الفهرس 
Introduction and literature reviewOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 153 |  |  |
| | | from | 153 | | |
Abstract
”زيادة درجة حرارة الهواء الداخل إلى التوربين الغازي تؤثر سلبيا بشكل كبير على أداء التوربين الغازي. قد يعود السبب في هذه الزيادة إلى ارتفاع درجات الحرارة الجو كما يحدث في فصل الصيف في محطات توليد الطاقة. كما أن بعض التعديلات على التوربينات الغازية يمكنها ايضا رفع درجة حرارة الهواء الداخل مثل إعادة التدوير الانتقائي لغازات العادم (SEGR) والتي يتم تطبيقها لتحسين أداء وحدات استخلاص ثاني أكسيد الكربون المرتبطة بمحطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز الطبيعي. حقن الماء عند مدخل التوربين الغازي هي إحدى أكثر التقنيات فعالية لتبريد هواء الدخول خاصا في المناطق الحارة والجافة. من أجل تحقيق أفضل أداء لحقن الماء عند مدخل التوربين الغازي يتم ترذيذ الماء إلى قطيرات دقيقة عن طريق نظام تعفير عالي الضغط. هذا النهج هو تقنية تتمتع بالعديد من المزايا على رأسها بساطة التشغيل وانخفاض تكاليف التركيب والتشغيل. ومع ذلك، يتطلب نظام التبريد التبخيرى بالضباب اهتماما خاصا، لا سميا في التوربينات الدقيقة (MGT) لتفادي أخطار الإجهاد الحراري وتآكل الشفرات عند مدخل الضاغط. ركزت معظم الدراسات السابقة على الأداء في حالة التشغيل بالحمل الكامل؛ ومع ذلك، بسبب تغير الحمل وفقًا للطلب كان من الضروري الاهتمام أكثر بالتوربينات الدقيقة عند عملية التحميل الجزئي. علاوة على ذلك، تم اقتراح دمج نظام التبريد بالضباب مع إعادة التدوير الانتقائي لغازات العادم (SEGR) لمحطات الطاقة التي تستخدم أنظمة استخلاص غاز ثاني أكسيد الكربون في هذه الدراسة، ودراسة تأثير هذا الدمج على أداء كلا من التبريد بالضباب والتوربين الغازي. وبناء عليه تم تقسيم هذه الدراسة إلى ثلاثة أجزاء رئيسية.
الجزء الأول من الدراسة يهدف إلى التحقق من أداء نظام التبريد التبخيرى بالضباب تجريبيا وعدديا للحصول على اعلى كفاءة تبريد وتجانس في درجة الحرارة الهواء بالإضافة الى إتمام عملية تبخر القطرات. تم تصميم وتركيب جهاز الاختبار لدراسة قدرة تبريد نظام إنتاج الضباب بشكل فعلي من خلال قناة أسطوانية مصممة للتوربينات الدقيقة. كما تم تطبيق نموذج ديناميكية سائل- جسيمي لمحاكاة مسارات القطيرات المحقونة والتنبؤ بمعدل تبخيرها عبر قناة الرذاذ لتحسين عملية نقل الحرارة والكتلة. تم التحقق من نتائج المحاكاة العددية مع البيانات التجريبية الفعلية حيث تم العثور على تطابق جيد بانحراف أقل من 6.4٪. كما تم قياس حجم القطيرات وتدفق الماء الكتلي عند اقطار مختلفة للرشاش المستخدم بالإضافة الى ضغوط حقن مختلفة لتحديد الرشاش المثالي. تم تقييم أداء إنتاج الضباب تحت ظروف تشغيل مختلفة بما في ذلك ترتيب واتجاه سريان رشاشات الحقن للحصول على هواء مشبع كاملا وتجانس في درجة الحرارة الهواء الناتج. اظهرت النتائج أن حقن كل المياه المطلوبة بواسطة رشاش واحد لتحقيق التشبع الكامل غير فعال. من ناحية أخرى، فإن زيادة عدد الرشاشات بنفس معدل تدفق الماء الداخل يحسن توزيع قطرات الماء عبر أسطوانة التبخير ويعزز معدل التبخر. كما تبين أنه يمكن زيادة الانخفاض في درجة حرارة الهواء بمقدار 1.5 درجة مئوية عن طريق تقسيم تدفق الكتلة المائية المطلوبة على أربع رشاشات بدلاً من رشاش واحد. علاوة على ذلك، لوحظ أن تدفق الهواء عكس اتجاه حقن المياه يعزز أداء التبريد بنسبة 3.4٪ مقارنة بتدفق الهواء في نفس اتجاه الحقن. لذلك يُوصى بعمل حقن للمياه عكس اتجاه تيار الهواء المتدفق بوجود عدة رشاشات للحصول على أفضل اداء مقارنةً بسيناريوهات التشغيل الأخرى.
بعد تحسين كفاءة التبريد التبخيرى بالضباب، الغرض الثاني من هذه الدراسة هو تقييم تأثير الرش حتى التشبع والرش الزائد على أداء التوربين الغازي في حالة تطبيق الاحمال الجزئية عمليا. تم تركيب جهاز الاختبار لتنفيذ عملية رش المياه عند مدخل تربينة غازية دقيقة بقدرة 10 كيلووات. تم قياس قدرة الإخراج واستهلاك الوقود المحدد عند نسب الرش الزائدة المختلفة لأحمال متنوعة للتربينة الغازية المستخدمة. أظهرت النتائج أن التحسن في القدرة الناتجة بسبب رش المياه عند مدخل التربية يختلف وفقًا للحمل المطبق. بعد تطبيق نظام الرش حتى التشبع، بلغت زيادة قدرة التربينة الناتجة عن تبريد الهواء الداخل بمقدار 14 درجة مئوية الى 9.32٪ عند حمل 30٪، في حين انخفضت هذه القيمة إلى 6.86٪ و4.91٪ للأحمال 50 و70٪ على التوالي. لوحظ أيضًا زيادة مستمرة في قدرة التربينة الصافية مع زيادة نسبة الرش الزائدة حيث ان زيادة الحمل من 30 إلى 70٪ خفضت تعزيز القدرة الناتجة بنسبة تقدر بحوالي 42٪ و39٪ لنسب الرش الزائدة 1٪ و2٪ على التوالي. تم تحقيق أقصى قدرة منتجة وتحسين في الاستهلاك النوعي للوقود عند نسبة رش زائدة تبلغ 2٪. حقق حقن الماء عند مدخل التوربين الدقيق تقليلًا في تركيزات أكاسيد النيتروجين، وبالمقابل تم زيادة انبعاثات أول أكسيد الكربون بنسبة تتراوح بين 3.8٪ و5.4٪ بعد استخدام الرش في المدخل وفقًا للحمل المطبقة.
أخيرًا، تم التحقق أيضا من تأثير دمج أنظمة التبريد بالضباب مع نظام إعادة التدوير الانتقائي لغازات العادم (SEGR) على أداء التوربينات الغازية. الهدف من هذا الدمج ليس فقط للحد من التأثيرات السلبية لنظام إعادة التدوير الانتقائي لغازات العادم في محطات الطاقة، ولكن أيضًا لزيادة فعالية نظام التبريد بالضباب في المناطق الحارة والرطبة. يتم دراسة التأثير المتبادل بين نظام إعادة التدوير الانتقائي لغازات العادم وأنظمة التبريد بالضباب تحت ظروف تشغيل مختلفة نظريا. ثم تم دراسة تأثير هذا الدمج (هواء مدعم بغاز ثاني أكسيد الكربون) على أداء التوربين الغازي. تظهر النتائج أن تطبيق نهج التبريد بالضباب بعد خلط الهواء الداخل بغاز ثاني أكسيد الكربون يقلل من محتوى الرطوبة في الهواء الداخل ويزيد من سعة التبريد لنظام التبريد بالضباب. عند تبريد تيار الهواء المدعم بغاز ثاني أكسيد الكربون إلى نفس درجة الحرارة الجوية يؤدى الى انخفاض ملحوظ في دراجة حرارة الهواء الخارج من نظام التبريد بالضباب خاصةً عند زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون في الهواء الداخل. فيما يتعلق بأداء التوربين الغازي، يؤدي استخدام الهواء المدعم بثاني أكسيد الكربون بدون تبريده المسبق إلى تدهور كبير في الأداء، لا سيما عند إعادة التدوير الانتقائي لغازات العادم بنسبة عالية. من ناحية أخرى، يمكن أن يزيد دمج إعادة التدوير الانتقائي لغازات العادم مع نظام التبريد بالضباب من القدرة الناتجة من التوربين الغازي من 11.7 إلى 19.2٪، مع زيادة في الكفاءة تصل لنصف نقطة مئوية.
في الختام، تم دراسة حقن الماء عند مدخل توربين غازي تجريبيا وعدديا لتطبيقين من التوربينات الغازية: التوربينات الغازية الدقيقة عالية السرعة ومحطات الطاقة المدمجة مع نظام إعادة التدوير الانتقائي لغازات العادم S-EGR. توفر الدراسة بحثًا شاملاً لنظام الضباب وأداء التوربينات الغازية الدقيقة MGT في ظل ظروف تشغيل مختلفة، وهو ما يعتبر مرجعًا جيدًا للتشغيل الأمثل للتوربينات الغازية مع حقن الماء عند المدخل.