عنوان صفحه
فصلاول؛مقدمه 1
1-1……………………………………………………………………………………………………………… مقدمه 2
1-2…………………………………………………………………………………….. نمایکلیپایاننامه 3
فصلدوم؛مرورادبیاتموضوع 7
2-1………………………………………………………………. فرآیندگازیسازی؛کلیاتوروشها 8
2-2……………………………………………………………………… گازیسازی،ازدیروزتاامروز 11
2-3…………………………………………………………………. مقدمهایبرراکتورهایگازیساز 14
2-4……………………………………………………………………………………….. مرورادبیاتموضوع 15
2-4-1…………………………………………………………………. گازیسازیپسماندهاینفتی 15
2-4-2………………… آنالیزاگزرژیوتحلیلترمواکونومیکراکتورگازیساز 16
2-4-3……………………………… ترکیبراکتورگازیسازباپیلسوختیاکسیدجامد 17
فصلسوم؛شبیهسازیاجزااصلیوآنالیزها 20
3-1………………………………………………………………………….. شبیهسازیراکتورگازیساز 21
3-2…………………………………………………………….. شبیهسازیواحدجداسازیهوا(ASU) 24
3-3…………………………………………………………………. شبیهسازیپیلسوختیاکسیدجامد 25
3-3-1……………………………………………………………….. شبیهسازیبخشریفرمرداخلی 27
3-3-1-1……………………………………….. محاسبهترکیبگازهایموجوددرکانال 28
3-3-2…………………………………………………………… شبیهسازیبخشالکتروشیمیایی 32
3-3-2-1…………………………………………………………………………… افتولتاژاهمیک 33
3-3-2-2…………………………………………………………………….. افتولتاژفعالسازی 34
3-3-2-3…………………………………………………………………………… افتولتاژغلظتی 36
3-3-3………………………………………………………… محاسبهدمایخروجیازپیلسوختی 38
3-4………………………………………………… شبیهسازیآبشیرینکنحرارتی (MED-TVC) 39
3-5………………………………….. شبیهسازیتجهیزاتسیکلهایتولیدتوانگازوبخار 43
3-6……………………………………………………………………………. معرفیسیکلهایپیشنهادی 45
3-6-1…………………………………………………………… خلاصهایبرسیکلتولیدگازسنتز 46
3-6-2……………………….. سیکلتوربینگازوسیکلهایتولیدهمزمانمتصلبهآن 46
3-6-3 سیکلپیلسوختیاکسیدجامد- توربینگازوسیکلهایتولیدهمزمانمتصلبهآن 48
3-7……………………………………………………. انتگراسیونراکتورگازیسازنفتسنگین 52
3-8……………………………………………………… انتگراسیونشبکهراکتورهایگازیساز 53
3-8-1……………………………………………………………………… چیدمانموازیراکتورها 54
3-8-2………………………………………………………………………….. چیدمانسریراکتورها 54
3-9………………………………………………………… آنالیزهایانرژی،اگزرژیواقتصادی 57
3-9-1………………………………………………………………………….. تشریحآنالیزاگزرژی 57
3-9-2………………………………………………………………………… تشریحآنالیزاقتصادی 60
3-9-2-1………………………………………….. هزینههایهمسطحشدهسالیانهاولیه 61
3-9-2-2……………………. هزینههایهمسطحشدهسالیانهتعمیراتونگهداری 62
3-9-2-3…………………………………. هزینههایهمسطحشدهسالیانهجاریسیستم 62
3-9-2-4…………………………………………………… محاسبهارزشفعلیخالص (NPV) 62
3-9-2-5……………………………………. محاسبههزینههمسطحشدهمحصول (LCOP) 63
3-9-2-6…………………………………… هزینهسرمایهگذاریاولیهسیستم (CC) 63
3-9-2-7…………………………………………………….. هزینههایجاریسیستم (OFC) 63
3-9-2-8………………………………………………. حجمسالیانهتولیدمحصول (VOP) 64
3-9-2-9………………………………………………………….. قیمتتمامشدهمحصول (PC) 64
3-9-2-10………………………………………………………. سودسالیانهناخالص (AB) 64
3-9-2-11…………………………………………………………. سودخالصسالیانه (NAB) 65
3-9-2-12…………………………………………………….. دورهبازگشتسرمایه (POR) 65
3-9-2-13………………………………………………………. نرخبازگشتسرمایه (ROR) 66
3-9-2-14……………………………………………………………………. ارزشافزوده (AV) 66
فصلچهارم؛نتایج 67
4-1……………………………….. اعتبارسنجینتایجحاصلازشبیهسازیهایصورتگرفته 68
4-1-1…………………………………………… اعتبارسنجیشبیهسازیراکتورگازیساز 68
4-1-2………………………………….. اعتبارسنجیشبیهسازیپیلسوختیاکسیدجامد 69
4-1-3…………………. اعتبارسنجیشبیهسازیآبشیرینکنحرارتی (MED-TVC) 71
4-2……………………………………………….. نتایجحاصلازشبیهسازیسیکلهایپیشنهادی 72
4-2-1………………………………………………………. تحلیلحساسیتسیکلهایپیشنهادی 75
4-2-1-1…………………………………………………. تأثیرنسبتفشارکمپرسور (PR) 75
4-2-1-2…………………………………………………………. تأثیردمایعملکردیسیستم 76
4-2-1-3………………………………………………….. تأثیردرصدمصرفهیدروژن (Uf) 77
4-2-1-4……………………………………………………. تأثیرنسبتجریانبرگشتی (r) 77
4-2-1-5………………………………………………………………………. تأثیرچگالیجریان 77
4-2-1-6……………………………………………………………. تأثیرتعدادسلپیلسوختی 78
4-2-1-7……………………………………………………………. تأثیرفشاربویلربازیاب 78
4-2-1-8…………………………………………………….. تأثیرتعدادمراحلآبشیرینکن 79
4-2-1-9…………………………………… تأثیرقیمتسوختورودیوبرقفروختهشده 79
4-2-2…………………… بهینهسازیترمودینامیکیواقتصادیسیکلپیلسوختی-توربینگازوسیکلهایتولیدهمزمانمتصلبهآن 79
4-2-2-1…………………………………… نتایجحاصلازبهینهسازیترمودینامیکی 80
4-2-2-2………………………………………………. نتایجحاصلازبهینهسازیاقتصادی 82
4-3…………………………………………… نتایجحاصلازانتگراسیونیکراکتورگازیساز 84
4-3-1…………………………………….. تأثیرسیالعاملبرعملکردراکتورگازیساز 84
4-3-2…… تأثیرسیالعاملراکتورهابربازدهاگزرژیسیکلهایپیشنهادی 86
4-3-3. تأثیرسیالعاملراکتورهابرسیکلهایپیشنهادیازمنظراقتصادی 88
4-4…………………………… نتایجمربوطبهانتگراسیونشبکهراکتورهایگازیساز 91
4-4-1……………………………………………………………………………………………. تحلیلانرژی 91
4-4-2……………………………………………………………………………………….. تحلیلاقتصادی 99
فصلپنجم؛جمعبندیوپیشنهادها 104
5-1…………………………………………………………………………………………………………. جمعبندی 105
5-2…………………………………………………………………………………………………….. پیشنهادها 108
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل2‑1 محدودهمتناظرباگازیسازیواحتراقبرحسبحجممصرفاکسیدکننده[5] 11
شکل3‑1 نماییازراکتورگازیسازیشبیهسازیشدهدرنرمافزارسایکلتمپو 22
شکل3‑2 نماییازفرآیندجداسازیهوابهروشسرمایشعمیق 25
شکل3‑3 نماییازجریانهایورودیوخروجیبهپیلسوختیاکسیدجامد[27] 26
شکل3‑4 نماییازجریانهایورودیوخروجیبهپیلسوختیاکسیدجامد 28
شکل3‑5 شماتیکآبشیرینکن (MED-TVC) 39
شکل3‑6 نماییازسیکلتولیدگازسنتز 46
شکل3‑7 نماییازسیکلترکیبی (توربینگازیدرترکیبباتوربینبخار) 48
شکل3‑8 نماییازسیکلتولیدتوانوآبشیریندرتوربینگازیوآبشیرینکنحرارتی 48
شکل3‑9 نماییازسیکلتولیدتوانپیلسوختیاکسیدجامد-توربینگازی-توربینبخار 50
شکل3‑10 نماییازسیکلتولیدتوانوآبشیرینپیلسوختیاکسیدجامد-توربینگازی-آبشیرینکنحرارتیچندمرحلهای 51
شکل3‑11 شماتیکاثرسیالعاملبررفتارراکتورگازیساز 53
شکل3‑12 چیدمانموازیراکتورهایگازیسازنفتسنگین 54
شکل3‑13 شماتیکحالتسریراکتورهاینفتسنگین 55
شکل3‑14 چیدمانسریراکتورهایگازیسازنفتسنگین 56
شکل4‑1مقایسهولتاژتولیدیسلولدرچگالیهایجریانمختلفبانتایجارائهشدهدرمقاله[32]دردماهایعملکردی 1000 و 800 درجهسانتیگرادوفشارعملکردی 1 بار 70
شکل4‑2مقایسهتوانالکتریکیتولیدیسلولدرچگالیهایجریانمختلفبانتایجارائهشدهدرمقاله[32]درفشارعملکردی 1 و 10 بارودمایعملکردی 1000 درجهسانتیگراد 70
شکل4‑3 اعتبارسنجیمدلحاضرونتایجمقاله[48] 72
شکل4‑4 تخریبواتلافاگزرژیدوسیکلبرتر (SOFC-GT-ST)و (SOFC-GT-MED) 75
شکل4‑5 نمودارتابعهدف (بازدهاگزرژی) قبلوبعدازبهینهسازیترمودینامیکی 81
شکل4‑6 نمودارتابعهدف (دورهبازگشتسرمایه) قبلوبعدازبهینهسازیاقتصادی 83
شکل4‑7: تغییراتکسرمولیگازسنتزنسبتبهدبی 85
شکل4‑8: تغییراتدمایگازسنتزنسبتبهدبی 85
شکل4‑9: تغییراتکسرمولیکربنموجوددرسوختنسبتبهدبیسیالعامل (اکسیژن) درسهنسبتبخارورودی 85
شکل4‑10: تغییراتکسرمولیگازسنتزنسبتبهدبی 86
شکل4‑11: تغییراتکسرمولیگازسنتزنسبتبهدبی 86
شکل4‑12: بازدهاکزرژیسیکل (GT)درنسبتهایمختلف 87
شکل4‑13: بازدهاکزرژیسیکل (GT)درنسبتهایمختلف 87
شکل4‑14: بازدهاکزرژیسیکل (GT)درنسبتهایمختلفسیالعامل (اکسیژن+دیاکسیدکربن) 87
شکل4‑15: بازدهاکزرژیسیکل (SOFC-GT) درنسبتهایمختلفسیالعامل (اکسیژن) 88
شکل4‑16: بازدهاگزرژیسیکل (SOFC-GT) درنسبتهایمختلفسیالعامل (هوا) 88
شکل4‑17:بازدهاکزرژیسیکل (SOFC-GT) درنسبتهایمختلفسیالعامل (اکسیژن+دیاکسیدکربن) 88
شکل4‑18هزینههمسطحشدهمحصولسیکل (GT) درنسبتهایمختلفسیالعامل (اکسیژن) 89
شکل4‑19 هزینههمسطحشدهمحصولسیکل (GT) درنسبتهایمختلفسیالعامل (هوا) 89
شکل4‑20 هزینههمسطحشدهمحصولسیکل (GT) درنسبتهایمختلفسیالعامل (اکسیژن+دیاکسیدکربن) 89
شکل4‑21 هزینههمسطحشدهمحصولسیکل (SOFC-GT) درنسبتهایمختلفسیالعامل (اکسیژن) 90
شکل4‑22هزینههمسطحشدهمحصولسیکل (SOFC-GT) درنسبتهایمختلفسیالعامل (هوا) 90
شکل4‑23 هزینههمسطحشدهمحصولسیکل (SOFC-GT) درنسبتهایمختلفسیالعامل (اکسیژن+دیاکسیدکربن) 90
شکل4‑24ارزشحرارتیگازسنتزخروجیازسیستمدرچیدمانمختلفراکتورها 92
شکل4‑25 دمایگازسنتزتولیدیسیستمدرچیدمانمختلفراکتورها 93
شکل4‑26 درصدترکیبمولیCO،H2وCH4موجوددرگازسنتزخروجیدرچیدمانمختلفراکتورها 94
شکل4‑27 توانتولیدیسیکلهایپیشنهادیدرچیدمانهایمختلفراکتورهادرسایز100Kg/hنفتسنگین 96
شکل4‑28 بازدهانرژیسیکلهایپیشنهادیدرچیدمانمختلفراکتورها 97
شکل4‑29راندمانانرژیو (CHP) سیکل (GT-HRSG-MED) درچیدمانمختلفراکتورها 98
شکل4‑30راندمانانرژیو (CHP) سیکل (SOFC-GT-HRSG-MED) درچیدمانمختلفراکتورها 99
شکل4‑31میزانتولیدآبشیریندرسیکلهایدارایآبشیرینکنحرارتیدرچیدمانمختلفراکتورها 99
شکل4‑32دورهبازگشتسرمایهبرایدوسیکل (GT) و (SOFC-GT) درچیدمانهایمختلفراکتورهاوسایزهایمتفاوت 102
شکل4‑33قیمتتمامشدهبرقتولیدیبرایدوسیکل (GT) و (SOFC-GT) درچیدمانهایمختلفراکتورهاوسایزهایمتفاوت 103
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول2‑1 مقالاتگازیسازیپسماندنفتی 16
جدول2‑2 مقالاتآنالیزاگزرژیوتحلیلترمواکونومیکراکتورگازیساز 17
جدول2‑3 ترکیبراکتورگازیسازباپیلسوختیاکسیدجامد 18
جدول3‑1 آنالیزتقریبینفتسنگینورودیبهراکتورگازیساز 22
جدول3‑2 شرایطعملیاتیجریانهایورودیوخروجیبهراکتورگازیساز 23
جدول3‑3 روابطکلیمربوطبهشبیهسازیگازیساز 23
جدول3‑4 معادلاتکلیمربوطبهریفرمرداخلی 27
جدول3‑5 ضرایبثابتواکنشریفرمینگوشیفتینگ[28] 27
جدول3‑6معالاتمربوطبهمبزانمصرف (d) درکانالها 29
جدول3‑7 معادلاتکلیمربوطبهبخشالکتروشیمیاییپیلسوختی 32
جدول3‑8 معادلاتمربوطبهافتولتاژاهمیک 33
جدول3‑9 ضرایب (aوb ) برایموادتشکیلدهندهاجزایاصلیپیلسوختیاکسیدجامد 34
جدول3‑10 روابطمربوطبهافتولتاژفعالسازی 35
جدول3‑11 مقادیراولیهبرای( γوE) برایالکترودآندوکاتد 35
جدول3‑12 روابطمربوطبهافتولتاژغلظتی 37
جدول3‑13 حجممخصوصانتشارفولربرایچندماده 38
جدول3‑14 روابطمربوطبهپروفیلدماییدرمراحلآبشیرینکن (MED-TVC) 40
جدول3‑15 روابطمربوطبهموازنهجرموحرارتدرمراحلآبشیرینکن (MED-TVC) 41
جدول3‑16 روابطمربوطبهسطحانتقالحرارتآبشیرینکن (MED-TVC) 42
جدول3‑17روابطمربوطبهاژکتوربخار 43
جدول3‑18 روابطمربوطبهشبیهسازیتجهیزاتسیکلهایتولیدتوانگازوبخار 43
جدول3‑19 روابطمربوطبهتحلیلاگزرژی 58
جدول3‑20 کلیهاطلاعاتموردنیازبهمنظورتحلیلاگزرژیچندینتجهیزاستفادهشده 59
جدول4‑1 مقایسهاطلاعاتخروجیحاصلازشبیهسازیومقاله[1](درصدترکیبمولیگازسنتز) 68
جدول4‑2 پارامترهایاستفادهشدهدرشبیهسازیپیلسوختیمقاله[32] 69
جدول4‑3 پارامترهایاستفادهشدهدرشبیهسازیآبشیرینکنحرارتیمقاله[48] 71
جدول4‑4 نتایجحاصلازشبیهسازیسیکلهایپیشنهادی 73
جدول4‑5 نتایجمربوطبهتحلیلاقتصادیسیکلهایپیشنهادی 74
جدول4‑6 متغیرهایتصمیمبهینهسازیهمراهبابازهتغییرات 80
جدول4‑7 متغیرهایتصمیمقبلوبعدازبهینهسازیترمودینامیکی 81
جدول4‑8 میزانیارانهاختصاصدادهشدهبرمبنایمحاسبههزینهآلایندههایداخلیوجهانی[49] 82
جدول4‑9 متغیرهایتصمیمقبلوبعدازبهینهسازیاقتصادی 83
جدول4‑10 فرضیاتاستفادهشدهبرایتحلیلاقتصادیمسئله 100
فهرست علائم و اختصارات
عنوان علامت اختصاری
A |
مساحت سطحفعال (m2) |
Ai |
مساحت سطح انتقال حرارت در مرحله ( iام) (m2) |
Ac |
مساحت سطح انتقال حرارت در کندانسور (m2) |
a, b, c |
دبی مولی متان (a)، منواکسید کربن (b) و هیدروژن (c)، (mole/sec) |
A, B, C, D, E |
ضرایب ثابت تعادل |
C |
هزینه (دلار) |
CC |
هزینههای سرمایهگذاری اولیه (دلار) |
Cj |
غلظت مولی جزء (j ام) برای (j=A, B, C, D) |
Cp and C |
ظرفیت گرمایی ویژه و ظرفیت گرمایی ویژه در فشار ثابت (kJ/(kg.K)) |
Di and Di′ |
مقدار آب شیرین تولیدی در مرحله ( iام) (ناشی از تبخیر و فلاش شدن) (kg/s) |
d and g |
ثابت مقاومتی (Ω cm) |
E |
ولتاژ سلول پیل سوختی (ولت) |
F |
ثابت فارادی (96485 C.mol-1) |
Ft |
ضریب تصحیح انتقال حرارت در مبدل حرارتی |
Fw |
آب شور ورودی به آبشیرینکن |
f |
نرخ تورم سالیانه |
G |
انرژی آزاد گیبس (J/mol) |
تغییرات انرژی آزاد گیبس در دما و فشار استاندارد |
|
h |
آنتالپی مخصوص (J/g) |
I |
جریان الکتریکی (آمپر) |
i |
چگالی جریان (A/m2) و همچنین تعداد واکنشهای اولیه |
il |
چگالی جریان محدودکننده (A/m2) |
i0 |
چگالی جریان تبادلی (A/m2) |
j |
نرخ بهره واقعی و همچنین تعداد تجهیزات مورداستفاده |
j0 |
نرخ بهره اسمی |
K, KR, KS |
ثابت تعادلی واکنش، ثابت تعادلی واکنش ریفورمینگ و شیفتینگ |
k |
نسبت ظرفیت گرمایی ویژه (CP/CV) |
Li |
گرمای نهان تبخیر در مرحله ( iام) (kJ/kg) |
M |
جرم مولکولی (g/mol) |
دبی جرمی (g/s) |
|
N |
تعداد مراحل آبشیرینکن |
دبی مولی (mol/s ) |
|
ne |
تعداد الکترونهای مبادله شده |
P |
فشار (پاسکال) |
p |
فشار جزئی (پاسکال) |
گرمای انتقالیافته (kW) |
|
Ra |
نسبت (Entrainment) در شبیهسازی آبشیرینکن |
R |
ثابت جهانی گازها (J/mol.K) |
r |
مقاومت اهمی ( ) |
S |
آنتروپی (J/K) |
T |
دما (کلوین) |
T1…N |
دمای مرحله اول تا (N ام) در آبشیرینکن حرارتی (کلوین) |
T′i |
دمای فلاش باکس مرحله (i ام) در آبشیرینکن حرارتی (کلوین) |
U |
ضریب انتقال حرارت کلی ( ) |
UC |
ضریب انتقال حرارت کلی در کندانسور آبشیرینکن حرارتی ( ) |
Uei |
ضریب انتقال حرارت کلی در تبخیرکننده آبشیرینکن حرارتی ( ) |
Uf |
ضریب مصرف سوخت (هیدروژن) |
V |
افت ولتاژ (ولت) |
توان الکتریکی جریان مستقیم (وات) |
|
X |
غلظت مولار |
xj |
درصد مولی جزء (j ام) |
x |
میزان نمک (شوری) (ppm) |
Yproj |
عمر مفید پروژه (سال) |
Yrep |
زمان تعویض مجاز قطعات (سال) |
Z |
پیشرفت واکنش الکتروشیمیایی (mol/s) |
اختصارات (Abbreviation) |
|
ACS |
هزینههای همسطح شده سالیانه سیستم (دلار) (Annualized Cost of System, US$) |
CRF |
ضریب بازیافت هزینههای اولیه (Capital Recovery Factor) |
DC |
جریان مستقیم (Direct Current) |
DCHP |
تولید همزمان حرارت، توان و آب شیرین (Desalination Combined Heat and Power) |
GT |
توربین گازی (Gas Turbine) |
GOR (PR) |
ضریب عملکرد آبشیرینکن حرارتی (Gain Output Ratio) |
HRSG |
بویلر بازیاب تولید بخار (Heat Recovery Steam Generator) |
IGCC |
سیکلترکیبیگازیسازییکپارچه (Integrated Gasification Combined Cycle) |
LCOP |
هزینههای همسطح شده محصول (دلار) (Levelized Cost of Product) |
LHV |
ارزش حرارتی پایین (J/mol) (Low Heating Value) |
MED |
تقطیر چندمرحلهای (Multiple Effects Distillation) |
NPV |
ارزش فعلی خالص (Net Present Value) |
PCF |
ضریب تصحیح فشار (Pressure Correction Factor) |
PEM |
غشای تبادلی پلیمری (Polymer Exchange Membrane) (نوعی پیل سوختی) |
PR |
ضریب عملکرد (Performance Ratio) |
SFF |
هزینه استهلاک تجهیز (Sinking Fund Factor) |
SOFC |
پیل سوختی اکسید جامد (Solid Oxide Fuel Cell) |
TCF |
ضریب تصحیح دما (Temperature Correction Factor) |
TVC |
ترموکمپرسور تبخیری (Thermo Vapor Compressor) |
علائم یونانی (Greek Letter) |
|
ضریب استوکیومتریک جزء (i ام) (Component Stoichiometry Coefficient) |
|
ضریب انتقال بار در هنگام شارژ (Charge Transfer Coefficient) |
|
کارائی (اثربخشی) (Effectiveness) |
|
c |
راندمان کمپرسور (Efficiency of Compressor) |
ضریب نمایی (A/m2) (Pre-Exponential Factor) |
|
ضخامت اجزاء (متر) (Component Thickness) |
|
راندمان (Efficiency) |
|
مقاومت ویژه ( m) (Resistivity) |
|
بخار (Steam) |
|
زیرنویس (Subscript) |
|
acap and cap |
هزینههای سالیانه همسطح شده اولیه و هزینه سرمایهگذاری اولیه |
act |
فعالسازی |
amain and main |
هزینههای سالیانه همسطح شده نگهداری و هزینه نگهداری |
an, ca |
آند و کاتد |
aope and ope |
هزینههای سالیانه همسطح شده عملیاتی(جاری) و هزینه عملیاتی (جاری) |
c, h |
جریانهای سرد و گرم |
conc |
غلظت |
cond |
کندانسور |
c,i and c,o |
جریانهای سرد ورودی و خروجی |
cw, d, b |
آب خنک کن، آب شیرین و آب شور خروجی |
en |
انرژی |
ev |
بخار آب تبخیری از مرحله آخر آبشیرینکن |
f and fcw |
آب ورودی و آب خنک کن |
g |
گازهای داغ خروجی |
h,i and h,o |
جریانهای گرم ورودی و خروجی |
hs |
بخار گرمایشی |
ورودی |
|
ms |
بخار محرک |
o |
خروجی |
ohm |
اهمیک (مقاومتی) |
p,g and p,w |
جریان گاز داغ و یا آب فشار ثابت |
ref |
مرجع |
rev |
برگشتپذیر |
sat |
اشباع |
suc |
مکشی |
s,o |
خروجی آیزنتروپیک |
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.