آنالیز انرژی، اگزرژی، اقتصاد و محیط زیستی دو روش خنک کاری هوای ورودی توربین گاز (نمونه موردی: پالایشگاه خانگیران)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

3 کارشناس ارشد، دانشکده مدیریت دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

چرخه­ی اصلی توربین گاز راندمان حرارتی پایینی دارد به همین علت بهبود راندمان توربین­های گازی حائز اهمیت است. قدرت توربین گاز متاثر از شرایط جوی و دمای محیط است. در این پژوهش دو روش مه پاشی هوای ورودی و سیستم چیلر مکانیکی جهت خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور با استفاده از روش تحلیل چهارگانه­ی (4E) انرژی، اگزرژی، اقتصادی و محیط زیستی مورد مطالعه قرار می­گیرد. نتایج نشان می­دهد سیستم سرمایشی چیلر مکانیکی دمای هوای ورودی را تا ºC28 و سیستم مه پاش تا ºC18 کاهش می­دهد. همچنین با استفاده از خنک کننده­ی چیلر مکانیکی اگزرژی تخریبی کمپرسور در حدود %75 کاهش می­یابد. راندمان چرخه با سرمایش چیلر مکانیکی و مه پاش ورودی به ترتیب در حدود %5 و %2 افزایش داشته است. هزینه­ی کربن دی اکسید کاهش یافته برای خنک کاری با چیلر مکانیکی در حدود $ 15457 و برای خنک کاری با مه پاشی $ 7492 است. ارزش حاضر خالص نشان می­دهد برای مه پاش ورودی و چیلر مکانیکی به ترتیب سود­دهی پس از 4 و 5 سال آغاز می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Dawoud B., Zurigat Y. H., and Bortmany J., Thermodynamic assessment of power requirements and impact of different gas-turbine inlet air cooling techniques at two different locations in Oman, Applied Thermal Engineering, Vol. 25, No. 11, pp. 1579-1598, 2005.
[2]  White A. J., and Meacock A. J., An evaluation of the effects of water injection on compressor performance, Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 128, No. GT2003-38237, pp. 181-189, 2006.
[3]  Chaker M., Meher-Homji C. B., and Mee III T., Inlet fogging of gas turbine engines – part A: fog droplet thermodynamics, heat transfer and practical considerations, Vol. 4, No. GT2002-30562, pp. 413-428, 2002.
[4]  Boonnasa S., Namprakai P., and Muangnapoh T., Performance improvement of the combined cycle power plant by intake air cooling using an absorption chiller, Energy, Vol. 31, No. 12, pp. 2036-2046, 2006.
[5]  Farzaneh-Gord M., and Deymi-Dashtebayaz M., A new approach for enhancing performance of a gas turbine (case study: Khangiran refinery), Applied Energy, Vol. 86, No. 12, pp. 2750–2759, 2009.
[6]  Ameri M., and Hejazi SH., The study of capacity enhancement of the Chabahar gas turbine installation using an absorption chiller. Applied Thermal Engineering, Vol. 24, No. 1, pp. 59-68, 2004.
[7]  Mohapatra A. K., Sanjay., and Prasad L., Parametric Analysis of Cooled Gas Turbine Cycle with Evaporative Inlet Air Cooling, Scientific & Engineering Research, Vol. 3, No. 3, 2012.
[8]  Hosseini R., Beshkani A., and Soltani M., "Performance improvement of gas turbines of Fars (Iran) combined cycle power plant by intake air cooling using a media evaporative cooler", Energy Conversion and Management, Vol. 48, No. 4, pp. 1055-1064, 2007.
[9]  Athari H., Soltani S., Rosen M. A., Seyed Mahmoudi S. M., and Morosuk T., Thermodynamic Analysis of a power plant integrated with fogging inlet cooling and a biomass gasification, the 4th world sustainability forum, 2014.
[10]          کاظمی کلیشمی مجتبی، لکزیان اسماعیل، بررسی سه بعدی روش­های خنک کاری پره­های توربین گاز روی صفحه­ی تخت و ارائی روشی با بالاترین راندمان خنک کاری، مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس، دوره 16، شماره 4، صفحه 77، تابستان 1395.
[11]          علیگودرز محمد رضا، احسانی درخشان فائزه، کرابی هادی، تحلیل عددی تاثیر زبری سطح پره بر کارایی و میدان جریان توربین گاز، مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس، دوره 13، شماره 13، صفحه 112، زمستان 1392.
[12]          شوکتی ناصر، رنجبر سید فرامرز، محمد خانی فرزاد، مطالعه پارامتری سیکل­های ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد یک مرحله­ای و دو مرحله­ای با توربین گازی، مجله مهندسی مکانیک تبریز، جلد 45، شماره 3، صفحه 69، پاییز 1394.
[13]             Sanaye S., and Katebi A., 4E analysis and multi objective optimization of a micro gas turbine and solid oxide fuel cell hybrid combined heat and power system" J. of Power Sources, Vol, 247, pp. 294-306, 2014.
[14]             Haghihat-Mamaghani A., Najafi B., Shirazi A., and Rinaldi F., 4E analysis and multi-objective optimization of an integrated MCFC (molten carbonate fuel cell) and ORC (organic Rankine cycle) system, Energy, Vol.82, pp. 650-663, 2015.
[15]             Ehyaei MA., Mozafari A., and Alibiglou MH., Exergy, economic and environmental (3E) analysis of inlet fogging for gas turbine power plant, Energy, Vol, 36, No. 12, pp. 6851-6861, 2011.
[16]             Huseyin-Erdem H., Thermodynamic and economic assessments of gas turbine inlet air cooling by evaporative technique, Int. J. Exergy, Vol. 6, No. 5, pp. 605-619, 2009.
[17]             zadpoor A. A., and Hamedani-Golshan A., Performance improvement of a gas turbine cycle by using a desiccant-based evaporative cooling system, Energy, Vol. 31, No. 14, pp. 2652-2664, 2006.
[18]             Al-Doori W.H.A.R., Exergy analysis of a gas turbine performance with effect cycle temperatures, Int. J. Research and Reviews in Applied Sciences, Vol. 13, pp. 549-556, 2012.
[19]             Ebadi M. J., and Gorji-Bondpy M., Exergetic analysis of gas turbine plants, Int. J. Exergy, Vol. 2, No. 1, pp. 31-39, 2005.
[20]             Ahmadi P., Dincer I., and Rosen M. A., Exergy, exergoeconomic and environmental analyses and evolutionary algorithm based multi objective optimization of combined cycle power plants, Energy, Vol. 36, No. 10, pp. 5886-5898, 2011.
[21]          مهدی زاده رخی مسعود، دیمی دشت بیاض مهدی، فرزانه گرد محمود، عباسی محمد، بررسی تاثیر ترکیب گاز طبیعی بر فرایند پر شدن مخزن خودرو CNG به منظور تعیین شرایط بهینه ایستگاه سوخت رسانی، مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس، دوره 13، شماره 9، صفحه 103، پاییز 1392.