‎ Thermal Performance Modeling and Analysis of a Simple Gas Turbine ‎and Single-Pressure HRSG for Combined Cycle Operation Under ‎Varying Ambient Conditions

الملخص

تعتبر محطات الطاقة المشتركة أكثر كفاءة في تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية بسبب تقدم التكنولوجيا في العالم. تم دمج وحدة توليد طاقة غازية بسيطة مع وحدة توليد طاقة بخارية لتكوين وحدة توليد طاقة مركبة، وذلك باستخدام مولد البخار (HRSG) لاستعادة الحرارة المهدرة من غازات العادم للتوربين الغازي وتوليد طاقة إضافية دون استهلاك إضافي للوقود. يهدف البحث الحالي إلى نمذجة محطة توليد توربينية غازية بسيطة ومولد بخار لاستعادة الحرارة (HRSG) أحادي الضغط، لإجراء تحليل حراري لهما تحت تأثير الظروف التشغيل المتمثلة بدرجات الحرارة المحيطة وضغط جوي (1) بار. تم العمل على محطة توليد الطاقة الغازية في ناحية القيارة جنوب مدينة الموصل، والمصممة بطاقة توليد تصل إلى (125) ميغاواط، وذلك للحصول على العوامل التشغيلية لمولد البخار لاستعادة الحرارة (HRSG) أحادي الضغط، والتي تتعلق بالتصميم الهندسي إذا ما تم تحويل المحطة الغازية إلى وحدة توليد مشتركة، مع الأخذ بنظر الاعتبار التوازن الطاقي، معدل التدفق الكتلي لغازات العادم من الوحدة الغازية، البخار الناتج من مولد البخار باستعادة الحرارة (HRSG) أحادي الضغط. وقد أظهرت النتائج أن زيادة درجات الحرارة المحيطة عند ضغط ثابت لها تأثير على أداء الوحدة الغازية البسيطة، حيث انخفضت الكفاءة الحرارية والقدرة التوليدية ومعدل التدفق الكتلي لغازات العادم، وارتفعت درجات حرارة غاز العادم ومعدل استهلاك الوقود. كما أظهرت النتائج أيضًا أن زيادة درجة الحرارة المحيطة تؤثر سلبًا على أداء وحدة توليد الطاقة ذات الدورة المركبة، وذلك من خلال تقليل إنتاج الطاقة للتوربين الغازي بسبب انخفاض كثافة الهواء. إلا أنها تؤدي إلى زيادة درجة حرارة غاز العادم، الأمر الذي قد يكون طفيفًا تحسين فعالية (HRSG) وإنتاج البخار ولكنه يؤدي إلى انخفاض في كفاءة الدورة الإجمالية وقدرة التوليد. وبالنظر إلى النتائج نلاحظ أن هناك فقدان كبير للحرارة مع الغازات الناتجة عن عملية الاحتراق في الوحدة الغازية يقدر بحوالي 60% ولكن من الممكن الاستفادة منه في توليد قدرة إضافية وزيادة الكفاءة الحرارية بعد دمجها مع وحدة بخارية باستخدام منظومة توليد البخار (HRSG) وتكوين وحدة توليد طاقة مركبة.