تحلیل انرژی سیکل توربین گازی با رکوپراتور شیمیایی با سوخت های مختلف

بازده سیکل توربین گازی ساده به علت خروج گازهای حاصل از احتراق در دمای بالا از توربین پایین است بطوری که با به کار گرفتن انرژی حرارتی گازهای فوق می توان به بازده-های بالا دست یافت. همچنین بازده حرارتی دستگاه توربین گازی تابعی از ارزش حرارتی سوخت ورودی به محفظ? احتراق است و با افزایش ارزش حرارتی بازده افزایش خواهد یافت. رکوپراتور شیمیایی هر دو عامل ذکر شده را برای افزایش بازده در خود دارد. در رکوپراتور شیمیایی مخلوطی از سوخت گازی و بخار با استفاده از انرژی حرارتی باهم واکنش داده و گازهای سنتزی تولید می کنند که این گازها دارای ارزش حرارتی بالاتری هستند. از آنجایی که می توان حرارت مورد نیاز رکوپراتور را از گازهای خروجی توربین تامین کرد، استفاده از رکوپراتور شیمیایی در سیکل های توربین مورد توجه قرار گرفته است. به منظور تامین بخار آب مورد نیاز رکوپراتور از مولد بخار در سیکل استفاده می شود، که با تولید بخار مازاد بر مصرف رکوپراتور و تزریق آن به محفظه احتراق به همراه گازهای سنتزی خروجی از رکوپراتور، دبی جرمی عبوری از توربین افزایش پیدا کرده و در نتیجه کار ویژه و بازده سیکل بهبود می یابد. در تحقیق حاضر به دلیل اهمیت خنک کاری پره های توربین، مدل سازی توربین به صورت خنک شونده انجام شده است. برای مدل سازی رکوپراتور شیمیایی از معادلات بالانس انرژی و اگزرژی استفاده و اختلاف دمای گازهای ورودی به رکوپراتور و ترکیبات خروجی از رکوپراتور شیمیایی c?20 در نظر گرفته شده است؛ همچنین نسبت جرمی آب به سوخت باید مابین 3 و 5/7 باشد تا دوده داخل رکوپراتور شیمیایی تشکیل نشود و نیز به منظور جلوگیری از تشکیل بخارات اسیدی، حداقل دمای گازهای خروجی از دودکش c?140 فرض شده است. نتایج نشان می دهند که افزودن رکوپراتور شیمیایی به سیکل توربین گازی ساده موجب افزایش قابل ملاحظه ای در کار ویژه و بازده می گردد. به طوری که در دمای ورودی توربین c?1250 و نسبت جرمی آب به سوخت 6 کار ویژه نسبت به سیکل توربین گازی با بازیاب در حدود 9/51% ، بازده قانون اول 48/8 واحد و بازده قانون دوم 92/7 واحد افزایش می یابد، در حالی که این افزایش در مقابل سیکل ساده به 52% در کار ویژه و 57/10 واحد در بازده قانون اول و 93/9 واحد در بازده قانون دوم می رسد. همچنین با استفاده از رکوپراتور شیمیایی، نسبت فشار-های اپتیمم جهت کار ویژه ماکزیمم و بازده ماکزیمم به یک دیگر نزدیک می شوند که از نقطه نظر طراحی سیکل، یک مزیت به شمار می رود. از آنجایی که دمای گازهای خروجی توربین برای تبدیل کامل برخی از سوخت ها نظیر متان کافی نمی باشد لذا در این تحقیق، سوخت های مختلفی با دماهای تبدیل متفاوت مانند اتان و بوتان نیز مورد تحلیل قرار گرفته اند و نتایج نشان می دهند که هر چقدر دمای تبدیل سوخت به گازهای سنتزی کمتر باشد بازده سیکل نیز افزایش می یابد، ولی به دلیل بالا رفتن دمای شعله آدیاباتیک حاصل از گازهای سنتزی، سوخت کمتری مورد نیاز می باشد و کار ویژه سیکل افت پیدا می کند. در فصل نهایی مقدار آلاینده co2 حاصل از فرآیند احتراق در توربین گازی با رکوپراتور شیمیایی با سیکل ساده و سیکل با بازیاب مقایسه شده است و نتایج به دست آمده بیانگر کاهش قابل توجه مقدار co2 به ازای هر کیلوژول کار ویژه با به کارگیری بازیاب شیمیایی است. همچنین مقدار با استفاده از متان به عنوان سوخت، کمتر از سایر سوخت ها می باشد.