مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

نیروگاه های توربین گاز V94.2 و لزوم تبدیل آنها به سیکل ترکیبی

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان
2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان
چکیده
غالب توربین های گاز بزرگ نصب شده در نیروگاه های کشور از نوع V94.2 و ساخت داخل است. با توجه به جایگاه این واحدها در صنعت برق و انرژی کشور، در این مطالعه نسبت به تبیین اهمیت تعمیر و نگهداری مدون این توربین ها، تعمیرات افزایش طول عمر و انجام فرآیند ارتقاء آنها اقدام گردیده است و اولویت و لزوم تبدیل این نیروگاه ها به سیکل ترکیبی و هزینه های مالی این فرآیند تشریح شده است. سپس محاسبه گردیده در صورت تبدیل این نیروگاه ها به سیکل ترکیبی، به ازاء هر بلوک در هر سال، حداقل معادل 200 میلیون متر مکعب گاز طبیعی صرفه جویی خواهد شد. درصورت ترکیبی نمودن کل واحدهای گازی بزرگ کشور، سالانه حدود 6 میلیارد متر مکعب گاز طبیعی با ارزش فعلی نزدیک یک میلیارد دلار قابل صرفه جویی می باشد. همچنین با توجه به ویژگی های خاص دی اکسیدکربن در نقطه بحرانی ازجمله مقادیر پایین فشار و دما (۸/73 بار و 31 درجه سانتیگراد) چگالی بالا و ویسکوزیته پایین، مزایای کاربردی کردن سیکل های با این سیال عامل بویژه بعنوان جایگزین سیکل بخار در سیکل های ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته است. تاکنون با این سیال عامل نیروگاه هایی تا 25 مگاوات نیز در دنیا ساخته شده ولی هنوز به مرحله تجاری سازی نرسیده اند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] R. M. Hannun and M. M. Salih, "Converting Zubair oil field permanent power generation from single cycle into combined-cycle with plant exergy analysis," in Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1279, no. 1: IOP Publishing, p. 012058, 10.1088/1742-6596/1279/1/012058.
 
[2] S. C. Gülen and R. W. Smith, "Second law efficiency of the Rankine bottoming cycle of a combined cycle power plant," J. Eng. Gas Turbines Power, vol. 132, p. 011801 (10 pages), 2010, https://doi.org/10.1115/1.3124787.
[3] B. Haghghi, A. Saleh, H. Hajabdollahi, and M. S. Dehaj, "A combined cycle power plant integrated with a desalination system: Energy, exergy, economic and environmental (4E) analysis and multi-objective optimization," Korean Journal of Chemical Engineering, vol. 39, no. 7, pp. 1688-1708, 2022, https://doi.org/10.1007/s11814-022-1098-z.
 
[4] E. Miliaras and P. Wilkinson, "Benefits of converting utility gas turbines to combined-cycle plants," in Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air, 1986, vol. 79337: Citeseer, p. V001T01A001, https://doi.org/10.1115/86-JPGC-GT-1.
 
[5] I. Diakunchak, H. J. Kiesow, and G. McQuiggan, "The history of the Siemens gas turbine," in Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air, 2008, vol. 43123, pp. 923-935,  https://doi.org/10.1115/GT2008-50507.
 
[6] A. Raja, A. A. Shirazpour, and M. Peiman, "Modification for Combustion Chamber of V94. 2 SIEMENS Gas Turbine in Diffusion Mode," in 2019 International Power System Conference (PSC), 2019: IEEE, pp. 195-201, 10.1109/PSC49016.2019.9081475.
 
[7] P. Slottner, "Life Extension of SIEMENS Industrial-Sized Gas Turbines," in Proceedings of the 18th Symposium of the Industrial Application of Gas Turbines Committee, Banff, AB, Canada, 2009, pp. 19-21, https://doi.org/10.1115/86-jpgc-gt-1.
 
[8] K. Sabri, M. O. Si-Chaib, and M. Gaceb, "Lifetime extension prediction of the rejuvenated first stage gas turbine blades," Materials Science and Technology, vol. 36, no. 1, pp. 46-54, 2020, https://doi.org/10.1080/02670836.2019.1681157.
 
[9] T. Sanmugham, I. Ismail, and A. Said, "Life extension program and refurbishment of gas turbine parts after 100,000 EOH," in AIP Conference Proceedings, 2018, vol. 2035, no. 1: AIP Publishing, https://doi.org/10.1063/1.5075589.
 
[10] H. O. Egware and A. Obanor, "The investigation of an SGT5-2000E gas turbine power plant performance in Benin City based on energy analysis," Energy Conversion and Management: X, vol. 16, p. 100316, 2022, https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2022.100316.
 
[11] H. O. Egware, U. P. Onochie, and H. Itoje, "Effect of incorporating fogging inlet air cooling system: a case study of Ihovbor Thermal Power Plant, Benin City," International Journal of Ambient Energy, vol. 43, no. 1, pp. 2173-2179, 2022, https://doi.org/10.1080/01430750.2020.1722231.
 
[12] S. Nikbakht Naser Abad, K. Mobini, A. Mehrpanahi, and M. R. Ali Goodarz, "Technical analysis of conversion of a steam power plant to combined cycle, using two types of heavy duty gas turbines," International Journal of Engineering, vol. 28, no. 5, pp. 781-793, 2015, 10.5829/idosi.ije.2015.28.05b.17.
 
[13] O. R. Altarawneh, A. A. Alsarayreh, M. Ala'a, M. J. Al-Kheetan, and S. S. Alrwashdeh, "Energy and exergy analyses for a combined cycle power plant in Jordan," Case Studies in Thermal Engineering, vol. 31, p. 101852, 2022, https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.101852.
 
[14] U. G. Azubuike, L. C. Egbuhuzor, H. O. Njoku, and O. V. Ekechukwu, "Exergy analysis of a steam power plant at full and partial load conditions," International Journal of Exergy, vol. 40, no. 2, pp. 182-197, 2023, https://doi.org/10.1504/IJEX.2023.128784.
 
[15] A. V. Mikheev and Y. M. Potanina, "Technical-economic evaluation of medium-power gas turbine plant with air bottoming cycle," in E3S Web of Conferences, 2019, vol. 114: EDP Sciences, p. 07005, https://doi.org/10.1051/e3sconf/201911407005.
 
[16] Y. Jiang, L. Zhan, X. Tian, and C. Nie, "Thermodynamic Performance Comparison and Optimization of sCO2 Brayton Cycle, tCO2 Brayton Cycle and tCO2 Rankine Cycle," Journal of Thermal Science, vol. 32, no. 2, pp. 611-627, 2023, https://doi.org/10.1007/s11630-023-1708-z.
 
[17] J. Du, J. Guo, Z. Zhang, M. Li, F. Ren, and Y. Liu, "A triple cascade gas turbine waste heat recovery system based on supercritical CO2 Brayton cycle: Thermal analysis and optimization," Energy Conversion and Management: X, vol. 16, p. 100297, 2022, https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2022.100297.
 
[18] V. Dostal, M. J. Driscoll, and P. Hejzlar, "A supercritical carbon dioxide cycle for next generation nuclear reactors," Massachusetts Institute of Technology, Department of Nuclear Engineering, 2004. [Online]. Available: https://web.mit.edu/22.33/www/dostal.pdf.
 
[19] A. Benato, S. Bracco, A. Stoppato, and A. Mirandola, "LTE: A procedure to predict power plants dynamic behaviour and components lifetime reduction during transient operation," Applied energy, vol. 162, pp. 880-891, 2016, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.10.162.
 
 [20] K. Cheng, J. Zhou, H. Zhang, X. Huai, and J. Guo, "Experimental investigation of thermal-hydraulic characteristics of a printed circuit heat exchanger used as a pre-cooler for the supercritical CO2 Brayton cycle," Applied Thermal Engineering, vol. 171, p. 115116, 2020, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115116.
 
[21] M. Searle, S. Ramesh, and D. Straub, "Optimization-Inspired Pin-Fin Array for Supercritical Carbon Dioxide Recuperator," Applied Thermal Engineering, vol. 241, p. 122335, 2024, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2024.122335.
 
[22] A. S. Abdeldayem, S. I. Salah, O. A. Aqel, M. T. White, and A. I. Sayma, "Design of a 130 MW axial turbine operating with a supercritical carbon dioxide mixture for the SCARABEUS project," International Journal of Turbomachinery, Propulsion and Power, vol. 9, no. 1, p. 5, 2024, https://doi.org/10.3390/ijtpp9010005.
 
[23] S. H. F. Alavi, S. Soltani, S. Mahmoudi, and M. A. Rosen, "A novel supercritical carbon dioxide combined cycle fueled by biomass: Thermodynamic assessment," Renewable Energy, vol. 222, p. 119874, 2024, https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.119874.
دوره 33، شماره 4 - شماره پیاپی 157
مهر و آبان 1403
صفحه 16-27

  • تاریخ دریافت 19 فروردین 1403
  • تاریخ بازنگری 07 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 30 خرداد 1403