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博碩士論文 etd-0702109-133338 詳細資訊
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論文名稱
Title
複循環電廠能源利用最佳化與經濟運轉分析
Analysis of Combined Cycle Power Plant Operational Performances and System Optimization
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
134
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2009-06-17
繳交日期
Date of Submission
2009-07-02
關鍵字
Keywords
複循環電廠、LNG冷能利用、海水淡化、進氣冷卻
Combined Cycle, Inter Air Cooling, Desalinatuon
統計
Statistics
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中文摘要
目前全世界電力的主要來源是以火力發電為主,約佔總發電量九成。在石化能源日趨緊縮的現代,如何能更有效率的利用能源,便成為一門需要仔細探討的重要議題。台灣地區每年的夏季平均外氣溫度,往往高於30℃以上。遠高於依據ISO 設定的外氣溫度15℃,導致於尖峰運轉時渦輪發電機能力大量劣化,實際發電量常低於依據ISO 設定條件為15℃之10%以上。而在電力市場開放之後,電力業者們為求有穩定的電力供應系統、高發電量、高效率與低熱耗,都致力於尋找改善或增強的策略,作為競爭能力的基石。
台灣為 LNG〈液態天然氣〉進口的主要國家,根據以往的文獻充分顯示出LNG 冷能是屬於高品質、高量質的可回收能源,基於節約能源與經濟效益,LNG 的冷能是必須開發與回收的能源之一,若能實際運用於工程系統,具有極高的經濟效益。但目前我國液化天然氣廠之冷能利用率只達到8%,因此仍存有很大的利用與發展空間。本研究分別利用液機械式、吸收式冷卻系統與化天然氣冷能之高品質高回收特性等方式,用於複循環發電系統〈Combined Cycle System〉中降低燃氣渦輪機進氣溫度,以增加空氣質量流率並藉此提高燃氣渦輪機與蒸汽渦輪機發電量。本研究亦利用動力廠模擬程式〈ThermoFlex〉建立複循環發電廠,找尋進氣冷卻方法應用於複循環電廠運轉時所呈現的正面效益,並作為實行之參考依據與創造另一個能源應用的思考方向。
另一方面,台灣地區因山高地狹,河流陡峭且短並且大多為東西分流,水資源保存一直都為我國極欲解決之重要課題。而台灣四周環海,本研究亦透過興達火力電廠為例子,利用位於海岸旁之地理特性,增加海水淡化之發展可行性研究。本研究使用燃氣渦輪機排放之廢熱,使用約百分之二的廢熱能量,推動利用多效蒸餾法之海水淡化系統〈以下簡稱為MED 系統〉,其餘廢熱則是回歸蒸汽渦輪機進行發電,模擬結果發現發電量只有減少約百分之一,卻能增加每小時約60 公噸的淡水量。因此,複循環電廠與海水淡化系統之最佳化設計亦是本研究探討之問題。
本研究透過經濟分析的方式,經由統計增加設備成本與通貨膨脹率等投資成本要素,計算回收年限以評估計劃發展之可行性。
Abstract
In considering the global power generation industry, fossil fuel power plants still dominates where LNG presents one of the major clean fuel source. Although Taiwan remains as one of the main importers of LNG in the world, the cold energy was not utilized effectively which only accounts for 8% of total. Especially, the hot and humid local climates
caused the Gas turbines to work under low efficiency which presents significant room for improvement when inlet cooling technology was imposed.
In this research, the inlet cooling process using mechanical chillers, absorption chillers, and LNG cold reclaim technology were simulated using the Thermoflex software in a tpical combined cycle environment. The waste heat from the power plant was further utilized for Sea water desalination purposes under MED process. Simulation result indicated that , in using 2% of the waste heat from the plant, and produce 60 tons per hour of fresh water , at the cost of power output reduction of 1 %.
Further simulation result also validated the economic feasibility which warranted engineering application potentials.
目次 Table of Contents
目錄 i
圖目錄 ii
表目錄 iv
摘要 v
Abstract vii

第一章 緒論 1
1-1 研究背景與目的 1
1-2文獻回顧 3
1-3 研究內容與架構 6
第二章 進氣冷卻系統與汽電共生理論基礎 9
2-1燃氣渦輪機理論分析 9
2-2 阮肯循環( Rankine cycle )之能量分析理論 16
2-3 影響燃氣渦輪機熱效率之因素 19
2-4 複循環之能量分析理論 24
2-5 汽電共生原理與型式 26
2-6 燃氣渦輪機性能與外氣溫度關係 30
2-7 進氣壓力對氣渦輪機的影響 33
第三章 冷卻系統評估與各電廠最適系統之模擬分析 38
3-1 機械式冷卻系統與氣渦輪機整合系統 38
3-2 吸收式冷卻系統與氣渦輪機整合系統 46
3-3 LNG冷能回收冷卻系統與氣渦輪機整合系統 55
3-4 台灣複循環電廠之電腦模擬 65
3-5 模擬結果分析與探討 83
3-6 電廠LNG冷能利用之應用 92
3-7海水淡化設備應用於複循環電廠 94
3-8 各電廠與其機組之回收年限 103
第四章 結論與建議 108

參考文獻 110
附表 113
附圖 116
參考文獻 References
[1]Francis F.Huang, “Engineering Thermodynamics Fundamental and Applications”, 1976,p.314~322.
[2]J.H.Horlock, “The rational Efficiency of power Plants and Their Components” ,Journal of Engineering for Gas Turbine and Power,October 1992 Vol. 114,P603-611.
[3]J. Ebeling, R. Balsbaugh. Thermal energy storage and inlet air cooling for combined cycle. 94-GT-310
[4]Y.Hisazumi, Y.Yamasaki and S.Sugiyama. Proposal for a high efficiency LNG Power generation system utilizing waste heat from the combined cycle. Applied Energy. 60(1998) pp.169-182
[5]M. De Lusia, C. Lanfranchi and V. Boggio. Benefits of compressor inlet cooling for gas turbine cogeneration plants. J. of Engineering for Gas Turbines and Power. July 1996 Vol. 118 pp.598-603
[6] O.O.Badran ,“Gas-turbine performance improvements” ,Journal of Applied Energy,Vol.64,1999,p263-273.
[7] P.E. Hufford “Absorption Chillers Maximize Cogenation Value”, ASHRAE Transactions: Symposia, 1991, pp.428-433
[8] B.Mohaty and G,Paloso Jr, “Enhancing gas Turbine Performance ByIntake Air Cooling Using an Absorption Chiller”, Heat Recovery Systems &CHP 1995 Vol.1, pp. 41-50
[9] Yousef S. H. Najjar, “Enhancement Of Performance of gas Turbine Engines By inlet Air Cooling and Cogeneration”, Applied Thermal
Engineering 1996 Vol. 16 No. 2 pp.163-173
[10]M.De Lucia and R. Bronconi and E.Carnevale, “Perfromance and Economic Enhancement of Cogeneration Gas Turbines Through Compressor Inlet Air Cooling”, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, April 1994, pp.360-365.
[11] K. H. Yang , “System Analysis of Gas Turbine Inlet Cooling in Enhancing Power Output”, 1998, NSC 87-TPC-E-110-011
[12] A. Agazzani, A.F.Massardo , “A Tool for hermoeconomic
Analysisand Optimization of Gas , Steam, and Combined Plants”, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, October 1997, Vol.119, p885-892.
[13]Todd A. sundbom and Jerry A. Ebeling, “Increasing Capacity Sales With Inlet Air cooling”, ASMECOGEN-TURBO, 1994, pp.39-44
[14]劉德勇,”汽電共生與儲冷整合系統之分析經濟效益評估” ,中山大學機械工程研究所碩士論文,民國84 年。
[15]林東瀧,”應用吸收式冷凍系統以增強發電機組能力之分析研究” ,中山大學機械工程研究所碩士論文,民國88 年。
[16]蔣鎮宇,” 應用進氣冷卻系統於複循環電廠之熱力分析與工程分析” ,中山大學機械工程研究所碩士論文,民國90 年。
[17]吳勝琪,”利用LNG冷能於冷凍冷藏庫與其他節能系統應用研究” ,中山大學機械工程研究所博士論文,民國92 年。
[18]許金和,”火力發電大全”,高雄復文圖書出版社,民國88 年
[19]梁志堅,”降低氣渦輪機進口空氣溫度提高出力之分析”,台電工程月刊,民國82 年 4月
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