهینه‌سازی مصرف سوخت

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه بین ‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

3 کارشناس ارشد پژوهش و فناوری، پالایشگاه گاز پارسیان، لامرد، ایران

4 کارشناس ارشد فرایند سوخت و احتراق، پالایشگاه گاز پارسیان، لامرد، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، به شبیه­سازی دینامیک سیالات محاسباتی و تحلیل اگزرژی کوره واحد 104 پالایشگاه پارسیان به منظور کاهش تلفات حرارتی و بهینه­سازی مصرف سوخت پرداخته شده است. کوره دارای شش مشعل، ارتفاع 29 متر و قطر 35/5 متر در محفظه احتراق بوده و به منظور گرمایش گاز طبیعی و احیا مواد جاذب رطوبت استفاده می­شود. شبیه­سازی با استفاده از مدل احتراقی species transport به همراه آشفتگی و تابش صورت گرفت. جهت صحت سنجی، نتایج عددی با داده­های تجربی مورد بررسی قرار گرفته و مقایسه آن­ها، بیانگر تطابق خوبی بین آن­ها بوده و بیشترین خطای نسبی 91/3 درصد آمد. سپس، به بررسی تاثیر کاهش درصد هوای اضافی و پیش گرمایش آن پرداخته شد. نتایج حاصل نشان می­دهند که کاهش درصد هوای اضافی از 20 به 5، منجر به کاهش تلفات به مقدار 28درصد و پیش گرمایش هوای ورودی احتراق از دمای 15/308 کلوین به 15/458، منجر به کاهش تلفات به مقدار 20 درصد می­شود. در شرایط بهینه عملکردی کوره، راندمان اگزرژی آن از 20 درصد به 34/31 درصد و راندمان حرارتی از 11/71 درصد به 9/78 درصد افزایش می­یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]    مقدسی م. ه.، ریاضی ر.، تابع جماعت س. و مردانی ا.، تاثیر دمای پیش گرم و میزان رقیق سازی بر میدان احتراقی و ترکیبات محصولات در احتراق ترکیبی Oxy-Mild در یک محفظه آزمایشگاهی. مجله سوخت و احتراق، د. 12، ش. 3، ص 53-71، 1398.
[2]   ابراهیمی فردویی ا.، مظاهری ک. و احسانی درخشان ف.، مطالعه عددی تاثیر سینتیک شیمیایی و مدل تشعشعی بر میدان دما و سرعت در احتراق گاز طبیعی- اکسیژن با استفاده از مدل احتراقی فلیملت پایا. مجله سوخت و احتراق، د. 11، ش. 1، ص29-48، 1398.
[3]    Khalil A. and Gupta A.K., Flame fluctuations in Oxy-CO2-methane mixtures in swirl assisted distributed combustion. Applied Energy, Vol. 12, No. 20, pp. 303–317, 2017.
[4]   Mardani A. and Fazlollahi G. A., Numerical study of oxy-fuel MILD (moderate or intense low-oxygen dilution combustion) combustion for CH4/H2. Fuel and Energy, Vol. 99, pp. 136–151, 2016.
[5]   Jalilimehr M., Behzadan H., Javadi Mal Abad S. M., Moghiman M., and  Niazmand H., Investigating the effects of natural gas preheating on soot formation, flame luminosity, and NOx emissions: a combined experimental and numerical approach. Heat Transfer Asian Research, Vol. 46, No. 7, pp. 895-912, 2017.
[6]    Javadi S. M. and Moghiman M., Experimental study of natural gas temperature effects on the flame luminosity and no emission in a 120 Kw boiler. International journal of spray and combustion dynamics, Vol. 4, No. 2, pp. 175-184, 2012.
[7]   Yuan B., Zhang Y., Du W., Wang M. and Qian, F., Assesment of energy saving potential of an industrial ethylene cracking furnace using advanced exergy analysis. Applied Energy, Vol. 254, pp. 973-985, 2019.
[8]    مسگریان ر.، اصول نم زدایی از نفت و گاز طبیعی. انتشارات شرکت ملی گاز ایران، تهران، 1389.
[9]   Booklet, Heat Transfer Model Theory. Fluent 6.1 documentation User’s Guide, 2003.
[10]               Glassman I., Yetter R. A., combustion, 4th edition, Elsevire, 2008.
[11]              Born J., H-104 fired heater data sheet, parsian gas refinery, Shiraz, 2005.
[12]              Glassman I., Combustion, 2nd edition, San Diego Academic Press, 1987.
[13]              Booklet, DO Radiation Model Theory. Fluent 6.3 User’s Guide, 2003.
[14]               Norio S., Chemical Energy and Exergy, Elsevier, Chapter 8-11, Sapporo, Japan, 2001.
[15]               Cengel Y.A, Boles M. and Michael A. Thermodynamics an Engineering Approach, 6th Ed, McGraw-Hill, 2008.