پایان نامه ارشد مهندسی مکانیک گرایش سيستمهاي انرژي: بهبودعملکردشبکه بخار در شركت پالايش نفت شيراز

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک

گرایش : سيستمهاي انرژي

عنوان : بهبودعملکردشبکه بخار در شركت پالايش نفت شيراز

دانشگاه صنعتي خواجه نصير

دانشكده مهندسي مكانيك

پايان نامه كارشناسي ارشد رشته مهندسی مکانیک

گرايش سيستمهاي انرژي

عنوان:

بهبودعملکردشبکه بخار در شركت پالايش نفت شيراز

استاد راهنما:

آقاي دكتر محمد رضا اميدخواه

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول :

اصول ترموديناميكي و مقدمات تعريف اكسرژي

1
     1- مقدمه 2
       استفاده از مدلهاي هدف گذاري براي محاسبه بازده ديگهاي بخار و توربينها 7
       نمايش شبكه انتقالي فرآيند كل 9
         1-1) هدف از يكپارچه سازي و تعيين سطوح بهينهء فشار 11
           1-2) معرفي فرآيند و سرويس هاي جانبي 12
                 1-2-1) معرفي سيستم بازيافت حرارت و اثر آن بر سيستم سرويس جانبي 15
               1-2-2) معرفي فرآيند شيميايي 16
         1-3) نقش تعيين سطوح بهينه ي بخار سيستم سرويس جانبي در فرآيند كل 16
فصل دوم :

انتخاب نوع توربين ها و ارائه ي معادلات مربوط به تغيير خواص فيزيكي و ترموديناميكي بخار با تغييرات دما و فشار

22
           2-1) بررسي مدلهاي مختلف براي انتخاب نوع توربين ها 23
           2-2) انتخاب روشهاي مناسب براي پيش بيني خواص فيزيكي در شرايط عملياتي مختلف 24
               2-2-1) ارائه ي معادلات براي حالت اشباع 25
             2-2-2) ارائه ي معادلات براي حالت فوق داغ 27
   
فصل سوم :

نحوه تشكيل ابرساختار و ارائه مدل رياضي

31
3-1) تعيين ابرساختار مناسب 32
3-2) تعيين معادلات مربوط به ابرساختار 34
     1- مشخص کردن تابع هدف 34
   2- مشخص کردن متغيرهاي طراحي 35
     3- نوشتن معادلات 35
         الف) موازنه هاي جرمي 36
   ب) موازنه هاي انرژي 36
   ج) کار توليدي توسط توربين ها 37
   د) تأمين انرژي مورد نياز فرآيند 37
3-3) مدل رياضي تعيين سطح فشار بهينه ي بخار در سيستم سرويس جانبي با درنظر گرفتن تغييرات خواص فيزيکي و ترموديناميکي بخار 40
1- تعيين ابرساختاري مناسب با توجه به اطلاعات مسئله 41
2- مشخص کردن اصولي يكسان براي نوشتن معادلات 41
3- مشخص کردن تابع هدف 44
4- مشخص کردن متغيرهاي طراحي و قيود مربوط به آنها 44
5- معادلات لازم براي حل مدل 45
6- اطلاعات مورد نياز 50
   
فصل چهارم :

بررسي شرايط و سناريوهاي عملياتي مختلف و بررسي نتايج حاصل از آنها

52
1- سناريوي اول ( شرايط عمليات جاري سيستم توليد وتوزيع بخار ) 53
2- سناريوي دوم ( حذف اتلافها و تخليه به آتمسفر) 58
3- سناريوي سوم ( استفاده از ظرفيت اضافي مولدهاي بخاري برق ( 3 مگاوات )) 61
4- سناريوي چهارم ( خريدبرق موردنياز از شبکه سراسري ) 64
5- سناريوي پنجم ( استفاده از توربين توليد برق بجاي ايستگاه تقليل فشار بخار ) 69
فصل پنجم :

نتايج ، فوائد و ويژگيهاي مدلسازي انجام شده

73
5-1) نتايج 74
5-2)   فوائد و ويژگيهاي استفاده از مدلسازي انجام شده 75
الف) فوائد 75
ب) ويژگيها 75

فهرست جداول

     
جدول 1-1، نسبت P/H متناسب در سيستم سرويس جانبي 4  

 

جدول 1-2، نيازهاي خواسته شده از سيستم سرويس جانبي 18  

 

جدول 1-3، شرايط عملياتي تجهيزات 19  

 

جداول شماره (4-1) :سناريوي اول 57  

 

جداول شماره (4-1) :سناريوي اول 57  

 

جداول شماره (4-2) سناريوي دوم 60  

 

جداول شماره (4-2) سناريوي دوم 60  

 

جداول شماره (4-3) : سناريوسو 64  

 

جداول شماره (4-4) : سناريوي چهارم 68  

 

جداول شماره (4-4) : سناريوي چهارم 68  

 

جداول(4-5) : سناريوي پنجم 72  

 

     

فهرست اشكال

     
شكل 1-1،منحني تركيبي جامعي متشكل از منحني فرآيند و منحني تركيبي جامع موازنه شده 6  

 

شكل 1-2 مشخصات ديگ بخار بر روي نمودار T-H 8  

 

شكل شماره 1-3 ، ارائه شبكه انتقالي جريانهاي گرم فرآيند كل 9  

 

شكل شماره 1-4 ، نمودار جریانی مصرف بخار درشركت پالايش نفت شيراز 14  

 

شكل 3-1، ابرساختار يك فرآيند با منحني ترکيبي جامع مشخص 33  

 

شكل شماره (4-1) :سناريوي اول 56  

 

شكل شماره (4-2): سناريوي دوم 59  

 

شكل شماره (4-3) : سناريوي سوم 63  

 

شكل شماره (4-4) : سناريوي چهارم 67  

 

شكل شماره (4-5) : سناريوي پنجم 71  

 

چكيده

بهينه سازي شبكه بخار در شركت پالايش نفت شيراز

هزينه هاي تأمين نيرو و توان مورد نياز فرآيندهای عملياتي بخش قابل توجهي از منابع مالي و
هزينه هاي هر مجتمع صنعتي را بخود اختصاص مي دهد و تأمين متداوم انرژي مورد نياز همواره يكي از دغدغه هاي اصلي ذهن طراحان و مديران صنايع است . هدر رفت بخش قابل توجهي از انرژي مصرفي صنايع و مشكلات زيست محيطي ناشي از آن،اهميت بهينه سازي مصرف انرژي( بعنوان يكي از
اصلي ترين مؤلفه هاي توسعه پايداركشور) را در جايگاه بسيار والائي قرار مي دهد.

در سال اصلاح الگوي مصرف، مديريت صحيح مصارف حاملهاي انرژي نقش اساسي در فرايند بهينه سازي مصرف را دارا مي باشد . مديريت انرژي فعاليتي در راستاي كاهش هزينه هاي انرژي به ازاي واحد توليد محصول مي باشد واهداف عمده آن را مي توان بصورت زير خلاصه نمود:

1- كاهش هزينه هاي مصرف حاملهاي انرژي و افزايش سودآوري شركت از اين طريق

2- شفاف نمودن هزينه هاي حاملهاي انرژي و افزايش حساسيت مديران وكاركنان نسبت به مصارف و اهميت انرژي و در نتيجه توسعه بستر فرهنگي مناسب براي بهينه سازي مصرف انرژي و
اصلاح الگوي مصرف

3- كاهش هزينه هاي تعميرات ونگهداري

4- كاهش آلاينده هاي زيست محيطي

در اين پايان نامه تلاش ميگردد با توجه به موارد ياد شده فوق در راستاي ايجاد بستر مناسبي براي مديريت انرژي در شركت پالايش نفت شيراز وهدايت افكار و رفتار سازماني پرسنل در اين سو
اقدام نمود.

شركت پالايش نفت شيراز واقع در كيلومتر 22 اتوبان شيراز – تخت جمشيد يكي از واحدهاي مهم صنعتي در جنوب كشور محسوب مي گردد . طراحي و ساخت اين پالايشگاه متعلق به فن آوري دهه 50 شمسي است و لذا ضرورت استفاده از فن آوري هاي جديد در بهبود فرآيندهاي عملياتي و استفاده بهينه از منابع و امكانات موجود در پالايشگاه ، بخوبي مشاهده مي گردد. بخار به عنوان اصلي ترين حامل انرژي مصرفي در فرآيندهاي اين پالايشگاه ضمن بحركت درآوردن توربوژنراتورهاي مولد برق،
تأمين كننده نيروي محركه ماشين آلات مهم نيز مي باشد . بهينه سازي مصارف بخار(ونيروي الكتريسيته) با استفاده از آموخته هاي دانشگاهي ، بيش از دو دهه تجربيات كاري اينجانب و مدل سازي رايانه اي با ديدگاه حداكثر سودآوري با فروش حامل هاي انرژي ( بيشتر نيروي الكتريسيته ) ديدگاه اصلي حاكم بر اين پايان نامه مي باشد .

در ابتدا با بررسي منابع عملي،كارهاي انجام شده پيشين را گردآوري و سپس اقدام به جمع آوري اطلاعات كلي مصارف حاملهاي انرژي و شناسايي منابع توليد آنها در شركت و مدل سازي شبكه موجود بخار گرديد، در اين راستا با كمك اطلاعات دريافتي از منابع مختلف منجمله مديريت مالي شركت خصوصا” واحدهاي حسابداري عمومي و حسابداري صنعتي، تابع هدف مشخص و با استفاده از مدل ساخته شده سناريوهاي مختلف عملياتي بررسي و نتايج حاصله با هم مقايسه گرديده است . تعيين هزينه تمام شده شبكه توليد و توزيع بخار در سناريوهاي مختلف عملياتي و اقدام جهت كاهش هزينه هاي تمام شده بخار بر اساس شرايط بهينه تعيين شده در هر شرايط كاري و شناسايي پارامترهاي معتبر در فرآيند توليد بخار و كار توليد شده در توربين ها و استفاده از آنها در راستاي كاهش هزينه هاي عملياتي و در نتيجه سود اقتصادي بيشتر شركت پالايش نفت شيراز از نتايج اصلي اين پروژه مي باشد.

انجام عمليات بهينه سازي بكمك مدل پيشنهادي بيانگر اين واقعيت است كه، با توجه به هزينه هاي سرمايه گذاري در توليد بخار وقيمت خريدو فروش برق (توسط شركت تامين نيروي ايران) همچنين قيمت فروش گاز طبيعي در حال حاضر گزينه توليد برق با استفاده از بخار ، فاقد سود وتوجيه اقتصادي مي باشد و كمترين هزينه عملياتي سيستم توليد وتوزيع بخار در شركت پالايش نفت شيراز هنگامي است كه اتلاف بخار و تخليه بخار به آتمسفر كاملا” حذف و براي كاهش فشار بخار از يك سطح به سطح پايين تر از توربين هاي توليد برق استفاده و مابقي برق مورد نياز عمليات پالايش از شبكه سراسري برق خريداري گردد. باانجام اين اقدامات مي توان هزينه هاي سيستم توليد و توزيع بخار را از نزديک به چهارصدوچهل ميليارد ريال درسال به ششصد وهفتاد ميليون ريال يعني 8/99 درصد كاهش داد.

ميزان تاثير حذف اتلافها و تخليه به آتمسفر (سناريوي دوم)در کاهش هزينه هاي سرويسهاي جانبي در شرکت پالايش نفت شيراز نزديك به دويست وپنجاه ميليارد ريال در سال و براي استفاده از ظرفيت اضافي توربوژنراتورها وديگهاي بخار (سناريوي سوم) ميزان تاثير افزايش هزينه هابه مقدار
سي و هشت ميليارد ريال در سال و براي خارج کردن توربو ژنراتورها از مدار توليدو خريد برق از شبکه سراسري (سناريوي چهارم) کاهش هزينه هاي عملياتي برابر چهار ميليارد وپانصدوهشتاد ميليون ريال برآورد مي گردد. بيشترين تاثيردر کاهش هزينه هاي عملياتي سيستم سرويسهاي جانبي را پيشنهاد پنجم مبني بر حذف اتلافها و تخليه به آتمسفر و جايگزيني توربين توليد برق بجاي ايستگاههاي تقليل فشاربخاردارمی باشد. کاهش هزينه هاي عملياتي اجراي اين پيشنهاد در مقايسه با حالت عمليات فعلي به ميزان چهار صدو سي و هفت ميليارد ريال در سال برآورد مي گردد

اميد است با بهره گيري از اين پايان نامه و راهنمايي اساتيد محترم، امكان پيگيري مطالب توسط ساير دانش پژوهان و پرداختن به موارد و ايده هاي جديد فراهم گردد .

مقدمه

تا كنون روشهاي رياضي و ترموديناميكي مختلفي براي بهينه سازي و طراحي سيستم سرويس هاي جانبي و انتخاب سطوح فشار خطوط اصلي بخار پيشنهاد شده است كه در سطور آينده به برخي از آنها اشاره مي گردد.

يكي از مهمترين مسائل در طراحي سيستم سرويس هاي جانبي، انتخاب سطوح فشار خطوط اصلي بخار مي باشد. در سال 1977، نيشيو براي اولين بار موضوع انتخاب سطوح بهينه فشار خط اصلي بخار را مطرح كرد و يك روش جستجوي مستقيم را كه با حل همزمان معادلات كوپل شده بود، ارائه نمود]1[.

سپس نيشيو و جانسون[1] يک روش ترموديناميکي را پيشنهاد کردند، در اين کار نيشيو و همکارانش از يک مدل LP نيز به منظور انتخاب بهينه وسايلوتجهيزات مورد استفاده در سيستمهاي توليد و توزيع بخار و توان و پيش بيني هزينه حداقل سرويسهاي جانبي (Utilities ) استفاده كردند. اين روش تلاش مي کرد وسايلي براي سرويس جانبي انتخاب کند که اتلاف انرژي در دسترس براي هر واحد را حداقل کند و گرداننده هاي مورد استفاده در فرآيند ( Drivers ) اعم از توربينها و موتورهاي الکتريکي را با استفاده از برنامه ريزي خطي (LP) بصورت بهينه مشخص كند. تجزيه و تحليل ترموديناميکي انرژي در دسترس، بر مبناي يک دسته از قوانين ابتکاري که براي تعيين ساختار کارخانه و شرايط طراحي به کار برده مي شد، صورت مي گرفت . اگر چه حداقل کردن اتلاف انرژي در دسترس به حداكثر کردن بازده کارخانه مي انجاميد، اما هزينه هاي سرمايه گذاري مربوط به واحدهاي سرويس جانبي در اين قسمت مورد توجه قرار نگرفته بود. همچنين يکي از نقاط ضعف چنين روشي اين بود که برخي تصميمات اصلي براي تعيين شکل کارخانه بر مبناي قوانين ابتکاري[2] بوده و در نتيجه ممكن است تعدادي از آلترناتيوهايي که شامل راه حل بهينه نيز باشند، را از دست بدهد. محدوديت مهم ديگر اين بود كه هزينه هاي سرمايه گذاري با ظرفيت ها ، مطلقاً خطي در نظر گرفته شده بودند و بنابراين افزايش توليد به منظور سرشکن کردن هزينه سربار[3] در اين مدل لحاظ نشده بود

تعداد صفحه : 95

14700 تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :       

        serderehi@gmail.com