توضیحات
عنوان فارسی: تحلیل ترمودینامیک و اگزرژی زیست محیطی و بهینه سازی چند منظوره نیروگاه توربین گازی
عنوان انگلیسی مقاله:
Thermodynamic and exergoenvironmental analyses, and multi-objective optimization of a gas turbine power plant
چکیده
مطالعه حاضر مدلسازی جامع ترمودینامیکی و اگزرژی اقتصادی توربین گازی (GT) نیروگاه را بررسی می کند. به منظور اعتبارسنجی مدل ترمودینامیکی، نتایج با یکی از نیروگاه های توربین گازی در ایران (نیروگاه گازی شهید سلیمی) مقایسه شد. بعلاوه، یک بهینه سازی چند منظوره برای یافتن بهترین نتایج طراحی به کار گرفته شده است. پارامترهای طراحی در نظر گرفته شده در اینجا نسبت فشار کمپرسور هوا (rAC)، بازده ایزنتروپیک کمپرسور ( )، بازده ایزنتروپیک توربین گازی ( )، دمای ورودی مخزن احتراق (T3) و دمای ورودی توربین گازی (TIT). در روش بهینه سازی چند منظوره، پارامترهای مشخص اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی از طریق دو تابع هدف در نظر گرفته شده اند، بازده اگزرژی توربین گازی و نرخ هزینه کلی تولید شامل نرخ اثرات زیست محیطی. بعلاوه، از الگوریتم ژنتیک مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) سریع و موثر برای اهداف بهینه سازی استفاده شده است. با استفاده از یک الگوریتم ژنتیک قدرتمند، تابع هدف گرمایی زیست محیطی اقتصادی کمینه شده، در حالیکه بازده اگزرژی بیشنه شده است. نتایج طراحی های بهینه به عنوان مجموعه ای از پاسخ های بهینه به دست آمده اند، که “پاسخ های بهینه پارتو” نامیده می شوند. علاوه بر این، نتایج بهینه شده، با داده های عملیاتی از مطالعه موردی مقایسه شده اند. این نشان می دهد که با انتخاب داده های بهینه شده، اثرات زیست محیطی %50/50 کاهش می یابد. در نهایت، تحلیل حساسیت تغییر در توابع هدف، هنگامی که پارامتر های بهینه طراحی تغییر می کنند، انجام شده و درجه هر پارامتر روی هر تابع هدف متناقض تعیین شده است.(بهینه سازی چند منظوره نیروگاه توربین گازی)
مقدمه
انرژی یک عامل محرک کلیدی برای تقریبا همه چیز است و در زندگی روزانه ما و فعالیت های بخش های مختلف از کاربردهای خانگی تا صنعتی، ضروری می باشد. به دلیل قیمت روزافزون سوخت و کاهش منابع سوخت های فسیلی، مدیریت بهینه منابع انرژی و کاربرد های آن، از اهیت بالایی برخوردار است. نیروگاه های توربین گازی به طور گسترده ای در تمام دنیا برای تولید برق به کار می روند، و گاز طبیعی، سوخت رایج در چنین نیروگاه هایی می باشد. امروزه، بسیاری از واحدهای تولید برق در تلاش برای بهبود بازده (یا نرخ حرارتی) در ایستگاه های تولید برق حرارتی موجود هستند؛ بسیاری از آن ها بیش از 25 سال قدمت دارند. معمولا، بهبود نرخ حرارتی تنها به میزان چند درصد، به نظر مطلوب می رسد، چرا که تصور می شود هزینه ها و پیچیدگی چنین اقداماتی می تواند کنترل پذیر تر از گزینه های گران تر باشد. در این رابطه، بهینه سازی مبتنی بر اگزرژی به عنوان یکی از بهترین ابزارها به عنوان ارزیابی عملکرد نیروگاه ها شناخته شده است. بهره وری از انرژی به مقدار زیادی تحت سلطه اصول ترمودینامیک (به ویژه اگزرژی) می باشد و در نتیجه، درک ابعاد اگزرژی می تواند به ما برای رسیدن به توسعه پایدار کمک کند. توربین های گازی به دلیل نسبت هزینه اولیه پایین به توان تولیدی ، انعطاف پذیری بالا، قابلیت اطمینان بالا بدون پیچیدگی، زمان تحویل کوتاه، راه اندازی سریع و بهره برداری تجاری و زمان راه اندازی و عملیات کوتاه، مشهور هستند. علاوه بر این، سیکل ترکیبی از حرارت خروجی موتور توربین گازی برای افزایش خروجی نیروگاه و افزایش بازده کلی آن به بالای 50% استفاده می کند.اخیرا، تحلیل های اگزرژی توسط محققان بسیاری در سیستم های حرارتی، مخصوصا برای نیروگاه ها استفاده شده است. به خوبی شناخته شده است که اگزرژی می تواند برای تعیین موقعیت، نوع و اندازه واقعی نابودی اگزرژی و اتلاف به کار رود. بنابراین، می تواند نقشی اساسی در توسعه استراتژی ها و تولید راهنماهایی برای استفاده بهینه انرژی در نیروگاه های موجود بازی کند. برخی نکات کلیدی در مورد اگزرژی به خوبی در مقالات توضیح داده شده اند.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.