تحلیل جریان در بویلر بازیاب نیروگاه سیکل ترکیبی یزد

نیروگاه های سیکل ترکیبی به خاطر بازده حرارتی بالا، عملکرد سازگار با محیط و زمان کوتاه برای ساخت، به طور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته اند. بسیاری از مزایای هر دو سیکل ترمودینامیکی، از یکی کردن توربین گاز و بخار حاصل می گردد. سیکل ترکیبی با بازیافت انرژی گرمایی خروجی توربین گاز و استفاده از آن برای تولید بخار، منجر به بازده حرارتی بسیار بالا می گردد. بویلر بازیاب با اتصال بین توربین گاز و بخار، ستون فقرات نیروگاه های سیکل ترکیبی را تشکیل می دهد. عملکرد بویلر بازیاب روی عملکرد کلی سیکل ترکیبی اثر می گذارد و برای بهینه سازی عملکرد بویلر بازیاب نیاز است که هریک از اجزاء بویلر بازیاب را مورد مطالعه قرار داده و تأثیر آن را روی کل سیستم بررسی کرد. افت بازده در یکی از اجزاء بویلر بازیاب ممکن است باعث افت بازده در جزء دیگر شود و بازده کلی سیکل ترکیبی را کاهش دهد. داشتن یک جریان یکنواخت در طول حرکت گازهای داغ در سرتاسر مسیر موجب توزیع یکنواخت دما در ورودی مبدل های حراتی موجود گشته و در نتیجه عملکرد بهینه بویلر بازیاب را به همراه خواهد داشت. هدف تحقیق حاضر استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی جهت بررسی جزئیات جریان طرف گاز بویلر بازیاب نیروگاه سیکل ترکیبی یزد می-باشد. داشتن جزئیات جریان سمت گاز و تحلیل آن موجب خواهد شد تا در صورت مشاهده نقاط با جریان غیریکنواخت، تمهیداتی برای یکنواخت تر نمودن جریان گاز در طول مسیر ارائه شود. شبیه سازی جریان گازهای داغ برای دو وضعیت کاری نیروگاه سیکل ترکیبی انجام شده است. وضعیت اول زمانی است که بویلر بازیاب غیر فعال است و گازهای خروجی از توربین گاز بدون ورود به بویلر بازیاب از طریق دودکش بای پس به اتمسفر تخلیه می شوند. وضعیت دوم زمانی است که بویلر بازیاب فعال است و گازهای خروجی از توربین گاز بعد از عبور از مبدل های حرارتی موجود در مسیر از طریق دودکش اصلی (دودکش بویلر بازیاب) به اتمسفر تخلیه می-شوند. نتایج شبیه سازی ها در وضعیتی که بویلر بازیاب غیر فعال است نشان می دهد که طراحی نامناسب دهانه انبساطی مجرای خروجی توربین گاز باعث تشکیل جریان های چرخشی بزرگی در این ناحیه شده است. همچنین نتایج نشان می دهد که در جریان گاز داخل دودکش بای پس الگوهای چرخشی از جریان وجود دارد که افت فشار و غیریکنواختی در دما را به همراه دارد. نتایج شبیه سازی ها در وضعیتی که بویلر بازیاب فعال است نشان می دهد در دهانه ورودی بویلر بازیاب جریان های گردابه ای تشکیل شده اند که این باعث توزیع غیریکنواخت جریان در روی مبدل های حرارتی و مشعل های احتراق شده است. توزیع سرعت روی اولین سطح حرارتی نشان می دهد که یک ناحیه سرعت بالا در روی این سطح حاصل شده است که ناشی از طراحی نامناسب دهانه انبساطی مجرای خروجی توربین گاز در بالادست بویلر بازیاب می باشد. همچنین بررسی نتایج در دودکش بویلر بازیاب نشان می دهد که اتصال نامناسب بدنه بویلر بازیاب به دودکش بویلر بازیاب باعث جدایش در جریان و تشکیل ناحیه های با فشار منفی شده است. از آنجا که از پارامترهای اساسی طراحی بویلر بازیاب توزیع یکنواخت جریان روی سطوح حرارتی است و دهانه ورودی در بالادست مبدل های حرارتی باید این توزیع یکنواخت جریان را حاصل کند. لذا برای رفع مشکلات عنوان شده موجود در طرح فعلی یک پیشنهاد اصلاحی ساده و عین حال قابل قابل اجرا ارائه شده است. پیشنهاد گردیده است که در دهانه ورودی بویلر بازیاب یک صفحه مشبک جهت کاهش غیریکنواختی جریان نصب گردد. نتایج شبیه سازی پس از اعمال طرح اصلاحی نشان می دهد که با نصب صفحه مشبک جریان های چرخشی در دهانه ورودی به میزان قابل توجهی کاهش یافته اند و یک توزیع یکنواخت تری از جریان روی سطوح حرارتی، مشعل های احتراق و در کل بهبود قابل توجهی در کیفیت جریان حاصل شده است. همچنین نتایج نشان می دهد که طرح اصلاحی به بهبود جریان در دودکش اصلی کمکی نکرده است.