استفاده از سیکل توربین گازی با تزریق بخار به دلیل مزایایی که در افزایش کار ویژه و بازده و کاهش آلاینده‌های زیست محیطی دارد، از دو دهه اخیر در سیستمهای تولید برق مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق سیکل توربین گازی با تزریق بخار از نظر انرژی و اگزرژی مورد ارزیابی قرار گرفته و با محاسبه آهنگ بازگشت‌ناپذیری‌ها و موازنه اگزرژی اجزاء مختلف سیکل, تلفات و عوامل مؤثر بر نابودی اگزرژی و راه‌کارهای جبران آنها مورد تحلیل قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهند که کار ویژه خالص در این سیکل نسبت به سیکل ساده می‌تواند بین 5/66 تا 7/79 درصد و راندمان حرارتی نسبت به سیکل ساده از 8/6 تا 9/7 درصد افزایش می‌یابد. در شرایط کار ویژه ماکزیمم و بازده ماکزیمم اگزرژی تلف شده به وسیله گازهای خروجی در سیکل توربین گازی با تزریق بخار نسبت به سیکل ساده توربین گاز, حدود 61 تا 67 درصد کمتر است که این خود یکی از مزایای بزرگ سیکل توربین گازی با تزریق بخار به شمار می‌رود.
کلمات کلیدی: توربین گازی- تزریق بخار- بویلر بازیافت گرما- تحلیل اگزرژی
در نیروگاه‌های گازی به لحاظ بالا بودن دمای گازهای خروجی از توربین گاز و به دلیل اینکه این گازها حاوی انرژی قابل ملاحظه‌ای می‌باشند، لازم است که با استفاده از روشهایی از اتلاف انرژی این گازها جلوگیری شود. یکی از این روشها، تزریق بخار می‌باشد. در این روش با قرار دادن یک بویلر بازیافت گرما در مسیر گازهای خروجی از توربین، در نتیجه انتقال حرارت به آب، بخار تولید می‌گردد. سپس بخار تولید شده که دارای فشاری معادل فشار اتاق احتراق است و در حالت فوق گرم قرار دارد به اتاق احتراق تزریق می‌شود. با افزایش آهنگ جرمی و گرمای ویژه محصولات احتراق، کار توربین افزایش یافته و کار خالص سیکل زیادتر می‌گردد. ازدیاد کار ویژه و کاهش اتلاف حرارت سبب بهبود بازده می‌گردد. اساساً، سیکل توربین گاز با تزریق بخار شبیه یک سیکل ترکیبی عمل می‌کند که در آن بخار آب به جای آنکه در توربین بخار جداگانه منبسط گردد، به همراه محصولات احتراق در توربین سیکل توربین گازی منبسط شده و تولید توان می‌نماید. علاوه بر اینها تزریق بخار یک روش کاملاً برگزیده برای کاهش آلاینده‌های زیست محیطی نظیر اکسیدهای نیتروژن می‌باشد. طرحواره سیکل توربین گازی با تزریق بخار در شکل (1) نشان داده شده است.
در سال 1988, در مورد استفاده از سیکل توربین گاز با تزریق بخار در سیستم تولید همزمان، مطالعه‌هایی بر پایه تحلیل‌‌های اقتصادی توسط Baken [1] انجام گرفت. نتایج حاصل از بهینه‌سازی نشان می‌دهند که به ازای مقدار معینی از انرژی حرارتی مورد نیاز, استفاده از سیکل تزریق بخار که دارای توان نامی سیکل توربین گازی ساده می‌باشد، مقرون به صرفه خواهد بود. در سال 1995، در تحقیقاتی که بوسیله Bolland [2] انجام شد، نتایج مفیدی در مورد استفاده از سیکلهای مختلف توربین گازی از جمله سیکل ساده، سیکل تزریق بخار و سیکل ترکیبی به دست آمد. نتایج این بررسی که بر اساس آخرین پیشرفت تکنولوژی توربین‌‌های گازی صورت گرفت، نشان داد که در مورد سیستمهای کوچک بازده سیکل تزریق بخار قابل مقایسه با سیکل ترکیبی می‌باشد. در سال 1998، Cerri [3] با بررسی‌‌های انجام داده و با انتخاب مقدار مناسب بخار تزریق، نشان داد که می‌توان راندمان حرارتی سیکل را به بیشتر از 40 تا 50 درصد و کار خروجی را بیشتر از 50 تا 80 درصد نسبت به سیکل ساده توربین گاز افزایش داد که البته این مقادیر وابسته به دمای حداکثر سیکل و نسبت فشار کمپرسور می‌باشد.
در بررسی عملکرد سیکلها لازم است شرایط کارکرد سیکلهای واقعی در انجام تحلیل‌ها و محاسبات منظور شود. اعمال این شرایط باعث افزایش دقت در پیش‌بینی عملکرد سیکلها می‌گردد. شرایطی که در تمامی تحلیل‌ها و محاسبات منظور شده است را در جدول (1) مشاهده می‌کنیم. لازم به ذکر است که در این تحقیق, خنک‌کاری پره‌های توربین در نظر گرفته شده و محاسبات به وسیله نرم‌افزار EES انجام گرفته است.
شامل 12 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود تحقیق تحلیل انرژی و اگزرژی سیکل توربین گازی با تزریق بخار
