شکل شماره ۱-۴ ، نمودار جریانی مصرف بخار درشرکت پالایش نفت شیراز

۱۴

شکل ۳-۱، ابرساختار یک فرایند با منحنی ترکیبی جامع مشخص

۳۳

شکل شماره (۴-۱) :سناریوی اول

۵۶

شکل شماره (۴-۲): سناریوی دوم

۵۹

شکل شماره (۴-۳) : سناریوی سوم

۶۳

شکل شماره (۴-۴) : سناریوی چهارم

۶۷

شکل شماره (۴-۵) : سناریوی پنجم

۷۱

فصل اول
اصول ترمودینامیکی و مقدمات تعریف اکسرژی
۱- مقدمه
تا کنون روش های ریاضی و ترمودینامیکی مختلفی برای بهینه سازی و طراحی سیستم سرویس های جانبی و انتخاب سطوح فشار خطوط اصلی بخار پیشنهاد شده است که در سطور آینده به برخی از آنها اشاره می گردد.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

یکی از مهمترین مسائل در طراحی سیستم سرویس های جانبی، انتخاب سطوح فشار خطوط اصلی بخار می باشد. در سال ۱۹۷۷، نیشیو برای اولین بار موضوع انتخاب سطوح بهینه فشار خط اصلی بخار را مطرح کرد و یک روش جستجوی مستقیم را که با حل همزمان معادلات کوپل شده بود، ارائه نمود]۱[.
سپس نیشیو و جانسون^[۱] یک روش ترمودینامیکی را پیشنهاد کردند، در این کار نیشیو و همکارانش از یک مدل LP نیز به منظور انتخاب بهینه وسایلوتجهیزات مورد استفاده در سیستمهای تولید و توزیع بخار و توان و پیش بینی هزینه حداقل سرویسهای جانبی (Utilities ) استفاده کردند. این روش تلاش می کرد وسایلی برای سرویس جانبی انتخاب کند که اتلاف انرژی در دسترس برای هر واحد را حداقل کند و گرداننده های مورد استفاده در فرایند ( Drivers ) اعم از توربینها و موتورهای الکتریکی را با بهره گرفتن از برنامه ریزی خطی (LP) بصورت بهینه مشخص کند. تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی انرژی در دسترس، بر مبنای یک دسته از قوانین ابتکاری که برای تعیین ساختار کارخانه و شرایط طراحی به کار برده می شد، صورت می گرفت . اگر چه حداقل کردن اتلاف انرژی در دسترس به حداکثر کردن بازده کارخانه می انجامید، اما هزینه های سرمایه گذاری مربوط به واحدهای سرویس جانبی در این قسمت مورد توجه قرار نگرفته بود. همچنین یکی از نقاط ضعف چنین روشی این بود که برخی تصمیمات اصلی برای تعیین شکل کارخانه بر مبنای قوانین ابتکاری^[۲] بوده و در نتیجه ممکن است تعدادی از آلترناتیوهایی که شامل راه حل بهینه نیز باشند، را از دست بدهد. محدودیت مهم دیگر این بود که هزینه های سرمایه گذاری با ظرفیت ها ، مطلقاً خطی در نظر گرفته شده بودند و بنابراین افزایش تولید به منظور سرشکن کردن هزینه سربار^[۳] در این مدل لحاظ نشده بود ]۲[.
پترولاس و رکلاتیس^[۴] یک روش تجزیه و تحلیل برای سیستم سرویسهای جانبی بر مبنای تجزیه ای از دو زیرشاخه که با هم کوپل شده اند را پیشنهاد کردند. اولین زیرشاخه تعداد خطوط اصلی بخار بعلاوه فشار در هر خط اصلی را تعیین می کرد و به عنوان یک برنامه ی پویا^[۵] که اتلاف انرژی های در دسترس را حداقل می کرد، مدل شده بود. دومین زیرشاخه شامل انتخاب درایور بود و به عنوان یک LP با هدف حداقل کردن انرژیهای ورودی (بخار و الکتریسیته)، فرمول بندی شده بود. به عبارت دیگر آنها یک روش برنامه ریزی پویا را برای بهینه کردن شرایط خط اصلی بخار به عنوان متغیر های پیوسته و یک روش LP را برای تعیین مکان بهینه درایورها با هدف عمومی حداقل کردن اتلاف کار واقعی، به کار بردند. در این روش چنین عنوان شده بود که اگر نیاز به وجود دیگ بخار باشد، این دیگ بخار باید در بالاترین سطح فشار، بخار تولید کند، زیرا کوپل کردن دو زیرشاخه در بازده درایورها و بار حرارتی دیگ بخار تأثیر می گذاشت. اما در مسئله بهینه سازی نیاز به تخمین شرایط بخار با فشار خیلی بالا (VHPS)، دمای هر سطح بخار، بار حرارتی دیگ بخار، سرویس جانبی خنک کننده و کار محوری تولیدی بوسیله شبکه توربین بخار در هر منطقه نیز می‌باشد که در این روش لحاظ نشده است. محدودیت دیگر این روش این بود که هزینه های سرمایه گذاری واحدهای کارخانه را به حساب نمی آورد و امکان استفاده از درایور توربینهای گازی را در نظر نمی گرفت. همچنین ممکن است فرمول بندی LP برای مسئله انتخاب درایور در بعضی موارد مناسب نباشد، به عنوان مثال ممکن است توربینهای بخاری با چند ورودی یا دو درایور مختلف (توربین بخار و موتور الکتریکی) انتخاب شود، اما این مدل همان نیاز کار و توان قبل را به دست می‌داد ]۳[.
در راستای استفاده از روش های ترمودینامیکی، در سال ۱۹۸۲ براون^[۶] نشان داد که هر سیستم سرویس جانبی ممکن است با نسبت توان به گرمای فرایند (P/H) مشخص شود که این نسبت وابستگی ضعیفی به نوع سوخت مصرفی دارد. ( برای وسایل صنعتی عمومی ، نسبت P/H مورد نیاز کمتر از دو درصد است . )]۴[
جدول ۱-۱ نسبت P/H متناسب برای هر سیستم سرویس جانبی را نشان می دهد. مطابق جدول صفحه بعد ، زمانیکه نسبت P/H بالا باشد از سیکل های ترکیبی بخار-گاز استفاده می شود؛ لازم به ذکر است که پیچیده ترین نوع سرویس جانبی، سیکل های ترکیبی بخار-گاز است.

سیستم سرویس جانبی

نسبت P/H

سیکلهای بخار