خيارات في تشغيل دائرة الغاز والبخار المشتركة في حالة التشغيل الخاصة بـــالإمارات العربية المتحدة

المشتركة , التشغيل , الحاسب , الغاز , تشغيل , بـــالإمارات , حالة , دائرة , خيارات , والتيار

د. عصمت ج مرش
عمليات الطاقة بشركة ألمنيوم دبي المحدودة
دبي-الإمارات العربية المتحدة



مقدمة
إن العمل المتقدم في هذه الورقة هو تجربة ميدانية صناعية بحتة، تطورت حسب سيرة احترافية في مجال عمليات محطة توليد الطاقة العاملة بالغاز والبخار، ولذلك فإن النتائج والاستنتاجات التي تـم التوصيل إليها فــي هـذا البحث قائمة على ملاحظات وتقييمات حول محطتي طاقة كهربائية وتحلية مياه موجودتين وعاملتين فــي الإمارات العربية المتحدة
إن الهدف من القيام بهذا العمل هو التوصل لأفضل النتائج في دائرة البخار والغاز مـن حـيث أداء التشغيل بزيادة الطاقة الكهربائية الناتجة عــن التوربين الغازي وبالتالي الكفاءة الحرارية والقائمة على حقيقة أن تعرفة القوة الكهربائية فــي الإمارات العربية المتحدة ثابتة طوال فترات اليوم

نموذج تحليلي
بما أن اداء التوربين الغازي هـو المؤشر الرئيسي لسلوك البخار والغاز بشكل عام فان النموذج الأمثل الذي نقدمه كدلالة هـو المتوفر على صيغة التدفق الكبير بحـجم التدفق الكبير للهواء بحجم ثابت
ولتبسيط التحليل أخذنا في الاعتبار حساب نموذج دائرة البخار والغاز غير المشتعلة

عـمليات المعلومات للإمارات العربية المتحدة
نـظرا لوقوع الإمارات العربية المتحدة إلى الشمال مباشرة مـن خط السرطان المداري فـإن جـوها حــار ( 46 درجة كـحـد أقـصى ) وشديدة الرطوبة فـي مناطقها الساحلية ( 60% في المتوسط ) حيث يتركز معظم السكان، تم جمع معلومات عن الطقس من دائرة الأنواء الجوية بمطار دبي الدولي للعشرين سنة الماضية

نموذج التشغيل
مع أن المعلومات المحددة لتشغيل المحطة ستساهم بشكل كبير كعامل لانتقاء الخيارات في مقارنة أداء أنظمة مختلفة قائمة على مرجع واحد معين، فان معلومات المحطة تساعد كثيرا، لذلك فان معلومات محاكية عن محطة طاقة تعمل في أسوا ظروف تشغيل في الإمارات العربية المتحدة اختيرت عند درجة حرارة 45ْ ، ضغط جوي يساوي 013،1 بار، ورطوبة نسبية = 60 بالمائة

خيارات للتحسين
1-تخزين الطاقة الحرارية هي طريقة تستعمل بشكل أساسي لزيادة ناتج كهرباء التوربين الغازي والفعالية الحرارية، فكلما تنخفض درجة حرارة الهواء المشفوط تزداد كثافة الهواء فينتج عن ذلك كتلة منسابة أكبر، إن فلسفة تصميم تخزين الطاقة الحرارية هي صنع ثلج في فترات انخفاض الطلب على الطاقة أي في الليل وتخزين الطاقة لتبريد الهواء المشفوط في محيط أعلى في فترات الذروة على الطلب، كلما كنت درجة حرارة الشفط أدنى كلما زاد اكتساب الطاقة توفرا، ولكن للمحافظة على حدود الأمان ينصح بخفض درجة الحرارة إلى 5ْ لاستبعاد التثليج وفساد ضاغط الهواء

2-التبريد بالتبخير هو الخيار الآخر لدعم ناتج التوربين الغازي بتبريد الهواء المشفوط يبخ الماء خلال التيار الهوائي الذي يقوم بتبريد الهواء إلى نقطة قريبة من درجة حرارة المقياس الرطب ولذلك فإن فاعلية التبريد بالتبخير محدودة بالرطوبة النسبية العاملة
3-إن خيار هبوط الضغط الداخل يمكن توضيحه بأنه خفض للهبوط في الضغط الداخل الكلي عندما تزداد مساحة تنقية الهواء المصمم بنسبة 20%، فإن هبوط الضغط الداخل ينخفض بمقدار 2 مل بار
4-يتسبب إنتاج الكهرباء والماء في هبوط ناتج الكهرباء على حساب الانتفاع من دائرة الكفاءة ينصح بهذا عند زيادة الطلب على الماء لقد تم إدراج نتائج الخيارات الأربعة في الجدول (1,0) مقابل حالة المرجع الأساسي

الاستفادة القصوى
:وبناء على الأداء الكلي فانه ينصح بالتالي

1-تطبيق أي الخيارات على الوحدات ذات الطاقة الكبيرة فكلما كان عدد الوحدات اكبر كان الحصول على الطاقة اكبر
2-في الوضع الحالي حيث يزداد الطلب على الكهرباء والماء، فان كافة وحدات التوربينات الغازية الكبيرة القائمة يجب تزويدها بعملية التبريد بالتخزين الحراري للطاقة الكهربائية والكفاءة الحرارية بنسبة
47.25% & 9.03%
على التوالي
وبالنسبة للتوربينات الغازية الجديدة القائمة على وحدات دائرة موصولة ينصح بتركيب هبوط الضغط الداخل من 3-اجل زيادة 35.6% إلى ناتج الطاقة الكهربائية
4-للحصول على حل افضل في المستقبل فان ترتيب التوربينات الغازية الجديدة يجب أن يتضمن خيار توحيد التخزين الحراري للطاقة/ هبوط الضغط الداخل، الذي سينتج زيادة قدرها 38.30% في الكهرباء المتولدة من التوربينات الغازية



:نصــائـــح

1-استنتاج قصير المدى: حيث أن بيئة التشغيل في الإمارات العربية المتحدة تشير إلى نسبة عالية من الرطوبة، فإن عملية التبريد بالتبخير لا يمكن تطبيقها
2-الحل البيئي

أ - يوفر التخزين الحراري للطاقة أعلى كفاءة حرارية وأقل انبعاثا
ب - إن التوربين البخاري ذي الضغط المرتد بالتتابع مع عملية تقطير المياه msf فإن محطة تحلية المياه ستزيد من فعالية الاستفادة

اقتصاديات:اليـــوم

أ-أن عملية التقطيرالحاليةmsf تعتبر حلا مختارا ومقبولا
ب - يمكن تطبيق التخزين الحراري للطاقة على الوحدات الكبيرة القائمة حاليا
:المستقبل
كل الوحدات الجديدة يمكن أن تطبق تخفيض هبوط الضغط الداخل المتحد مع تخزين الطاقة الحرارية

م/عارف سمان

المصدر: ملتقى شذرات