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 .

امید است با بهره گیری از این پایان نامه و راهنمایی اساتید محترم، امکان پیگیری مطالب توسط سایر دانش پژوهان و پرداختن به موارد و ایده های جدید فراهم گردد .

فهرست مطالب
عنوانصفحهفصل اول :
اصول ترمودینامیکی و مقدمات تعریف اکسرژی1 1- مقدمه 2 استفاده از مدلهای هدف گذاری برای محاسبه بازده دیگهای بخار و توربینها7 نمایش شبکه انتقالی فرآیند کل 9 1-1) هدف از یکپارچه سازی و تعیین سطوح بهینهء فشار11 1-2) معرفی فرآیند و سرویس های جانبی12 1-2-1) معرفی سیستم بازیافت حرارت و اثر آن بر سیستم سرویس جانبی 15 1-2-2) معرفی فرآیند شیمیایی16 1-3) نقش تعیین سطوح بهینه ی بخار سیستم سرویس جانبی در فرآیند کل16فصل دوم :
انتخاب نوع توربین ها و ارائه ی معادلات مربوط به تغییر خواص فیزیکی و ترمودینامیکی بخار با تغییرات دما و فشار22 2-1) بررسی مدلهای مختلف برای انتخاب نوع توربین ها 23 2-2) انتخاب روشهای مناسب برای پیش بینی خواص فیزیکی در شرایط عملیاتی مختلف24 2-2-1) ارائه ی معادلات برای حالت اشباع25 2-2-2) ارائه ی معادلات برای حالت فوق داغ27
عنوانصفحه فصل سوم :
نحوه تشکیل ابرساختار و ارائه مدل ریاضی31 3-1) تعیین ابرساختار مناسب32 3-2) تعیین معادلات مربوط به ابرساختار34 1- مشخص کردن تابع هدف 34 2- مشخص کردن متغیرهای طراحی 35 3- نوشتن معادلات35 الف) موازنه های جرمی36 ب) موازنه های انرژی36 ج) کار تولیدی توسط توربین ها37 د) تأمین انرژی مورد نیاز فرآیند37 3-3) مدل ریاضی تعیین سطح فشار بهینه ی بخار در سیستم سرویس جانبی با درنظر گرفتن تغییرات خواص فیزیکی و ترمودینامیکی بخار40 1- تعیین ابرساختاری مناسب با توجه به اطلاعات مسئله41 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 نیاز50

عنوانصفحهفصل چهارم :
بررسی شرایط و سناریوهای عملیاتی مختلف و بررسی نتایج حاصل از آنها52 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 )69فصل پنجم :
نتایج ، فوائد و ویژگیهای مدلسازی انجام شده73 5-1) نتایج74 5-2) فوائد و ویژگیهای استفاده از مدلسازی انجام شده75 الف) فوائد75 ب) ویژگیها75
فهرست جداول
عنوانصفحهجدول 1-1، نسبت P/H متناسب در سیستم سرویس جانبی4
جدول 1-2، نیازهای خواسته شده از سیستم سرویس جانبی18
جدول 1-3، شرایط عملیاتی تجهیزات19
جداول شماره (4-1) :سناریوی اول57
جداول شماره (4-1) :سناریوی اول57
جداول شماره (4-2) سناریوی دوم60
جداول شماره (4-2) سناریوی دوم60
جداول شماره (4-3) : سناریوسو64
جداول شماره (4-4) : سناریوی چهارم68
جداول شماره (4-4) : سناریوی چهارم68
جداول(4-5) : سناریوی پنجم72

فهرست اشکال

عنوانصفحهشکل 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 کل9
شکل شماره 1-4 ، نمودار جریانی مصرف بخار درشرکت پالایش نفت شیراز14
شکل 3-1، ابرساختار یک فرآیند با منحنی ترکیبی جامع مشخص33
شکل شماره (4-1) :سناریوی اول56
شکل شماره (4-2): سناریوی دوم59
شکل شماره (4-3) : سناریوی سوم63
شکل شماره (4-4) : سناریوی چهارم67
شکل شماره (4-5) : سناریوی پنجم71

فصل اول

اصول ترمودینامیکی و مقدمات تعریف اکسرژی

1- مقدمه
تا کنون روشهای 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.
یکی از مهمترین مسائل در طراحی سیستم سرویس های جانبی، انتخاب سطوح فشار خطوط اصلی بخار می باشد. در سال 1977، 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]1[.
سپس نیشیو و جانسون1 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 فرآیند ( Drivers ) اعم از توربینها و موتورهای الکتریکی را با استفاده 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 ابتکاری2 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 سربار3 در این مدل لحاظ نشده بود ]2[.
پترولاس و رکلاتیس4 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 پویا5 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 ]3[.

در راستای استفاده از روشهای ترمودینامیکی، در سال 1982 براون6 نشان داد که هر سیستم سرویس جانبی ممکن است با نسبت توان به گرمای فرآیند (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 . )]4[

جدول 1-1 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 2/0 سیکلهای توربین گازی ساده 65/0 سیکلهای توربین گازی مولد 85/0 سیکلهای ترکیبی بخار-گاز 1/1
جدول 1-1، نسبت P/H متناسب در سیستم سرویس جانبی
اما موضوع مهم در این کار مسئله طراحی و تجزیه و تحلیل برای یافتن سیستمی است که بتواند گرما و توان مورد نیاز وسائل را با توجه به حداقل کردن مصرف انرژی و هزینه ی کل تأمین کند. روند کار چنین است که نسبت توان به گرمای فرآیند برای وسایل، در یک مقدار مشخص شده، طراحی می شود. به عبارت دیگر نیازهای گرما و توان مورد نیاز باید به درستی تطابق داشته باشند، سپس مصرف گرما که بوسیله گرمای خالص سوخت ورودی تعریف می شود، باید در نظر گرفته شود. از آنجا که قیمت انرژی سیستم سرویس جانبی فاکتوری مهم در تجزیه و تحلیل و توزیع قیمت سالانه می باشد، در صورتیکه این موضوع مورد توجه قرار نگیرد مقدار واقعی هزینه ی کل ارزیابی نخواهد شد.
اما در راستای استفاده از روشهای ریاضی، پاپولیاس و گروسمن7 در سال 1983 مسئله ترکیبی تولید توان و گرما(CHP) را در زمینه یکپارچه سازی انرژی فرآیندهای شیمیایی ، بررسی کرده اند .آنها مقالاتی در راستای استفاده از برنامه ریزی ریاضی برای چگونگی یکپارچه سازی شبکه سرویسهای جانبی ارائه کردند. در اولین مقاله، سیستم سرویس جانبی در قالب یک ابرساختار مدل شده است و می تواند با تأمین نیازها، بهینه شود. آنها برای بهینه سازی ساختار و پارامترهای سیستم سرویس جانبی با نیازهای ثابت توان و بخار، از یک روش MILP استفاده کردند. سیستم سرویس جانبی بهینه از یک ابرساختار بدست آمد و با استفاده از توازنهای ساده ، مدل شد. کار بعدی آنها با احتساب تغییرات پیش بینی شده در نیازهای فرآیند به شکل یک الگوی نیاز سرویس جانبی چند مرحله ای توسعه یافت ؛ در دومین مقاله (پاپولیاس و گروسمن، (1983)، بارهای حرارتی ابرساختار سیستم سرویس جانبی ، متغیرهایی در فرمول بندی نمودار حرارت می شوند که محاسبه تولید ترکیبی کار مکانیکی و حداقل انرژی مورد نیاز را ممکن می سازد و در سومین مقاله، مدلهای سرویس جانبی و نمودار آبشاری گرما با یک روش MILP عمومی برای سنتز کل سیستم، یکپارچه می شوند ]5،6 و 7 [.
در سال 1984 به منظور انتخاب فشار خطوط اصلی بخار، لینهوف و مورتون8 منحنی های مرکب گراند را پیشنهاد کردند ]8[ و در سال 1989، سوانی9 یک سری انتقالی برای طراحی شبکه ها شامل موتورهای حرارتی و پمپ های حرارتی را گسترش داد. این راه حل آلترناتیوهای طراحی را مشخص می کرد و زمینه ای برای تصمیم گیری در انتخاب جانمایی نهایی طرح را فراهم می آورد ]9[.
دال و لینهوف در سال 1992، با هدف حداقل کردن مصرف سیستم سرویس جانبی فرآیند کل با استفاده از پروفیل های چشمه و چاه، روش یکپارچه سازی کل واحد برای چند فرآیند را ارائه کردند. در این روش پروفیل های چشمه وچاه، میزان تولید و مصرف گرمای خالص در فرآیند کل را ارائه می کند (به این مفهوم که میزان گرمای خالص مورد نیاز و دفع شونده به سرویس های جانبی را پس از حداکثر شدن بازیافت حرارت در فرآیندها نشان می دهد). تجزیه وتحلیل گلوگاهی (پینچ) راه حل بهینه کلی را به دست نمی دهد، چرا که این راه کار نمی تواند بصورت همزمان با موازنه های مواد به کار برده شود، اما قادر است به سرعت ساختارهای یکپارچه شده خوبی را بین فرآیندهای نسبتا پیچیده ارائه دهد، لذا این روش، به عنوان روشی که می تواند به سرعت ساختارهای مناسبی نزدیک به حالت بهینه را برای فرآیندهای پیچیده ارائه کند، قابل استفاده است ]10[.
در سال 1994، رایسی با استفاده از روش تجزیه و تحلیل فرآیند کل، تعیین سطوح بهینه بخار و در نتیجه ی آن حداقل شدن مصرف سوخت (MFR) یا هزینه سرویس های جانبی (MUC) را ارائه کرد ]11[.
همانطور که ذکر شد یکپارچه سازی شبکه بخار مرحله ای مهم در انتگراسیون سیستم سرویس جانبی با هدف حداقل کردن هزینه ی انرژی مورد نیاز (MCER) می باشد، زیرا در فرآیند های صنعتی، شبکه بخار نقش خیلی مهمی را ایفا می کند و آن عبارت است از انتقال انرژی به داخل فرآیند و مابین فرآیند ها. از آنجا که بخار می تواند قبل از مصرف در فرآیند برای تولید توان مکانیکی بوسیله توربینها منبسط شود، شبکه بخار به تولید ترکیبی توان و گرما مرتبط می شود. در ابتدا مارشال و کالیتونتزف یک فرمول بندی MILP عمومی که یکپارچه سازی سرویسهای جانبی برای تأمین انرژی مورد نیاز در کمترین هزینه را ممکن می ساخت، ارائه کردند. این فرمول بندی شامل توازن توان مکانیکی بود که تولید ترکیبی را امکانپذیر می نمود. سپس روشی بر مبنای مفاهیم ترمودینامیکی که تعیین فشار بهینه در شبکه بخار را ممکن می سازد، ارائه کردند. مبنای کار آنها استفاده از سیکل رانکین می باشد. تجزیه و تحلیل انتگراسیون سیکل رانکین نشان می دهد که این سیکل می تواند با مستطیلهای یکپارچه در منحنی ترکیبی جامع (G.C.C.) موازنه شده، ارتباط داده شود؛ به این صورت که اضلاع افقی مستطیل بوسیله دماهای تبخیر و میعان تعریف شوند و کار مکانیکی تولید شده متناسب با سطح مستطیلها باشد و بوسیله سیکل کارنو به صورت تقریبی تخمین زده شود. در نهایت مشخصات سیکل رانکین، به عبارت دیگر سطوح فشار و دمای فوق اشباع، از تعیین مستطیل ها به دست خواهد آمد(شکل 1-1).

در این کار شبکه های بخار با استفاده از انتگراسیون سیکل رانکین ساخته می شوند. تعیین سطوح بخار با یکپارچه کردن مستطیل ها در منحنی ترکیبی جامع موازنه شده، صورت می گیرد. این سیستم یکپارچه تولید همزمان توان و گرما (ICHP) نامیده می شود و از انرژی در دسترس فرآیند برای تولید
کار مکانیکی استفاده می کند. می توان بر مبنای مفهوم تولید همزمان توان و گرما (ICHP)، یک فرمول بندی ریاضی برای تعیین فشارها و دماهای شبکه بخار، پیشنهاد داد. اضافه کردن معادلات مدل سازی شبکه بخار برای محاسبه کمترین هزینه انرژی مورد نیاز (MCER)، تعیین شدت جریان های بهینه بخار را ممکن می سازد و هزینه انرژی مورد نیاز را به وسیله تولید همزمان کار مکانیکی و گرما به حداقل
می رساند]12[.

در سال 1997، کوکوسیس و ماوروماتیس با استفاده از مدلهایTHM و BHM، قابلیت هدف گذاری سوخت، سرویس جانبی خنک کننده و پتانسیل تولید کار با مصرف گرما را توسعه دادند. آنها عنوان کردند که بمنظور یافتن راه حل بهینه برای حداقل کردن هزینهء سرویسهای جانبی، باید رابطه بین بازیافت و تولید همزمان کار و گرما را به درستی تشخیص داد. این امر می تواند از طریق متدولوژی بهینه سازی، به شرح زیر بدست آید ]13[.

1) استفاده از مدلهای هدف گذاری برای محاسبه بازده دیگهای بخار و توربینها:
الف- مدل BHM.
ب- مدل THM.

در ذیل هر یک از این مدلها به اختصار معرفی می شوند:
مدل BHM: بمنظور نشان دادن مسائل بهینه سازی در سیستم سرویس های جانبی قابل تغییر، یک مدل جدید برای دیگ بخارها پیشنهاد شده است که مدل سخت افزاری دیگ بخار (BHM ) نامیده شده است. این مدل بر اساس اصول ترمودینامیکی می باشد؛ درنتیجه قابلیت محاسبه بازده دیگ بخارهای واقعی را دارد. در حقیقت BHM قاعده ای کلی برای محاسبه بازده دیگ بخار ارائه می کند. شکل 1-2 رابطه بین بار حرارتی بخار، تلفات گرما و سوخت مورد نیاز را نشان می دهد.

که:
Qfuel = Qsteam + Qloss
= بازده Qsteam / Qfuel
Qfuel: سوخت مورد نیاز،Qsteam: بارحرارتی بخار وQloss: اتلاف گرما را نشان می دهد.
مدل THM: این مدل برای شرح عملکرد توربین بخار بکار می رود. مدل THM روی اندازه توربین بخار تکیه می کند و عملیات واحد را در تمام محدوده تغییرات شرح می دهد. مدل THM حداکثر شدت جریان بخار یک توربین ساده، تغییر آنتالپی ایزنتروپیک بین ورودی وخروجی توربین و بازده ایزنتروپیک را محاسبه می کند .
2) نمایش شبکه انتقالی فرآیند کل:
مدل انتقالی10، انتقال بهینه حرارت از منابع (گرم) به مقصد را مشخص می کند. در یک مدل انتقالی جریانهای گرم فرآیند کل می توانند بوسیله پروفیل های دمایی نمایش داده شود. همانطور که در شکل 1-2 نشان داده شده است، می توان با استفاده از بازه های دمایی، گرما را از منابع گرم فرآیند به سطوح بخار و از سطوح بخار به چاه گرمای فرآیند انتقال داد. این بازه ها در حقیقت قیود ترمودینامیکی در انتقال گرما هستند، به خصوص قانون دوم ترمودینامیک، انتقال گرما از دماهای بالاتر به پائین تر را صحیح می داند وبنابراین قیود ترمودینامیکی باید در مدل شبکه در نظر گرفته شوند. این امر با تقسیم بندی محدوده دمایی کل به بازه های دمایی انجام می شود. در پروفیل های فرآیند کل، دمای بازه ها، دماهای نقاط بحرانی هر منبع و چاه گرما هستند که تمامی آن ها دارای شرایط سطوح بهینه فشار می باشند.
همانطور که درشکل 1-3 نیز مشخص شده است، نقاط A, B, C, D, E, F, … نقاط بحرانی (نقاط تحول) هستند. این روش (روش تقسیم بندی11) انتقال حرارت ممکن در هر بازه با حداقل اختلاف دمای ((Tmin) داده شده را ممکن می سازد.

می توان گفت هدف از این روش، استفاده از یک شبکه انتقالی برای فرآیند کل، به منظور بدست آوردن سطوح بهینه بخار می باشد. در حقیقت کوکوسیس و مووروماتیک، یک مدل هدف گذاری جدید (THM) برای توربین های بخار و یک روش جامع برای جستجوی سطوح بهینه بخار پیشنهاد کرده اند که این روش برای مسائل بزرگ بدلیل نیاز به محاسبات عظیم، بسیار مشکل است. علاوه بر این، استفاده از مدل هدف گذاری دیگ بخار برای محاسبه هزینه سوخت (بمنظور مشخص کردن حداقل هزینه سرویس جانبی) در کار آنها صورت نگرفته است.
شانگ و کوکوسیس12 در سال 2004، یک روش بهینه سازی سیستماتیک برای بهینه سازی سطوح بخار سیستم سرویس های جانبی فرآیند کل ارائه کردند که نیازهای متغیر بوسیله ی سیستم سرویس جانبی را با احتساب تعامل های بین سیستم سرویس های جانبی فرآیند کل و فرآیند های واحد تأمین می کرد. در این روش با بهره گیری از تکنیک های تجزیه وتحلیل فرآیندکل، یک MILP چند مرحله ای کلی برمبنای یک مدل انتقالی جدید ارائه شده بود که سطوح بهینه بخار را با هدف حداقل کردن هزینه سرویس های جانبی مشخص می کرد. این مدل می تواند برای حداقل کردن مصرف سوخت مورد نیاز (MFR) هم بکار برده شود [14].
به عنوان یک جمع بندی نهایی می توان به این نتیجه رسید که مسئله تجزیه و تحلیل سیستم سرویس های جانبی می تواند به عنوان یک MILP فرمول بندی شود و بر بسیاری از محدودیتها یا مشکلات روشهایی که تا کنون مورد بررسی قرار گرفته و ارائه شده اند، غلبه کند، با این شرط که حتماً در ابرساختاری که درنظر گرفته شده است، حالت بهینه وجود داشته باشد زیرا در غیر این صورت به بهینه ترین حالت ممکن نمی توان رسید.
اما آنچه که مشخص است درتمام مواردی که تاکنون مورد بررسی قرارگرفته است همواره خواص فیزیکی و ترمودینامیکی سیال ازقبیل دانسیته، ظرفیت حرارتی، ویسکوزیته و هدایت حرارتی در طول فرآیند ثابت درنظر گرفته شده و تغییرات آنها با دما و فشار لحاظ نشده است. این امر ممکن است شکاف بزرگی بین مقادیر محاسبه شده (تئوری) و حالت واقعی ایجاد کند. آقایان امیدخواه ، حجتی و زراعتکار در سال 2008 در بهینه سازی سطوح فشار و شبکه بخار ، متغیر بودن مشخصات فیزیکی و ترمودینامیکی را مطرح و تأثیرات آن را مطالعه و بررسی نمودند . آنها در ابتدا مشخصات فیزیکی و ترمودینامیکی بخار را ثابت فرض نموده و با روش های ریاضی ساختمان مدل نهایی را تهیه و سپس مشخصات فیزیکی و ترمودینامیکی را متغیر در نظر گرفته سطح فشار بخار و بار حرارتی را با حل مدل ریاضی بدست آمده ، بهینه نمودند . بررسی نتایج موارد مطالعه تا 17 درصد تفاوت در بار حرارتی بین دو حالت را نشان می دهد ] 15[ .
میچلتر ، کاروالهو و پینتو در سال 2008 روش مدلسازی ریاضی را بر روی سیستم عملیاتی سرویسهای جانبی در پالایشگاه RECAP ( برزیل – سائو پائولو ) با در نظر گرفتن تأثیرات متقابل عملیات واحدهای فرآیندی اعمال نمودند . مدلسازی ریاضی آنها بر اساس روش MILP و با استفاده از موازنه جرم و انرژی و شرایط عملیاتی هر واحد ( در حال بهره برداری ) انجام گرفته است . مدل آنها شرایط عملیاتی واحدها را با توجه به حداقل رساندن هزینه های سرویس های جانبی بیان نموده و ضمن مشخص نمودن موارد اتلاف بخار ، وضعیت عملیاتی واحدها را با شرایط بهینه کار کرد مقایسه و میزان انحراف را مشخص می کند و بر اساس نتایج اعلام شده آنها ، می توان به کمک نتایج مدلسازی ریاضی و سپس تصحیح شرایط جاری عملیاتی تا 10 درصد در هزینه های پالایشگاه صرفه جوئی نمود . در حال حاضر مدل ارائه شده آنها در قسمت برنامه ریزی عملیات پالایش در پالایشگاه RECAP جهت به حداقل رساندن هزینه های تولید محصولات نفتی بکار برده می شود . ] 16[
در این پروژه سعی خواهد شد تا در تعیین شرایط بهینه شبکه بخار در پالایشگاه شیراز، تغییرات خواص فیزیکی و ترمودینامیکی با تغییر دما و فشار نیز لحاظ گردد و از یک متد حل تلفیقی، از دو روش:
1) ترمودینامیکی به منظور کاهش فضای جستجو و دستیابی سریعتر به جواب بهینه،
2) برنامه ریزی ریاضی با تابع هدف سود بیشینه (دستیابی به حداکثر سود) با قیود مربوطه که در آن تغییرات خواص فیزیکی و ترمودینامیکی نیز درنظر گرفته شده است، برای حل استفاده نمود.
لازم به ذکر است به جای تابع هدف حداکثر سود، می توان با توابع هدف دیگری به همراه قیود مربوط به آنها مانند حداقل هزینه و یا تعیین سطح فشار بهینه نیز مسئله را حل کرد.
بدین منظور در فصلهای بعد به چگونگی مرتبط ساختن تغییرات خواص فیزیکی و ترمودینامیکی سیال به تغییرات دما و فشار ، استفاده از مدلهای مهم و مقایسه نتایج پرداخته خواهد شد.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

1-1) هدف از یکپارچه سازی و تعیین سطوح بهینهء فشار

دسته بندی : پایان نامه ها

پاسخ دهید