الملخص
أصبحت محطات القدرة المركبة من التقنيات المسخدمة في توليد الكهرباء في ليبيا، حيث تم إنشاء بعض منها، وجاري التخطيط لبناء البعض الآخر. يعتمد الأداء الديناميكي الحراري لهذه المحطات على درجة حرارة المحيط الجوي، والذي يتغير بشكل كبير من فصل إلى آخر في ليبيا. تهدف هذه الورقة إلى دراسة تأثير التغير في درجة حرارة المحيط الجوي على الأداء الديناميكي الحرارية لهذه المحطات.
تم في هذه الدراسة استخدام غازات العادم من وحدتين تربينيتين غازيتين في توليد البخار فيما يسمى مولد بخار الحرارة المسترجعة لتشغيل محطات قدرة بخارية ثنائية الضغط، حيث استخدم برنامج هايسيس لنمذجة تأثير التغير في درجة حرارة المحيط الجوي على الأداء الديناميكي الحراري للدورة. تم استخدام بعض من البيانات الحقيقية مثل درجة حرارة المحيط الجوي، معدلات تدفق الهواء والوقود، ونسبة الضغط عند الحمل الكامل في هذا التحليل. تنخفض كثافة الهواء الجوي وينخفض معدل تدفق كتلة الهواء مع إرتفاع درجة حرارة المحيط الجوي، وعند الحفاظ على نسب ضغط ثابتة، تنخفض القدرة الكلية المتولدة وتنخفض كفاءة محطة القدرة الغازية. يمكن الإستفادة من غازات العادم في توليد البخار وتحسين الأداء بصفة عامة. على سبيل المثال، بيّن التحليل أنه عند استخدام الدورة المركبة وكانت درجة حرارة المحيط الجوي 15oC فإن كفاءة القانون الأول بلغت 42.8%، وكفاءة القانون الثاني بلغت 40.20%، وتحسنت القدرة الكلية بنسبة 53.46%. بينما بينت الدراسة ايضا أنه عند ارتفاع درجة حرارة المحيط الجوي إلى 40oC فإن كفاءة القانون الأول أنخفضت إلى 41.11% وكفاءة القانون الثاني إلى 38.60%، وارتفعت نسبة القدرة المكتسبة إلى 60.98%.
ABSTRACT
Combined cycle power plants are now becoming widely accepted for generating electricity in Libya. Some of these plants are being installed, and others are planned to be built in the near future. The thermodynamic performance of these plants depends on the ambient temperature which varies considerably from one season to another in Libya. The object of the current study is to investigate the effects of these variations on the performance of combined cycle power plants.
In the study, the hot effluent of two selected gas turbine power units is taken to be utilized to generate steam in a heat recovery steam generator and operate a proposed dual pressure steam power cycle. The influence of ambient temperature variations on gas, steam, and combined cycles performance is simulated using HYSYS software. A real time data including ambient temperature, air mass flow rate, pressure ratio and fuel flow rate, for the selected gas unit are obtained at full load operation. These data are extrapolated to find the thermodynamic performance at different ambient temperatures. Both of the density and the mass flow rate of air at the compressor entrance decrease as the ambient temperature rises. Furthermore, when pressure ratio is kept constant, a drop in each of the net power and the efficiency of the gas turbine unit occurs. The exhaust gases can be utilized to operate a steam turbine power cycle to improve the overall performance. For instance, the results of the analysis show that for the combined cycle at an ambient temperature of 15oC, the first and second law efficiencies rise to 42.80% and 40.20% respectively, and the percentage gain in power becomes 53.46%. At an ambient temperature of 40oC the results show that the first and second law efficiencies drop to 41.11% and 38.60% respectively, and the percentage gain in power rises to 60.98%.
