16350

16350

امكان سنجي فني و اقتصادي استفاده از فرايندهاي اكسي احتراقي گاز طبيعي در نيروگاه هاي توليد برق

كارشناسي ارشد

طراحي شبيه سازي و كنترل فرايندها

تير 1395

دكتر محمد امين ثباتي - دكتر سلمان موحدي راد

مهندسي شيمي

نياز روز افزون به انرژي و همچنين معضل گرم شدن زمين منجربه بررسي روش¬هاي جديد براي كاهش انتشار كربن دي اكسيد شده¬است. يكي از روش¬هاي جمع آوري كربن دي اكسيد احتراق اكسي سوخت مي¬باشد كه شامل جداسازي نيتروژن هوا پيش از احتراق مي¬باشد. پس از احتراق با جداسازي آب و ديگر مواد مي¬توان از جريان كربن دي اكسيد براي تزريق در چاه¬هاي نفت و افزايش ميزان برداشت استفاده كرد كه منجربه افزايش بهره¬وري فرايند خواهد شد. احتراق سوخت با اكسيژن خالص منجربه افزايش دما تا حدود C°2500 مي¬گردد كه بيشتر از دماي قابل تحمل در محفظه احتراق مي¬باشد. بر اساس نوع چيدمان چرخه، جريان تعديل كننده آب يا كربن دي اكسيد براي كنترل دما به محفظه احتراق تزريق مي¬گردد. در اين مطالعه عملكرد نيروگاه¬هاي اكسي سوخت SCOC-CC و GRAZ و CES به همراه يك نيروگاه سيكل تركيبي با فرايند مرسوم جذب شيميايي پس احتراقي به كمك نرم افزار Aspen HYSYS شبيه سازي شده است. بازده فرايند، ميزان نشر و هزينه برق توليدي در هريك از روش¬ها مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي¬دهد. توان توليد شده در چرخه¬ SCOC-CC با بازده 1/52% نسبت به ديگر روش¬هاي اكسي سوخت ( GRAZ با بازده 5/49% و CES با بازده 2/45%) بيشتر مي¬باشد. قيمت الكتريسيته توليد شده در روش SCOC-CC حدود 11% از نيروگاه مرجع (بدون فرايند جذب كربن دي اكسيد) و در حدود 5% از نيروگاه جذب پس احتراقي بيشتر مي¬باشد. روش¬هاي اكسي سوخت ميزان نشر بسيار كمتري نسبت به روش جذب پس احتراقي دارند. همچنين به دليل حذف نيتروژن و فشرده سازي جريان كربن دي اكسيد نيروگاه اكسي سوخت كوچك¬تر از نيروگاه جذب پس احتراقي جذب آمين مي¬باشد. با اينحال هزينه سرمايه گذاري بالاتر و عدم توسعه تجهيزات خاص نيروگاه اكسي سوخت مانند توربين گازي بر پايه كربن دي اكسيد از جمله مشكلات مهم در زمينه توسعه اين نوع نيروگاه¬ها مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: نشر كربن دي اكسيد، نيروگاه اكسي سوخت، نيروگاه سيكل تركيبي

1395/11/02

1/1/1900 12:00:00 AM

The world's growing energy demand coupled with the problem of global warming have led us to investigate new energy sources that can be utilized in a way to reduce carbon dioxide emissions in comparison with traditional fossil fuel power plants. One of the most promising technologies for carbon capture an​d sequestration is oxy-fuel combustion. This technology involves separating the nitrogen from air prior to the combustion. Then, the water an​d other substances are separated after combustion an​d the resulting carbon dioxide stream can be used for different applications such as enhanced oil recovery representing an added economic benefit of this system. The flame temperatures for pure oxygen combustion can reach values up to 2500°C, which is higher that the temperature the combustor can handle. Therefore, a diluent should be added to combustion environment in order to reduce the temperature to the appropriate levels. Depending the cycle configuration, water o​r carbon dioxide can be used as diluent to control the flame temperature in the combustion process. In the present study, oxy-fuel cycles including SCOC-CC, GRAZ an​d CES in addition to the conventional combined cycle power plant an​d a post combustion CO2 removal unit were simulated using Aspen HYSYS. In this regads, the cycles' performances an​d emissions were compared. The results show SCOC-CC cycle efficiency with 52.1% higher than other oxyfeul cycle graz cycle 49.5% an​d CES with 45.2%. The LCOE cost in SCOC-CC cycle 11% higher than reference cycle an​d about 5% higher than post combustion cycle. The emission of Oxy fuel cycle in comparison with the conventional power plant an​d post combustion CO2 removal process is very low. Oxy fuel cycles could have other advantages such as compact sites owing to the nitrogen removal an​d high pressure product. However, higher investment costs an​d requirement of special equipments such as CO2 compatible gas turbine are the main challenges for the development of oxyfuel power plant technology. Keywords: CO2 emmision, oxyfuel power plant, combined cycle power plant