مدلسازي، تحليل و بهينه سازي سيستم توليد همزمان توان – حرارت با درنظر گرفتن توربين گاز به عنوان محرك حرارتي

Modeling, analysis and optimization of cogeneration power-heat system considering the gas turbine as heat stimulus

در پژوهش حاضر جهت دستيابي به راندمان و توان بالاتر، از يك توربين گاز به عنوان محرك حرارتي يك بويلر بازياب استفاده شده است. بدين نحو كه توربين گاز به عنوان محرك حرارتي، گرماي مورد نياز بخار مافوق گرم توربين (جهت توليد توان) و بخار اشباع مبدل گرمايي (جهت توليد حرارت) را فراهم مي¬نمايد. از آنجايي كه پارامتر اصلي در اين تحليل توربين گازي مي¬باشد، لذا تحليل كامل اين بخش در پژوهش حاضر مدنظر قرار گرفته است. نتايج نشان مي¬دهد كه عملكرد سيستم به طور قابل توجهي تحت تأثير تغييرات نسبت فشار كمپرسور، دماي ورودي به توربين گاز و بازده آيزنتروپيك توربين گاز مي¬باشد. با افزايش نسبت فشار كمپرسور بازده اگزرژي براي كل سيكل توليد همزمان ابتدا افزايش و سپس كاهش مي¬يابد. همچنين ميزان انتشار دي اكسيد كربن نيز افزايش مي-يابد. بازده اگزرژي سيكل توليد همزمان با افزايش بازده آيزنتروپيك توربين گاز افزايش يافته است. سيكل توليد همزمان توان و حرارت نسبت به سيكل¬هاي مجزا مقدار دي اكسيد كربن كمتري به ازاي واحد توان خروجي توليد مي¬كند. بازده اگزرژي سيكل¬هاي توليد همزمان با افزايش دماي ورودي به توربين گاز افزايش مي¬يابد. همچنين نتايج نشان مي¬دهد كه استفاده از اين روش (توليد همزمان توان و حرارت با استفاده از توربين گاز) نسبت به حالت ابتدايي (توليد فقط توان از توربين¬هاي بخار و بويلر) موجب افزايش5/73 درصدي در توان خالص سيستم شده است. همچنين اين افزايش براي راندمان حرارتي و راندمان اگزرژي به ترتيب برابر 44/14، 18/14 درصد مي¬باشد.

In the present study is used to a gas turbine as thermal stimulus of a recovery boiler in order to achieve higher power and efficiency. So that the gas turbine as a heat stimulus provides he heat required superheated steam turbine (to power generation) and saturated steam of heat exchanger (for heat production). Since the gas turbine is the main parameter in this analysis, the analysis of this part is considered in the study. The results show that system performance is significantly affected by changes in compressor pressure ratio, turbine inlet temperature and isentropic efficiency of gas turbine. Exergy efficiency of CHP cycle first increase by increasing compressor pressure ratio and then decrease. It also increases the amount of carbon dioxide emissions. Exergy efficiency of CHP cycle increase by increased the isentropic efficiency of gas turbine. Cogeneration cycles generate less carbon dioxide per unit of power compared to individual cycles. Exergy efficiency of cogeneration cycles increase by increasing gas turbine inlet temperature. The results show that using this method (cogeneration power and heat using gas turbines) has been increase net Production power of system about 73.5 percent compared to initial state (power production by turbine and boiler). This increase for thermal and exergy efficiency is 14.44 and 14.18 percent, respectively.