شبیه‌سازی فرایندی و استخراج پارامترهای مؤثر بر توان تولیدی و راندمان حرارتی یک واحد نیروگاه چرخه ترکیبی مطالعه موردی: نیروگاه چرخه ترکیبی یزد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران.

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران.

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران.

چکیده

به دلیل اهمیت روزافزون انرژی، بهینه‌سازی و کاهش مصرف انرژی سیستم‌های تولید قدرت با شناخت پارامترهای مؤثر بر عملکرد واحد، امری ضروری می‌باشد. در تحقیق حاضر، واحد آنسالدو، یکی از واحد‌های چرخه ترکیبی رایج کشور بررسی شده است. در این پژوهش، واحد آنسالدو نیروگاه سیکل ترکیبی یزد به‌طور کامل مدل‌سازی و تحلیل شد و پس از به‌دست آمدن راندمان و توان تولید نیروگاه، بالانس حرارتی مربوط به تمام تجهیزات نیروگاه مشخص گردید و سپس تأثیر پارامتر‌های مؤثر بر عملکرد واحد‌های گازی و بخار آن پرداخته شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می‌دهد که هرکدام از واحد‌های گازی این نیروگاه دارای راندمان 34 درصد و توان تولیدی 134 مگاوات در شرایط طراحی می‌باشند که با کوپل شدن به واحد بخار راندمان کل نیروگاه به 50 درصد و توان تولیدی آن به 422 مگاوات می‌رسد و با بررسی تأثیر پارامتر‌های مؤثر بر راندمان و توان تولیدی مشاهده گردید که با افزایش دمای محیط، راندمان نیروگاه 14 درصد کاهش یافت که می‌توان با فعال کردن سیستم کولر تبخیری، این کاهش را جبران کرد و تولیدی کل را حدود 10 الی 15 مگاوات افزایش داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Process Simulation and Extraction of Parameters Affecting the Production Capacity and Efficiency of a Combined Cycle Power Plant Unit (Case study: Yazd Combined Cycle Power Plant)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Omidpanah 1
  • Seyed Amir Abbas Elomee 2
  • Mahdi Ashtian Malayer 3
1 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Yazd Branch, Islamic Azad University, Yazd, Iran.
3 MSc Student, Department of Mechanical Engineering, Yazd Branch, Islamic Azad University, Yazd, Iran.
چکیده [English]

Given the increasing importance of energy management, optimizing power generation systems and reducing their energy consumption are of great importance, particularly recognizing the parameters affecting the performance of these units. In the present study, ANSALDO unit was investigated as a combined cycle unit commonly applied in Iran. To this end, the ANSALDO unit of Yazd Combined Cycle Power Plants was modeled and analyzed. This was followed by obtaining the efficiency and production capacity of the power plant, determining the thermal balance of all power plant equipment and investigating the impact of effective parameters on gas and steam units. Based on the findings, each gas unit of this power plant had a thermal efficiency of 34% and a production capacity of 134 MW. When these units were coupled to the steam unit in the design, the total thermal efficiency of the power plant reached 50% and its production capacity reached 422 MW. An examination of the impact of effective parameters on thermal efficiency and production capacity showed that increasing ambient temperature decreased the thermal efficiency of power plant by 14%, which can be compensated by activating the evaporator system and total production by 10 to 15 MW.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Combined cycle power plant
  • Thermodynamic modeling
  • Thermoflow
  • Media system
  • Heat Recovery Steam Generator (HRSG)
  • Energy efficiency

مراجع


[1] Hoseinzadeh, S., Ghasemiasl, R., Havaei, D., & Chamkha, A. J. (2018). Numerical investigation of rectangular thermal energy storage units with multiple phase change materials. Journal of Molecular Liquids, 271, 655-660. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.08.128
[2] Hoseinzadeh, S., Heyns, P. S., Chamkha, A., & Shirkhani, A. (2019). Thermal analysis of porous fins enclosure with the comparison of analytical and numerical methods. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 138(1), 727-735. https//:doi.org/10.1007/s10973-019-08203-x
[3] Hoseinzadeh, S., Moafi, A., Shirkhani, A., & Chamkha, A. J. (2019). Numerical validation heat transfer of rectangular cross-section porous fins. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 33(3), 698-704. https://doi.org/10.2514/1.T5583
[4] Yari, A., Hosseinzadeh, S., Golneshan, A. A., & Ghasemiasl, R. (2015, July 26–31). Numerical Simulation for Thermal Design of a Gas Water Heater With Turbulent Combined Convection. ASME/JSME/KSME 2015 Joint Fluids Engineering Conference, Seoul, South Korea https://doi.org/10.1115/AJKFluids2015-3305
[5] Ghasemiasl, R., Hoseinzadeh, S., & Javadi, M. (2018). Numerical analysis of energy storage systems using two phase-change materials with nanoparticles. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 32(2), 440-448. https://doi.org/10.2514/1.T5252
[6] Bassily, A. (2007). Modeling, numerical optimization, and irreversibility reduction of a triple-pressure reheat combined cycle. Energy, 32(5), 778-794. https://doi.org/10.1016/j.energy.2006.04.017
[7] Ahmadi, P., & Dincer, I. (2011). Thermodynamic and exergoenvironmental analyses, and multi-objective optimization of a gas turbine power plant. Applied Thermal Engineering, 31(14), 2529-2540. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2011 .04.018
[8] Ahmadi, P., & Dincer, I. (2011). Thermodynamic analysis and thermoeconomic optimization of a dual pressure combined cycle power plant with a supplementary firing unit. Energy Conversion and Management - ENERG CONV MANAGE, 52(5), 2296-2308. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.12.023
[9] Ahmadi, P., & Dincer, I. (2018). 1.8 Exergoeconomics. Comprehensive energy systems, 340-376. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809597-3.00107-3
[10] Reddy, B., & Issa, K. (2007). Exergy analysis of a natural gas fired combined cycle power generation unit. International Journal of Exergy - INT J EXERGY, 4, 180-196. https://doi.org/10.1504/IJEX.2007.012065
[11] Sue, D.-C., & Chuang, C.-C. (2004). Engineering design and exergy analyses for combustion gas turbine based power generation system. Energy, 29(8), 1183-1205. https://doi.org/10.1016/j.energy.2004.02.027
[12] Ahmadi, G. R., & Toghraie, D. (2016). Energy and exergy analysis of Montazeri Steam Power Plant in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 56, 454-463. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.11.074
[13] Payganeh, G., Mehrpanahi, A., Nikbakht Naserabad, S., & Rezapour, K. (2017). Techno-Economic Analysis Of Rehabilitating And Repowering Of Thermal Power Plants In Iran. Journal Of Energy Management, 6(4), 32-43 .
[14] Habib, M. A., Rashwan, S. S., Haroon, S., & Khaliq, A. (2018). Thermodynamics and emission analysis of a modified Brayton cycle subjected to air cooling and evaporative after cooling. Energy Conversion and Management, 174, 322-335 .https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.08.051
[15] Farouk, N., Sheng, L., & Hayat, Q. (2013). Effect of ambient temperature on the performance of gas turbines power plant. International Journal of Computer Science Issues (IJCSI), 10(1), 439 .
[16] Mohtaram, S., Sun, H., Lin, J., Chen, W., & Sun, Y. (2020). Multi-Objective Evolutionary Optimization & 4E analysis of a bulky combined cycle power plant by CO2/CO/NOx reduction and cost controlling targets. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 128 ,109898. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020. 109898
[17] Kehlhofer, R., Rukes, B., Hannemann, F., & Stirnimann, F. (2009). Combined-cycle gas & steam turbine power plants. PennWell Books, LLC. https://books.google.com/books/about/Combined_Cycle_Gas_Steam_Turbine_Power_P.html?id=aLcfEAAAQBAJ
فصلنامه علمی کارافن
دوره 18، شماره 3 - شماره پیاپی 55
فنی و مهندسی
مهر 1400
صفحه 55-77

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 13 دی 1399
  • تاریخ بازنگری: 22 اردیبهشت 1400
  • تاریخ پذیرش: 27 اردیبهشت 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار