14742

14742

مدلسازي و بهينه سازي فني - اقتصادي بويلرهاي بازيافت حرارت در سيستمهاي CHP

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

شهريور ماه 1394

شهريور ماه 1394

دكتر سپهر صنايع

مكانيك

چكيده در اين مطالعه مدلسازي و بهينه¬سازي بويلر بازيافت حرارت در يك سيستم CHP كوچك در دو حالت مختلف فايرتيوب و واترتيوب در نظر گرفته شده است. مدلسازي بويلر بازيافت حرارت با استفاده از معادلات ترموديناميكي و نرم افزار توسعه داده شده بر اساس اين معادلات در محيط متلب صورت گرفته است. بهينه¬سازي بويلر بازيافت حرارت با در نظر گرفتن همزمان سه تابع هدف متفاوت شامل اثربخشي حرارتي ، مقادير سالانه جمع هزينه¬هاي سرمايه¬گذاري و اتلاف انرژي و نرخ اتلاف اكسرژي انجام شده است. اثربخشي حرارتي بيانگر بازده قانون اول بويلر، هزينه اتلاف انرژي شامل هزينه اتلاف گازهاي داغ خروجي از دودكش و نرخ اتلاف اكسرژي شامل جمع اتلاف اكسرژي حاصل از ترك گازهاي داغ خروجي از دودكش و تخريب اكسرژي به علت بازگشت ناپذيريهاي داخلي مي¬باشد. بهينه¬سازي هم در بار 100 درصد محرك و هم در بارهاي ديگر در 3 مورد به ترتيب با ضرايب وزني( 0.5، 0.2، 0.1براي بار 100%) ، ( 0.3 ،0.5 و 0.2 براي بار 75%) ، ( 0.2، 0.3 و 0.7 براي بار 50%) انجام شده است. در نهايت بهينه¬سازي چندهدفه با استفاده از روش الگوريتم ژنتيك مرتب¬سازي نامغلوب براي يافتن مقادير بهينه متغيرهاي طراحي صورت گرفته است. يك فرايند تصميم گيري بر اساس كمترين فاصله از نقطه ايده آل و بيشترين فاصله از نقطه غيرايده آل به كمك روش TOPSIS براي يافتن بهترين جواب از ميان جوابهاي ممكن به كار رفته است. نتايج نشان مي¬دهد كه براي سيستمهاي CHP در اين رنج استفاده از بويلر بازيافت حرارت واتر تيوب اقتصادي نبوده و بويلر بازيافت حرارت فايرتيوب هزينه¬ها را حدود (54.2%) كاهش مي¬دهد، درحاليكه بازده كمي بيشتر (0.87 نوع فايرتيوب و 0.86 نوع واترتيوب) و نرخ تخريب اكسرژي كمي كمتر (2175.5 كيلووات نوع فايرتيوب و 2183كيلووات نوع واترتيوب) نسبت به نوع واترتيوب دارد. همچنين نشان داده شده است با كاهش ضريب وزني بار 100 درصد در بين 3 مورد مطالعه شده، بازده قانون اول (اثربخشي حرارتي) HRSG به طور پيوسته تا حداكثر 35%نسبت به حالت 100% باركاهش يافته ، نرخ كل تخريب اكسرژي تا حداكثر 12.5% افزايش و هزينه¬هاي كل HRSG براي نوع فايرتيوب تا حداكثر 14% افزايش و براي نوع واتر تيوب تا حداكثر 4.2% كاهش مي¬يابد. به علاوه نشان داده شده است حذف هزينه¬هاي كل HRSG از توابع هدف و تنها در نظرگرفتن بازده و نرخ تخريب اكسرژي به عنوان توابع هدف، هرگز به يك طراحي بهينه منجر نمي¬شود. واژه‌هاي كليدي: بويلر بازيافت حرارت؛ سيستمهاي CHP؛ بهينه سازي چند هدفه ؛ الگوريتم ژنتيك؛ HRSG فايرتيوب و واتر تيوب