مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

ارزیابی فنی، اقتصادی و تعیین روش مناسب خنک سازی هوای ورودی نیروگاه سیکل ترکیبی با تکنیک‌های چند معیاره

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، واحد کاشان، دانشگاه آزاد اسلامی، کاشان، ایران
2 استاد‌یار، گروه مهندسی مکانیک، واحد کاشان، دانشگاه آزاد اسلامی، کاشان، ایران
چکیده
در فصول گرم سال به دلیل افزایش دمای ورودی به کمپرسور توان تولیدی توربین های گاز کاهش می یابد. خنک سازی هوای ورودی توربین گاز یک فناوری است که باعث بهبود عملکرد توربین گاز می‌شود، که در آن با صرف هزینه کمتر توان توربین گاز به ازای هر کیلووات افزایش پیدا می کند. در این مطالعه سه روش خنک سازی هوای ورودی توربین گازی شامل فاگ، مدیا و چیلر جذبی به منظور بهبود عملکرد نیروگاه سیکل ترکیبی کاشان مورد ارزیابی فنی و اقتصادی قرار گرفته اند. در این مقاله با بکارگیری تکنیک چند معیاره (تاپسیس) با توجه به معیارهای تصمیم گیری، اولویت بندی روش خنک سازی هوای ورودی جهت بکارگیری در نیروگاه کاشان انجام شده است و اولویت بندی روش ها با استفاده از روش‌های تاپسیس مشخص شدند. با توجه به شرایط فنی و اقتصادی و شرایط محیطی منطقه کاشان با استفاده از تکنیک های چند معیاره سیستم خنک کاری مدیا به عنوان سیستمی مناسب جهت بهبود عملکرد در این نیروگاه انتخاب و معرفی می گردد. با استفاده از سیستم مدیا در نیروگاه کاشان، توان خالص خروجی از نیروگاه به میزان 166/5 درصد، بازده انرژی و اگزرژی سیکل گازی به ترتیب 26/2 و 25/2 درصد افزایش می یابد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] O. Zeitoun, "Two-stage evaporative inlet air gas turbine cooling," Energies, vol. 14, no. 5, p. 1382, 2021, doi: https://doi.org/10.3390/en14051382.
 
[2] A. Moradi, M. Masoomı, G. R. Salehi, and M. H. K. Manesh, "Performance analysis of gas turbine inlet air cooling plant with hybrid indirect evaporative cooling and absorption chiller system," International Journal of Thermodynamics, vol. 24, no. 3, pp. 248-259, 2021, doi: https://doi:10.5541/ijot.840496.
 
[3] S. Barakat, A. Ramzy, A. Hamed, and S. El-Emam, "Augmentation of gas turbine performance using integrated EAHE and Fogging Inlet Air Cooling System," Energy, vol. 189, p. 116133, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.116133.
 
[4] E. Matjanov, "Gas turbine efficiency enhancement using absorption chiller. Case study for Tashkent CHP," Energy, vol. 192, p. 116625, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.116625.
 
[5] A. Lin, Q. Zheng, Y. Jiang, X. Lin, and H. Zhang, "Sensitivity of air/mist non-equilibrium phase transition cooling to transient characteristics in a compressor of gas turbine," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 137, pp. 882-894, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.03.143.
 
[6] C. Deng et al., "Air cooling techniques and corresponding impacts on combined cycle power plant (CCPP) performance: A review," International Journal of Refrigeration, vol. 120, pp. 161-177, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.08.008.
 
[7] H. S. Dizaji, E. J. Hu, L. Chen, and S. Pourhedayat, "Using novel integrated Maisotsenko cooler and absorption chiller for cooling of gas turbine inlet air," Energy Conversion and Management, vol. 195, pp. 1067-1078, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.05.064.
 
[8] A. Mishra, A. Srivastava, A. K. Mohapatra, and S. Sanjay, "Effect of ambient and operating parameters on the performance parameters of cooled gas turbine cycle," in AIP Conference Proceedings, 2021, vol. 2341, no. 1: AIP Publishing, doi: https://doi.org/10.1063/5.0049974.
 
[9] S. N. O. Kamal, D. A. Salim, M. S. M. Fouzi, D. T. H. Khai, and M. K. Y. Yusof, "Feasibility study of turbine inlet air cooling using mechanical chillers in Malaysia climate," Energy Procedia, vol. 138, pp. 558-563, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.10.159.
 
[10]         Z. Geng, "Analysis of gas turbine inlet cooling system based on double-effect lithium bromide absorption chiller," 2021, doi: https://doi.org/10.25236/IJFET.2022.041009.
 
[11]         A. Radchenko, E. Trushliakov, K. Kosowski, D. Mikielewicz, and M. Radchenko, "Innovative turbine intake air cooling systems and their rational designing," Energies, vol. 13, no. 23, p. 6201, 2020, doi: https://doi.org/10.3390/en13236201.
 
[12]         H. Tolba, A. El-Maksoud, and K. Emara, "Improvement of Gas Turbine Performance Using Multi-Stage Inlet Air Cooling System," International Journal of Sciences: Basic and Applied Research (IJSBAR), v62, no. 1, pp. 2784-0735, doi: https://www.gssrr.org/index.php/JournalOfBasicAndApplied/article/view/13887.
 
[13]         [1]           J. F. Espinosa-Cristia, B. M. Mrabet, J. R. N. Alvarez, S. S. Abdullaev, O. R. Kuzichkin, and M. S. Alhassan, "Exergy and environmental analysis of a novel turbine inlet air cooling technique for power augmentation in a CCPP based on waste energy," Chemosphere, vol. 338, p. 139402, 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.139402.
 
[14]         U. Unnikrishnan and V. Yang, "A review of cooling technologies for high temperature rotating components in gas turbine," Propulsion and Power Research, vol. 11, no. 3, pp. 293-310, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.jppr.2022.07.001.
 
[15]         Y. N. Dabwan, L. Zhang, and G. Pei, "A novel inlet air cooling system to improve the performance of intercooled gas turbine combined cycle power plants in hot regions," Energy, vol. 283, p. 129075, 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129075.
 
[16]         A. Dinc et al., "Effect of Refrigerated Inlet Cooling on Greenhouse Gas Emissions for a 250 MW Class Gas Turbine Engine," Aerospace, vol. 10, no. 10, p. 833, 2023, doi: https://doi.org/10.3390/aerospace10100833.
 
[17]         C. Beggs, Energy: management, supply and conservation. Routledge, 2010, doi: https://doi.org/10.4324/9780080494753.
 
[18]         S. M. Arabi, M. Aminy, H. Ghadamian, H. A. Ozgoli, and B. Ahmadi, "Thermo-Economic Analysis of Applying Cooling System Using Fog on GE-F5 Gas Turbines (Case Study)," Journal of Heat and Mass Transfer Research, vol. 4, no. 2, pp. 73-81, 2017, doi: https://doi.org/10.22075/jhmtr.2017.1613.1106.
 
[19]         H. Ghadamian, A. Hamidi, H. Farzaneh, and H. Ozgoli, "Thermo-economic analysis of absorption air cooling system for pressurized solid oxide fuel cell/gas turbine cycle," Journal of Renewable and sustainable Energy, vol. 4, no. 4, 2012, doi: https://doi.org/10.1063/1.4742336.
 
[20] A. Saadati, "Comprehensive Atlas of increasing the power and efficiency of the country's power plants by using air cooling of the inlet of gas units," Iran Energy Efficiency Organization, (in persian).
 
[21] Energy Research Institute, "Energy Consumption Optimization Deputy, Office of Studies and Productivity of Production Resources of Iran Energy Efficiency Organization (SABA)," Kashan Power Plant Information Archive, (in persian).
 
[22] J. Pejovian, T. Mohammadi, A. A. Ismail Nia, E. Ghafourian, "Investigating the effect of power plant fuel price modification on the financial balance of Iran's electricity industry based on providing a simulation model of the functioning of this market," Financial Economics Quarterly, Volume 17, Pages 277 to 316, Number 1, Spring 2023 (in persian).

  • تاریخ دریافت 25 اردیبهشت 1403
  • تاریخ بازنگری 19 تیر 1403
  • تاریخ پذیرش 16 مرداد 1403