4804

4804

تهيه نرم افزار كامپيوتري به منظور تحليل و بررسي اثرات تزريق آب به كمپرسور توربين هاي گازي و نيروگاه

كارشناسي ارشد

هوا فضا

زمستان 1383

1383

دكتر محمد اخلاقي

06

كاهش توان خروجي و در تداوم آن افت بازدهي نيروگاههاي گازي در اثر افزايش دماي محيط بويژه در فصول گرم سال همانند تابستان از مواردي است كه توجه بسياري از متخصصان را به خود معطوف داشته است .تشكيل آلاينده هاي هوا كه مهمترين آنها تركيبات پايدار اكسيد هاي نيتروژن مي باشد نيز از جمله نقايص عمده عملكردي اين نيروگاهها در تمامي فصول سال به شمار مي رود .نقيصه نخست از ديدگاه اقتصادي و عامل دوم از منظر آلودگي محيط زيست قابل تامل مي باشد .از جمله روشهاي متداول كه براي مرتفع نمودن نقايص مذكور مورد استفاده قرار ميگيرند ،روش سرمايش هواي ورودي به كمپرسور (Compressor Inlet Air Cooling) مي باشد .سرمايش هواي ورودي به كمپرسور خود به روشهاي متفاوتي صورت مي گيرد كه از متداول ترين آنها مي توان به :سرمايش تبخيري ،پاشش افشانه آب در ورودي كمپرسور ،تراكم مرطوب ،استفاده از چيلر جهت سرمايش هواي ورودي و استفاده از انباره حرارتي اشاره كرد .در بين شيوه هاي متفاوت سرمايش هواي ورودي به كمپرسور يكي از شيوه هايي كه اخيرا بسيار مورد توجه قرار گرفته است روش پاشش افشانه آب در ورودي به كمپرسور مي باشد .در اين روش آب با فشار بالا بوسيله نازلهايي با چيدمان مناسب به ذرات بسيار ريز تبديل شده و در مسير هواي ورودي به كمپرسور پاشيده مي شود .با تبخير قطرات ريز آب ،دماي هواي ورودي به كمپرسور ،كاهش يافته و مقدار كار انجام شده توسط پره هاي كمپرسور براي انجام فرايند تراكم گذر جرمي هواي عبوري از كمپرسور ، به ميزان قابل قبولي تقليل مي يابد .كه اين امر در نهايت كاهش گاز مصرفي كمپرسور را در پي خواهد داشت .در اين كار پژوهشي در ابتدا سيكل ساده توربين گازي با استفاده از داده هاي آزمايشگاهي توربين GE-F5 نيروگاه مشهد مدلسازي شده است .سپس از آنجاييكه دماي هواي ورودي به توربين هاي گازي يكي از پارامترهاي مهم و تاثير گذار در عملكرد آنها مي باشد .لذا قبل از بررسي تاثير پاشش آب تغييرات پارامترهاي مختلف اين توربين گازي با درجه هواي محيط مورد بررسي قرار گرفته است .ضمن مقايسه روشهاي مختلف سرمايش هواي ورودي به كمپرسور از منظر افزايش توان توليدي و در تداوم آن بازدهي حرارتي و نيز كاهش آلاينده هاي محيط زيست نتايج شبيه سازي كامپيوتري سيكل توربين گازي بهبود يافته با روش پاشش افشانه آب در ورودي به كمپروسور پس از انجام محاسبات ترموديناميكي لازم ارائه شده و حاكي از آن مي باشد كه درصورت مجهز نمودن توربين گازي GE-F5 به اين سيستم سرمايشي راندمان تا 6 درصد و قدرت خروجي تا 12 درصد افزايش مي يابد .از طرف ديگر از آنجاييكه ساير قطرات تشكيل شده توسط نازل هاي پاششي و يا بعبارت ديگر فرايند اتميزاسيون ،از عوامل موثر در كارايي روش پاشش افشانه آب در ورودي به كمپرسور نيز بوسيله برنامه كامپيوتري مدلسازي شده است نتايج حاصله حاكي از آن مي باشد كه نرخ تبخير و نرخ كاهش دماي هواي عبوري در صورت توليد قطرات با قطر كوچك (20ميكرون ) بوسيله نازل بطور قابل ملاحظه اي (تا بيشتر از 7 برابر )سريعتر از قطرات با قطر بالا (50 ميكرون )مي باشد .با بررسي رفتار كمپرسور از منظر پايداريهاي آيروديناميكي اينچنين مشاهده گرديد كه در نتيجه فرايند پاشش افشانه آب در ورودي به كمپرسور مشخصه هاي عملكردي كمپرسور از قبيل سرعت وجريان تصحيح شده و نسبت فشار به سمت مقادير بالاتر سوق پيدا مي كنند و لذا نقطه عملكردي كمپرسور به سوي جريان جرمي و نسبت فشار بيشتر و نزديك به نقطه Surge حركت ميكند .از منظر زسيت محيطي نيز تحقيقات صورت گرفته دراين زمينه اينچنين نشان مي دهد كه با استفاده از اين سيستم سرمايشي ميزان آلاينده NOX درتوربينهاي گازي GE-F5 تا 20 درصد كاهش مي يابد .