عنوان ترجمه شده مقاله: افزایش راندمان توربین گاز با استفاده از چیلرهای جذب انرژی حرارتی تلف شده در صنعت نفت و گاز

In hot climates, the efficiency of energy-intensive industrial facilities utilizing gas turbines for power generation, such as oil refineries and natural gas processing plants (NGPPs), can be enhanced by reducing gas turbine compressor inlet air temperature. This is typically achieved using either evaporative media coolers or electrically-driven mechanical vapor-compression chillers. However, the performance of evaporative media coolers is constrained in high relative humidity (RH) conditions, such as encountered in the Middle East and tropical regions, and such coolers require demineralized water supply, while electricallydriven mechanical vapor-compression chillers consume a significant amount of electric power. In this study, the use of gas turbine exhaust gas waste-heat powered, single-effect waterelithium bromide (H2O eLiBr) absorption chillers is thermo-economically evaluated for gas turbine compressor inlet air cooling scheme, with particular applicability to Middle East NGPPs. The thermodynamic performance of the proposed scheme, integrated in a NGPP, is compared with that of conventional evaporative coolers and mechanical vapor-compression chillers, in terms of key operating parameters, and either demineralized water or electricity consumption, respectively. The results show that in extreme ambient conditions representative of summer in the Persian Gulf (i.e., 55 _C, 80% RH), three steam-fired, single-effect H2OeLiBr absorption chillers utilizing 17 MW of gas turbine exhaust heat, could provide 12.3 MWof cooling to cool compressor inlet air to 10 _C. In the same ambient conditions, evaporative coolers would only provide 2.3 MWcooling capacity, and necessitate consumption of approximately 0.8 kg/s of demineralized water to be vaporized. In addition, mechanical vapor-compression chillers would require an additional 2.7 MW of electric energy to provide the same amount of cooling as H2OeLiBr absorption chillers. The additional electricity generated through gas turbine compressor inlet air cooling using the waste heat powered absorption refrigeration scheme is of approximately 5264 MWh per year, compared to 1774 MWh for evaporative cooling. When integrated with other plant process cooling applications, the proposed scheme would not only permit to both meet gas turbine compressor inlet air cooling loads throughout the year, including peak summer loads, but also provide other process cooling during off-peaks time periods. The economic paypack period of the waste heat recovery scheme is estimated to range from 1.3 to 3.4 years for a three-chiller system based on present and project utility prices for NGPPs in the United Arab Emirates. This study suggests that waste heat absorption refrigeration is an attractive solution to enhance electrical power generation in Middle East NGPPs through gas turbine inlet air cooling, both in terms of thermodynamic and economic feasibility. This strategy would also reduce plant natural gas consumption for power generation, hence production costs and emissions

چکیده
در آب و هوای گرم، بهره وری از امکانات انرژی صنعتی با استفاده از توربین های گازی برای تولید برق، از جمله پالایشگاه های نفت و کارخانه های فرآوری گاز طبیعی (NGPPs)، می تواند با کاهش دمای هوای ورودی کمپرسور توربین گازی افزایش یابد.  این مورد به طور معمول هم با استفاده کولر تبخیری یا چیلرهای مکانیکی فشرده سازی بخار با نیروی الکتریکی به وجود می آید. با این حال عملکرد کولرهای تبخیری در شرایط بالای رطوبت نسبی (RH) ، از قبیل خاور میانه و مناطق گرمسیری محدود شده و چنین کولرهایی به ذخایر آب املاح زدایی شده نیاز دارند، در حالی چیلرهای مکانیکی فشرده سازی بخار با نیروی الکتریکی به مقدار قابل توجهی از نیروی برق نیاز دارند. در این تحقیق، استفاده از توربین گازی با نیروی حرارتی گاز های خروجی ، چیلرهای جذبی تک اثر لیتیوم برماید( آب -لیتیم برماید) برای طرح خنک کننده هوای ورودی کمپرسور توربین گازی با کاربرد خاص به NGPP  خاور میانه  ارزیابی می شوند. عملکرد ترمودینامیکی طرح پیشنهادی، که در یک NGPP ترکیب شده است از لحاظ پارامترهای عملیاتی کلیدی،  به ترتیب آبی که کانی زدایی می کند و یا مصرف برق را تحلیل می دهد ، با کولرهای معمولی تبخیری و چیلرهای مکانیکی فشرده سازی بخار مقایسه می شوند . نتایج نشان می دهد که در شرایط غیرعادی محیطی تابستان در خلیج فارس نمایانگر (به عنوان مثال، ° C 55 ، RH 80٪)، سه چیلر جذبی بخار خارج شده ، H20-LiBa  لیتیم برماید تک اثر با استفاده از 17 مگاوات توربین گازی با حرارت خارجی، می تواند 12.3 مگاوات خنک کننده (خنک کننده) به هوای سرد ورودی کمپرسور تا 10 درجه سانتیگراد فراهم آورند . در همان شرایط محیطی، انواع کولر تبخیری تنها می تواند  2.3 مگاوات ظرفیت خنک کننده را تامین کرده  و مصرف ضروری حدود 0.8 کیلوگرم / ثانیه آب  کانی زدایی شده به بخار  تبدیل کند. به علاوه، چیلرهای فشرده سازی بخار مکانیکی به 2.7 مگاوات اضافی انرژی الکتریکی برای تامین همان مقدار خنک کننده به عنوان چیلرهای جذبی H20 لیتیم برماید نیاز دارند.  برق اضافی از طریق خنک کننده هوای ورودی کمپرسور توربین گازی با استفاده از سرد کننده حرارت تلف شده حدود 5264 مگاوات ساعت در سال، در مقایسه با 1774 مگاوات ساعت برای خنک کننده های تبخیری می باشد. هنگامی که با دیگر برنامه های کاربردی فرایند خنک کننده کارخانه یکپارچه می شود، طرح پیشنهادی نه تنها اجازه می دهد  بارخنک کننده هوای ورودی کمپرسور توربین گازی در طول سال، از جمله اوج بارهای تابستان را تامین کند، بلکه فرایند خنک کننده های دیگر در طول دوره های زمانی را نیز تامین می سازد. دوره برگشت سرمایه اقتصادی از طرح بازیابی حرارت تلف شده حدودا به میزان 1.3 تا 3.4 سال برای یک سیستم سه چیلر بر اساس قیمت کنونی و پروژه ابزار برای NGPPs در امارات متحده امارات برآورد شده است. این مطالعه نشان می دهد که سردکننده جذبی حرارت تلف شده یک راه حل قابل توجه و چشمگیر برای افزایش تولید برق در NGPPs خاور میانه از طریق خنک کننده هوای ورودی کمپرسور توربین گازی بوده ، هم در شرایط حرارتی دینامیکی و هم امکان سنجی اقتصادی . این استراتژی همچنین مصرف گاز طبیعی کارخانه ها را برای تولید برق کاهش می دهد ، تولید و انتشار کاهش می دهد.