Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamadreza Salimpour,AliAkbar AlemRajabi
محمدرضا سلیم پور (استاد راهنما) علی اکبر عالم رجبی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammadali Zahedi
محمدعلی زاهدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Performance Improvement of a Combined Cycle for Exergy and Energy Recovery of Liquefied Natural Gas
The effective utilization of the cryogenic exergy associated with liquefied natural gas (LNG) vaporization is important. In liquefied natural gas during regasification, can be used from available cold energy to recover exergy and production of electric power.LNG is composed of 85–99% methane by mole fraction, a few percent ethane, and propane depending on its production site. Since moisture and sulphur are contained in crude natural gases, they should be removed during the liquefying preprocess. In this project, efficiency of open brayton cycle increases as step by step, that would be made to four cycles. Energy equilibrium equations and exergy equilibrium equations of each component in the any four power cycles are established, and taken some operating parameters as key parameters; influences of these parameters on thermal efficiency and exergy efficiency of the all power cycles were analyzed.The results of four cycles are compared with together and finally a combined cycle is suggested that can recover heat loss of low-temperature, and uses LNG cold energy as well. A novel combined power cycle is proposed which utilizes LNG in different ways to enhance the power generation of a power plant. In addition to the direct expansion in the appropriate expander, LNG is used as a low-temperature heat sink for a middle-pressure gas cycle which uses nitrogen as working fluid. Also, LNG is used to cool the inlet air of an open Brayton gas turbine cycle. This cycle with LNG directly expanding consisting of a middle brayton cycle with nitrogen as working fluid and a power cycle of combustion gas is proposed to recover cryogenic energy of LNG. These measures are accomplished to improve the exergy recovery of LNG. In order to analyze the performance of the system, the influence of several key parameters such as pressure ratio of LNG turbine, the ratio of the mass flow rate of LNG to the mass flow rate of air, pressure ratio of different compressors, LNG pressure and inlet pressure of nitrogen compressor, on the thermal efficiency and exergy efficiency of the offered cycle is investigated. Finally, the proposed combined cycle is optimized on the basis of first and second laws of thermodynamics.The goal of this study is to show how to implement the concept of thermo-economy to this cycle and also how to estimate the entering costs to the final cycle. Cost balances and auxiliary equations are applied to all components in the cycle. At first time, exergyeconomic analysis of the combined final cycle by this form is applied. We get almost 20 million dollars per year from this cycle. Keywords: LNG,thermodynamic analysis, exergoeconomic analysis, Power generation
افزایش آگاهی از محدودیت منابع انرژی در دنیا باعث آن شده است که بعضی از دولتها در سیاست خود در مورد انرژی تجدید نظر نمایند و از هدر رفتن انرژی بطور جدی جلوگیری کنند. این امر همچنین باعث شده که جوامع علمی توجه خود را به وسایل تبدیل انرژی معطوف نموده روشهای تازه ای جهت استفاده بهتر از منابع محدود انرژی های موجود ارائه نمایند. استفاده از سوخت های فسیلی به عنوان منابع انرژی، موجب آلودگی هوا می شود. انتشار گاز دی اکسید کربن حاصل از احتراق، نقش اساسی را در میزان اثر گلخانه ای جهانی بازی می کند. امروزه استفاده از منابع انرژی با تاثیر گذاری کم بر روی آلودگی هوا و محیط زیست لازم می باشد و همچنین استفاده قابل توجیه از منابع انرژی را می طلبد. گاز طبیعی به علت داشتن مزایای فراوان جایگاه ویژه ای در بین سایر سوخت های فسیلی دارد. مهمترین عامل جهت استفاده از گاز طبیعی مساله انتقال آن است. استفاده از خطوط لوله بعلت هزینه های سرسام آور و محدودیت های استفاده از آن، همیشه چاره ساز نیست، بلکه گاهی استفاده از کشتی های مخصوص حمل و نقل گاز طبیعی مایع شده راه حل مناسبتریبرای استفاده از مزایای گاز طبیعی است. گاز طبیعی مایع شده یک منبع انرژی نسبتاً پاک است که معمولاً به عنوان سوخت جهت مصارف خانگی و صنعتی استفاده می شود. استفاده از گاز طبیعی مایع شده در سالهای اخیر به صورت صعودی افزایش پیدا کرده بطوریکه آنرا به سومین منبع انرژی پس از زغال سنگ و نفت خام تبدیل کرده است. قانون اول ترمودینامیک به کمیت و بقای انرژی می پردازد. این قانون صرفاً به صورت ابزاری ضروری برای متولیان امور انرژی در ارتباط با یک تحول بروز می نماید، و به مهندسین راهنمایی لازم را نمی دهد. اما قانون دوم به کیفیت انرژی پرداخته و بیشتر به تجزیه و تحلیل انرژی در خلال یک تحول، انتروپی تولید شده و هدر رفتن مجالها و فرصتهای انجام کار می پردازد و میدان وسیعی برای اصلاح و توسعه پیشنهاد می کند. امروزه برای بهبود عملکرد سیکل های توانی رایج، از گاز طبیعی مایع شده به عنوان چاه حرارتی استفاده می کنند. با توجه به پتانسیل بالایی که گاز طبیعی مایع در خود دارد، در پایان نامه حاضر ابتدا به بررسی سیکلهای موجود جهت بازیابی اگزرژی گاز طبیعی مایع شده پرداخته در ادامه سیکل جدیدی را جهت بهبود راندمان انرژی و اگزرژی پیشنهاد کرده و مزایا و معایب آن نسبت به سیکلهای موجود بررسی خواهد شد. در سیکل جدید، ترکیبی از روشهای بهبود راندمان مانند استفاده از توربین انبساطی گاز طبیعی مایع شده، نصب مبدّل های بازیاب در نقاط بهینه و استفاده از سیالات مناسب جهت سیکل واسطه و خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور توسط گاز طبیعی مایع شده مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در نهایت سیکل پیشنهادی با محاسبه هزینه hy;های خرید، تعمیرات و نگهداری اجزاء مختلف سیکل از نظر ترمو-اقتصادی بهینه سازی می شود. در این بهینه سازی نشان داده شده است که سیکل پیشنهادی تقریباً در هر ثانیه یک دلار سود خواهد داشت. کلمات کلیدی: گاز طبیعی مایع شده، تحلیل ترمودینامیکی، تحلیل اگزرژی اقتصادی، تولید توان، بازیابی انرژی سرمایی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی