دانلود پایان نامه ارشد: بهبود عملکرد شبکه بخار در شرکت پالایش نفت شیراز

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی مکانیک

گرایش : سیستم های انرژی

عنوان : بهبود عملکرد شبکه بخار در شرکت پالایش نفت شیراز

دانشگاه صنعتی خواجه نصیر

دانشکده مهندسی مکانیک

پایان نامه کارشناسی ارشد

گرایش سیستمهای انرژی

عنوان:

بهبود عملکرد شبکه بخار در شرکت پالایش نفت شیراز

استاد راهنما:

آقای دکتر محمد رضا امیدخواه

استاد مشاور:

آقای دکتر محمود رضا حجتی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

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)

چکیده:

بهینه سازی شبکه بخار در شرکت پالایش نفت شیراز

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 . 

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.

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 جانسون[1] 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 ابتکاری[2] 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 سربار[3] در این مدل لحاظ نشده بود ]2[.

پترولاس و رکلاتیس[4] 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 پویا[5] 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 براون[6]  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.

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 گروسمن[1] 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 مورتون[2] منحنی های مرکب گراند را پیشنهاد کردند ]8[ و در سال 1989، سوانی[3] 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).

[1]. Papoulias & Grossmann

8 . Morton & Linnhoff

  1. Swaney
  2. Nishio & Johnson
  3. Heuristic
  4. Economy of Scale
  5. Petroulas & Reklaitis
  6. Dynamic
  7. Brown

تعداد صفحه : 95

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید