مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه میدانی اثر حالت های مختلف بهره برداری از توربین های گازی و سیستم احتراق اضافه بر عملکرد یک نیروگاه سیکل ترکیبی واقعی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمان، کرمان، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
چکیده
سیستم احتراق اضافه یکی از روش­‌های مرسوم برای جبران کمبود انرژی حرارتی ارسال شده توسط توربین‌های گازی و افزایش توان تولیدی واحدهای سیکل ترکیبی است. هزینه پایین سرمایه­‌گذاری نسبت به میزان افزایش توان تولیدی، موجب شده است که طراحان تشویق به استفاده از این روش در نیروگاه­‌های فوق شوند. در این مقاله به بررسی میدانی تغییرات عملکرد یک واحد سیکل ترکیبی واقعی در حالت­‌های مختلف بهره‌­برداری از توربین­‌های گازی، با در نظر گرفتن وجود یا عدم وجود سیستم احتراق اضافه از دیدگاه انرژی و اگزرژی پرداخته شده است. بررسی‌­ها نشان می‌­دهد که در تمامی حالات بهره‌­بردای موضوع تحقیق، مکانیزم احتراق اضافه موجب افزایش توان تولیدی تا مقادیر 26.3MW، افزایش راندمان انرژی سیکل بخار در حدود 2.43% می­­‌گردد ولی این سیستم بر راندمان انرژی و اگزرژی کل سیکل ترکیبی تأثیر منفی دارد. به­‌گونه‌­ای ­که در بدترین حالت مورد مطالعه، مقدار 1.7% افت در راندمان انرژی و 1.13% افت در راندمان اگزرژی سیکل ترکیبی بوقوع پیوست. همچنین مشخص شد، بهره‌­برداری از نیروگاه در بارهای جزئی موجب افزایش قابل توجه تخریب اگزرژی در سیکل می‌­گردد که حتی افزایش راندمان­‌های انرژی و اگزرژی سیکل بخار در اثر استفاده از سیستم احتراق اضافه، قادر به جبران آن نمی­‌باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Field study of the effect of various gas turbine and supplementary firing operating modes on the performance of a real combined cycle power plant

نویسندگان English

Afshin Abdollahian 1
Mehran Ameri 2
1 Mechanical Engineering Faculty, Islamic Azad University Branch of Kerman, Kerman, Iran
2 Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده English

Supplementary firing system is one of the common methods of increasing the power generated of combined cycle units. Low cost of investment to the rate of increase of the generative power has encouraged the designers to use this method in the above power plants. In this article, field study of the performance changes of a real combined cycle unit with and without supplementary firing has been performed from energy and exergy viewpoints. Studies show that in all operation modes subject to research, using supplementary firing causes an increase in power generation up to 26.3MW, energy efficiency of steam cycle about 2.43% and decreases the exergy destruction of steam flow control valves. But this system has a negative impact on energy and exergy efficiencies of the whole combined cycle, which at the worth case about 1.17% decreases energy efficiency. In addition, it was specified that the power plants operation in the partial loads causes high exergy destruction in the cycle which steam cycle increased energy and exergy efficiencies due to use supplementary firing system cannot fully compensate it.

کلیدواژه‌ها English

Combined Cycle Power Plant
Regenerative Heat Exchanger
Extra Combustion
Exergy
[1]- Ameri M, Ahmadi P, Khanmohammadi S. Exergy analysis of a 420MW combined cycle power plant. Int J Energy Res 2008;32:175–83
[2]- Almutairi A, Pilidis P, Al-Mutawa N. Energetic and Exergetic Analysis of Combined Cycle Power Plant: Part-1 Operation and Performance. Energies 2015; (8): 14118–14135
[3]-Cziesla F, Tsatsaronis G, Gao Z. Avoidable thermodynamic inefficiencies and costs in an externally fired combined cycle power plant. Energy 2006; 31:1472–1489
[4]- Ganjeh Kaviri A, Nazri Jaafar M , Mat Lazim Th. Modeling and multi-objective exergy based optimization of a combined cycle power plant using a genetic algorithm. Energy Conversion and Management 2012 jun; (58):94–103
[5]- Ahmadi P, Dincer I. Thermodynamic analysis and thermo economic optimization of a dual pressure combined cycle power plant with a supplementary firing unit. energy conversation and management 2011;(52): 2296-2308
[6]- Hajabdollahi H, Ahmadi,P , Dincer I. An Exergy-Based Multi-Objective
Optimization Of A Heat Recovery Steam Generator (HRSG) In A Combined Cycle Power Plant (CCPP) Using Evolutionary Algorithm. International Journal of Green Energy 2011, (8): 44–64
[7]- Reddy B, Mohamed M. Exergy analysis of a natural gas fired combined cycle power generation unit. Int. J. Exergy 2007 Jan ;(4): No. 2
[8]- XIANG W, CHEN Y. Performance Improvement of Combined Cycle Power Plant Based on the Optimization of the Bottom Cycle and Heat Recuperation. Journal of Thermal Science 2007 may; (16): 84-89
[9] -Dat Hoanga T, Kazimierz Pawluskiewiczb D. The efficiency analysis of different combined cycle power plants based on the impact of selected parameters. International Journal of Smart Grid and Clean Energy 2016 April ;(vol. 5): no. 2
[10]-Ghorbanzadeh D, Ghashami B, S. Masoudi, Khanmohammadi Sh. Exergy Analysis of neka-iran Heat Recovery Steam Generator at Different Ambient Temperatures. Proc. of the 3rd IASME/WSEAS Int. Conf. on Energy, Environment, Ecosystems and Sustainable Development, Agios Nikolaos, 2007 July ;Greece
[11]-Rohani V, Ahmadi M. Using Double Pressure Heat Recovery Steam Generator Equipped with Duct Burner for Full Repowering a Steam Power Plant and Its Analysis by Exergy Method. International Journal of Materials, Mechanics and Manufacturing 2014 November; Vol 2 :No. 4
[12]- Ameri M , Ahmadi P. The Study of Ambient Temperature Effects on Exergy Losses of a Heat Recovery Steam Generator. International Conference on Power Engineering 2007 October ; 23-27
[13]- Soltani S, Yari M, Mahmoudi S.M.S, Morosuk T, Rosen M.A. Advanced exergy analysis applied to an externally-fired combined-cycle power plant integrated with a biomass gasification unit. Energy 2013; (59): 775-780
[14]-Sharifaty H. Heat Recovery Boilers. Tehran: Pendar Pars; 2011[Persian]
[15]-kehihofer R, Hannemann F, Stirnimann F, Rukes B. Combined-Cycle Gas & Steam Turbine Power Plants.Oklahama:Penn Well;2009
[16]-Bejan A. Advanced Engineering Thermodynamics Third Edition. John Wiley & Sons; 2006
[17]- Moosazadeh Moosavi S.A, Mafi.M, Nejadian A.K, Salehi G.R, Torabi Azad M. A new method to boost performance of heat recovery steam generators by integrating pinch and exergy analyses.Advances in Mechanical Engineering 2018; Vol. 10(5): 1–13
[18]- Azizi T, Ahmadi Boyaghchi F. Assessment of a Real Combined Cycle Power Plant with Supplementary Firing Based on Advanced Exergy/Exergoeconomic Methods. Iranian Journal of Mechanical Engineering 2014sep; Vol. 15: No. 2