Multi-Period Optimization of Organic Rankine Cycles (Orc) DesignUnder Waste Heat Load Variability

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

The overwhelming availability of waste heat in industry indicates the inefficiencies currentpractices used in the industrial sector. Besides the extra money the facilities are paying tooperate, it also adds an additional environmental impact. This impact is not just from excessCO2 production but also from a steady source of high temperature air flowing into theatmosphere. Interests has been shown in low-grade waste heat recovery by OrganicRankine Cycle (ORC). ORC is similar to a typical Rankine Cycle but differs in terms ofthe type of working fluid. Which is here a low temperature boiling refrigerant.In practice, operating facilities in Oil and Gas sector often operate on forecasted plans andschedules that impose different plant loads over the plant life cycle. Consequently, thewaste heat generated within these facilities would be fluctuating along with plant loads.This kind of load changes results in difficulty for designing a proper ORC size for wasteheat recovery. Under-sizing of the ORC will minimize the waste heat recovery efficiency,while over-sizing will make the ORC run at partial loads when the plant is running at lowerloads. Operating the ORC at partial loads would lower the efficiency of the turbo-expanderand the pump and therefore lower the efficiency of ORC cycle and minimize the powergeneration.In order to maximize the waste heat to power conversion in addition to maximizing theeconomic benefit throughout the life cycle of the project, the optimum sizing of the ORCshould be identified from the beginning using optimization techniques. In this work, amultiperiod simultaneous design and off-design optimization model is developed toidentify the optimum ORC size subject to all process constraints.A case study is analyzed and solved for compression gas facility that is driven bycombustion gas turbines (CGT) and generate waste heat, flue gases, though the combustionexhaust.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

09a8d2fb-b012-4edd-adf7-c06eb1bf3b44

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

848237_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

تحسين متعدد المراحل لتصميم دورة رانكن العضوية تحت احمال متغيرة من الطاقة المهدرة

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":" Hassan Baaqeel ","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"هاني محمد ال ساعد ","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Multi-Period Optimization of Organic Rankine Cycles (Orc) DesignUnder Waste Heat Load Variability

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

يبين التوافر الهائل للحرارة المهدرة في الصناعة أوجه القصور والممارسات المهدرة المستخدمة حاليا في القطاعالصناعي. هذه الطاقة المهدرة ال تكلف المرافق الصناعية فقط أمواال إضافية لتشغيلها، بل تضيف أيضا تأثيرا سلبياعلى البيئة. هذا التأثير ليس فقط من إنتاج ثاني أكسيد الكربون الزائد ولكن أيضا من إنتاج مصدر ثابت للهواء ذو درجةالحرارة العالية الذي يتدفق إلى الغالف الجوي. وقد أظهرت االهتمامات في استخدام الحرارة المهدرة منخفضة الدرجةبواسطة دورة رانكن العضوية. يشبه عمل هذه الدورة دورة رانكن التقليدية ولكن تختلف من حيث نوع السائل المستخدم.في الممارسة العملية، غالبا ما تعمل مرافق التشغيل في قطاع النفط والغاز على الخطط والجداول الزمنية المتوقعة التيتفرض أحمال مختلفة للمصنع على مدار دورة حياة المصنع. وبالتالي، فإن الحرارة المهدرة المتولدة داخل هذه المرافقسوف تزيد وتنقص مع زيادة ونقصان األحمال للمصنع. هذا النوع من التغييرات في الحمل يؤدي إلى صعوبة لتصميمحجم دورة رانكن العضوية المناسب الستعادة الحرارة المهدرة وتحويلها الى طاقة كهربائية. تصميم حجم صغير منهذه التقنية سوف يقلل من كفاءة استرداد الحرارة المهدرة، في حين أن اإلفراط في الحجم سيجعلها تعمل بأحمال جزئيةعندما يعمل المصنع بأحمال أقل. تشغيل هذه التقنية في األحمال الجزئية من شأنه أن يقلل من كفاءة محرك التوربينةوالمضخة وبالتالي خفض كفاءة هذه التقنية وتقليل توليد الطاقة الكهربائية الخضراء.من أجل االستفادة القصوى من الحرارة المهدرة وتحويلها الى الطاقة الكهربائية الخضراء باإلضافة إلى تعظيم الفائدةاالقتصادية طوال دورة حياة المشروع، يجب تحديد الحجم األمثل للتقنية من البداية باستخدام تقنيات التحسين. في هذاالعمل، تم تطوير تصميم متزامن متعدد الفترات ونموذج تحسين خارج التصميم لتحديد الحجم األمثل لتقنية تحويلالحرارة المهدرة الى الطاقة الكهربائية الخضراء مع مراعاة جميع القيود العملية.يتم في هذا العمل أيضا، تحليل دراسة حالة وحلها لمرفق غاز الضغط الذي يتم تشغيله بواسطة توربينات غاز االحتراقو توليد حرارة مهدرة مصاحبة مع غازات المداخن.

إشراف وإعداد

الإشراف

Hassan Baaqeel

الإعداد

هاني محمد ال ساعد

الاقتباسات الببليوغرافية