دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک گرایش سیستمهای انرژی
مدل پیشنهادی بهینه سازی شبکه بخار در پالایشگاه نفت
چکیده
هزینه های تأمین نیرو و توان مورد نیاز فرآیندهای عملیاتی بخش قابل توجهی از منابع مالی و هزینه های هر مجتمع صنعتی را بخود اختصاص می دهد و تأمین متداوم انرژی مورد نیاز همواره یکی از دغدغه های اصلی ذهن طراحان و مدیران صنایع است . هدر رفت بخش قابل توجهی از انرژی مصرفی صنایع و مشکلات زیست محیطی ناشی از آن،اهمیت بهینه سازی مصرف انرژی( بعنوان یکی از اصلی ترین مؤلفه های توسعه پایدارکشور) را در جایگاه بسیار والائی قرار می دهد. در سال اصلاح الگوی مصرف، مدیریت صحیح مصارف حاملهای انرژی نقش اساسی در فرایند بهینه سازی مصرف را دارا می باشد . مدیریت انرژی فعالیتی در راستای کاهش هزینه های انرژی به ازای واحد تولید محصول می باشد واهداف عمده آن را می توان بصورت زیر خلاصه نمود:
1- کاهش هزینه های مصرف حاملهای انرژی و افزایش سودآوری شرکت از این طریق
2- شفاف نمودن هزینه های حاملهای انرژی و افزایش حساسیت مدیران وکارکنان نسبت به مصارف و اهمیت انرژی و در نتیجه توسعه بستر فرهنگی مناسب برای بهینه سازی مصرف انرژی و
اصلاح الگوی مصرف
3- کاهش هزینه های تعمیرات ونگهداری
4- کاهش آلاینده های زیست محیطی
در این پایان نامه تلاش میگردد با توجه به موارد یاد شده فوق در راستای ایجاد بستر مناسبی برای مدیریت انرژی در شرکت پالایش نفت شیراز وهدایت افکار و رفتار سازمانی پرسنل در این سو
اقدام نمود.
شرکت پالایش نفت شیراز واقع در کیلومتر 22 اتوبان شیراز – تخت جمشید یکی از واحدهای مهم صنعتی در جنوب کشور محسوب می گردد . طراحی و ساخت این پالایشگاه متعلق به فن آوری دهه 50 شمسی است و لذا ضرورت استفاده از فن آوری های جدید در بهبود فرآیندهای عملیاتی و استفاده بهینه از منابع و امکانات موجود در پالایشگاه ، بخوبی مشاهده می گردد. بخار به عنوان اصلی ترین حامل انرژی مصرفی در فرآیندهای این پالایشگاه ضمن بحرکت درآوردن توربوژنراتورهای مولد برق، تأمین کننده نیروی محرکه ماشین آلات مهم نیز می باشد . بهینه سازی مصارف بخار(ونیروی الکتریسیته) با استفاده از آموخته های دانشگاهی ، بیش از دو دهه تجربیات کاری اینجانب و مدل سازی رایانه ای با دیدگاه حداکثر سودآوری با فروش حامل های انرژی ( بیشتر نیروی الکتریسیته ) دیدگاه اصلی حاکم بر این پایان نامه می باشد .
در ابتدا با بررسی منابع عملی،کارهای انجام شده پیشین را گردآوری و سپس اقدام به جمع آوری اطلاعات کلی مصارف حاملهای انرژی و شناسایی منابع تولید آنها در شرکت و مدل سازی شبکه موجود بخار گردید، در این راستا با کمک اطلاعات دریافتی از منابع مختلف منجمله مدیریت مالی شرکت خصوصا” واحدهای حسابداری عمومی و حسابداری صنعتی، تابع هدف مشخص و با استفاده از مدل ساخته شده سناریوهای مختلف عملیاتی بررسی و نتایج حاصله با هم مقایسه گردیده است . تعیین هزینه تمام شده شبکه تولید و توزیع بخار در سناریوهای مختلف عملیاتی و اقدام جهت کاهش هزینه های تمام شده بخار بر اساس شرایط بهینه تعیین شده در هر شرایط کاری و شناسایی پارامترهای معتبر در فرآیند تولید بخار و کار تولید شده در توربین ها و استفاده از آنها در راستای کاهش هزینه های عملیاتی و در نتیجه سود اقتصادی بیشتر شرکت پالایش نفت شیراز از نتایج اصلی این پروژه می باشد.
انجام عملیات بهینه سازی بکمک مدل پیشنهادی بیانگر این واقعیت است که، با توجه به هزینه های سرمایه گذاری در تولید بخار وقیمت خریدو فروش برق (توسط شرکت تامین نیروی ایران) همچنین قیمت فروش گاز طبیعی در حال حاضر گزینه تولید برق با استفاده از بخار ، فاقد سود وتوجیه اقتصادی می باشد و کمترین هزینه عملیاتی سیستم تولید وتوزیع بخار در شرکت پالایش نفت شیراز هنگامی است که اتلاف بخار و تخلیه بخار به آتمسفر کاملا” حذف و برای کاهش فشار بخار از یک سطح به سطح پایین تر از توربین های تولید برق استفاده و مابقی برق مورد نیاز عملیات پالایش از شبکه سراسری برق خریداری گردد. باانجام این اقدامات می توان هزینه های سیستم تولید و توزیع بخار را از نزدیک به چهارصدوچهل میلیارد ریال درسال به ششصد وهفتاد میلیون ریال یعنی 8/99 درصد کاهش داد.
میزان تاثیر حذف اتلافها و تخلیه به آتمسفر (سناریوی دوم)در کاهش هزینه های سرویسهای جانبی در شرکت پالایش نفت شیراز نزدیک به دویست وپنجاه میلیارد ریال در سال و برای استفاده از ظرفیت اضافی توربوژنراتورها ودیگهای بخار (سناریوی سوم) میزان تاثیر افزایش هزینه هابه مقدار سی و هشت میلیارد ریال در سال و برای خارج کردن توربو ژنراتورها از مدار تولیدو خرید برق از شبکه سراسری (سناریوی چهارم) کاهش هزینه های عملیاتی برابر چهار میلیارد وپانصدوهشتاد میلیون ریال برآورد می گردد. بیشترین تاثیردر کاهش هزینه های عملیاتی سیستم سرویسهای جانبی را پیشنهاد پنجم مبنی بر حذف اتلافها و تخلیه به آتمسفر و جایگزینی توربین تولید برق بجای ایستگاههای تقلیل فشاربخاردارمی باشد. کاهش هزینه های عملیاتی اجرای این پیشنهاد در مقایسه با حالت عملیات فعلی به میزان چهار صدو سی و هفت میلیارد ریال در سال برآورد می گردد .
فهرست مطالب
فصل اول : اصول ترمودینامیکی و مقدمات تعریف اکسرژی 1
1- مقدمه 2
استفاده از مدلهای هدف گذاری برای محاسبه بازده دیگهای بخار و توربینها 7
نمایش شبکه انتقالی فرآیند کل 9
1-1) هدف از یکپارچه سازی و تعیین سطوح بهینهء فشار 11
1-2) معرفی فرآیند و سرویس های جانبی 12
1-2-1) معرفی سیستم بازیافت حرارت و اثر آن بر سیستم سرویس جانبی 15
1-2-2) معرفی فرآیند شیمیایی 16
1-3) نقش تعیین سطوح بهینه ی بخار سیستم سرویس جانبی در فرآیند کل 16
فصل دوم :انتخاب نوع توربین ها و ارائه ی معادلات مربوط به تغییر خواص فیزیکی و ترمودینامیکی بخار با تغییرات دما و فشار 22
2-1) بررسی مدلهای مختلف برای انتخاب نوع توربین ها 23
2-2) انتخاب روشهای مناسب برای پیش بینی خواص فیزیکی در شرایط عملیاتی مختلف 24
2-2-1) ارائه ی معادلات برای حالت اشباع 25
2-2-2) ارائه ی معادلات برای حالت فوق داغ 27
فصل سوم : نحوه تشکیل ابرساختار و ارائه مدل ریاضی 31
3-1) تعیین ابرساختار مناسب 32
3-2) تعیین معادلات مربوط به ابرساختار 34
1- مشخص کردن تابع هدف 34
2- مشخص کردن متغیرهای طراحی 35
3- نوشتن معادلات 35
الف) موازنه های جرمی 36
ب) موازنه های انرژی 36
ج) کار تولیدی توسط توربین ها 37
د) تأمین انرژی مورد نیاز فرآیند 37
3-3) مدل ریاضی تعیین سطح فشار بهینه ی بخار در سیستم سرویس جانبی با درنظر گرفتن تغییرات خواص فیزیکی و ترمودینامیکی بخار 40
1- تعیین ابرساختاری مناسب با توجه به اطلاعات مسئله 41
2- مشخص کردن اصولی یکسان برای نوشتن معادلات 41
3- مشخص کردن تابع هدف 44
4- مشخص کردن متغیرهای طراحی و قیود مربوط به آنها 44
5- معادلات لازم برای حل مدل 45
6- اطلاعات مورد نیاز 50
فصل چهارم :بررسی شرایط و سناریوهای عملیاتی مختلف و بررسی نتایج حاصل از آنها 52
1- سناریوی اول ( شرایط عملیات جاری سیستم تولید وتوزیع بخار ) 53
2- سناریوی دوم ( حذف اتلافها و تخلیه به آتمسفر) 58
3- سناریوی سوم ( استفاده از ظرفیت اضافی مولدهای بخاری برق ( 3 مگاوات )) 61
4- سناریوی چهارم ( خریدبرق موردنیاز از شبکه سراسری ) 64
5- سناریوی پنجم ( استفاده از توربین تولید برق بجای ایستگاه تقلیل فشار بخار ) 69
فصل پنجم :نتایج ، فوائد و ویژگیهای مدلسازی انجام شده 73
5-1) نتایج 74
5-2) فوائد و ویژگیهای استفاده از مدلسازی انجام شده 75
الف) فوائد 75
ب) ویژگیها 75
فهرست جداول
جدول 1-1، نسبت P/H متناسب در سیستم سرویس جانبی 4
جدول 1-2، نیازهای خواسته شده از سیستم سرویس جانبی 18
جدول 1-3، شرایط عملیاتی تجهیزات 19
جداول شماره (4-1) :سناریوی اول 57
جداول شماره (4-1) :سناریوی اول 57
جداول شماره (4-2) سناریوی دوم 60
جداول شماره (4-2) سناریوی دوم 60
جداول شماره (4-3) : سناریوسو 64
جداول شماره (4-4) : سناریوی چهارم 68
جداول شماره (4-4) : سناریوی چهارم 68
جداول(4-5) : سناریوی پنجم 72
فهرست اشکال
شکل 1-1،منحنی ترکیبی جامعی متشکل از منحنی فرآیند و منحنی ترکیبی جامع موازنه شده 6
شکل 1-2 مشخصات دیگ بخار بر روی نمودار T-H 8
شکل شماره 1-3 ، ارائه شبکه انتقالی جریانهای گرم فرآیند کل 9
شکل شماره 1-4 ، نمودار جریانی مصرف بخار درشرکت پالایش نفت شیراز 14
شکل 3-1، ابرساختار یک فرآیند با منحنی ترکیبی جامع مشخص 33
شکل شماره (4-1) :سناریوی اول 56
شکل شماره (4-2): سناریوی دوم 59
شکل شماره (4-3) : سناریوی سوم 63
شکل شماره (4-4) : سناریوی چهارم 67
شکل شماره (4-5) : سناریوی پنجم 71
دسته: 
دسته: علوم
دسته: علوم
دسته: علوم