AN OPTIMIZATION MODEL FOR NOx AND SOx EMISSIONS REDUCTION IN POWER GENERATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MSThesis_Alsebaeai.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

يعتبر قطاع توليد الطاقة الكهربائية من أكبر المساهمين في تلوث الهواء. فهناك ملوثات مختلفة يمكن ان تنبعث من هذه المحطات ومن بين هذة الانبعاثات أكاسيد النيتروجين والكبريت و التي ستكون محور هذه الدراسة.في هذا البحث تمت صياغة نموذج رياضي أمثل ومكتوب بشكل عام .الهدف من هذا النموذج هوتحديد أفضل الحلولاثناء توليد الطاقة للحد من تراكيز الملوثات (أكاسيد النيتروجين و الكبريت) إلى التراكيز المستهدفةفي حين تلبية الطلب على الكهرباء بأقل تكلفة ممكنة.ولقد تم دراسة ثلاث طرق للحد من هذة الاكاسيد وهذه الطرق هي: التوازن بين الوقود, استبدال الوقود وتطبيق تكنولوجيا التحكم المختلفة. هذا النموذج الرياضي تم تطبيقةعلى دراستين لحالتين مأخوذة من محطات توليد الكهرباء في ولاية أونتاريو، كندا. هذهالحالتين تهتم بانبعاثات أكاسيد النيتروجين و الكبريت على التوالي.من أهم انبعاثات اكاسيد الكبريت التي يهتم بها هذا البحث هي انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت.ومن خلال البحث في دراسة حالة أكاسيد النيتروجينوعندما طبقنا خياري (موازنة الوقود واستبدالة)، وجدنا أن استبدال الوقود هو أفضل خيار للحد من تراكيز أكاسيد النيتروجين من5 - 30 %.ولكن من خلال تطبيق كل خيارات ووسائلالحد من هذة الانبعاثات، أظهرت النتائج أن تطبيق تكنولوجيا التقليل الانتقائي الحفازSCR)) هو الخيار الأفضل للحد من هذةالانبعاثات. في حين نتائجدراسة الحالة الأخرى التي تأخذ بالاعتبار انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت والتي تم فيها تطبيق خياري توازن الوقود واستبداله, أظهرت أن الخيار الأمثل للحد من هذة الأنبعاثات بنسب تتراوح من 5 – 75% هو استبدال الوقود .أما بالنسبة للحالة التي أخذنا فيها بنظر الاعتبار كل خيارات الحد من انبعاثات ثاني اكسيد الكبريت ، فقد بينت النتائج أن تطبيق تكنولوجيا ازالة الكبريت من غاز المداخن( (FGD هو الخيار الأمثل وأنه يمكن أن نحد من هذة الانبعاثات الى نسبة تصل الى85%. وقد أجرينا تحليل في كلتا الدراستين، وكانت النتيجة تشير إلى أن هذا التحليل لة أثر على التكلفة الإجمالية السنوية.

English Abstract

The power generation sector is considered as one of the major contributors to air pollution. There are different air emissions that can be emitted from power generation and among these are NOXandSOXemissions which will be the focus of this research.In thisstudy,an optimizationmodel was formulatedand written in a general format. The objective of this model is toselect the best pollution control strategy for the power generation to reduce NOxand SOX to specific level while meeting the electricity demand at minimum cost. Three different mitigation options were considered to reduce NOx and SOx and these are: fuel balancing, switching and implementing different controltechnologies. The model is illustrated in two case studies (1 and 2) taken from Ontario Power Generation, Canada.The two cases consider NOx and SOx emissions respectively. Mainly in this work will be focus on SO2 emissions.For the NOx case when we consider two options (fuel balancing and switching), it was found that fuel switching is the best option of choice for reduction targets from 5 up to 30%.However, by considering all mitigation options, the result shows that applying SCR technology is the best option to reduce NOx emissions. The results of other case which considers SO2 emissions and involves fuel balancing and switching show that the optimum option for SO2 reduction is fuel switching for higher reduction targets (from 5 up to 75%).On the other hand, for the case in which all options are considered,the results show that applying FGD technology is the best option to reduce SO2 emissions and it can achieve up to 85% SO2reduction.Sensitivity analysis was carried out in both case studies, and the result indicates thatthe only affected variable is the total annualized cost.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Bashammakh, Mohammed
Committee Members:	Faqir, Naim and Al-Shammari, Abdullah
Depositing User:	Mohammad Alsebaeai (g200804600)
Date Deposited:	25 Jul 2012 11:33
Last Modified:	01 Nov 2019 15:36
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138741