16441

16441

مدلسازي و بهينه سازي سيستم توليد همزمان برق، حرارت و آب شيرين

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي - علوم حرارتي

آبان 1395

دكتر سپهر صنايع

مكانيك

در اين پروژه نيروگاه¬هاي سيكل تركيبي متفاوتي كه در آنها از توربين گازي 5 تا 25 مگاواتي وجود دارد، با فرآيندهاي مختلف شيرين¬سازي آب دريا، تركيب شده است. در اين رساله فرآيند غشايي اسمز معكوس و فرآيندهاي حرارتي تراكم بخار چندمرحله¬اي، تبخير چند مرحله¬اي و تبخير ناگهاني چند مرحله¬اي بررسي شده است. هدف از اين كار مدلسازي ترموديناميكي و اقتصادي و در ادامه مقايسه نيروگاه بهينه توليد همزمان برق و آب شيرين در محدوده 5 تا 25 مگاوات و همچنين تاثير پارامترهاي طراحي بر عملكرد نيروگاه مي¬باشد. تحقيقات زيادي از لحاظ فني و اقتصادي روي فرآيندهاي شيرين¬سازي فوق الذكر انجام شده است اما بهينه سازي و مقايسه عملكرد فني و اقتصادي آنها و همچنين تاثير پارامترهاي مختلف بر عملكرد آنها، در نيروگاه سيكل تركيبي و با توربين¬هاي گاز مقياس كوچك هدف اين پروژه است و تا به حال انجام نشده است. هدف بهينه¬سازي هر سيكل ماكزيمم كردن مقدار سود كلي ساليانه سيستم است كه بايد شرايط اقتصادي ايران در آن لحاظ شود. فرض مهم صورت گرفته آن است كه برق توليد شده به شبكه فروخته مي¬شود و آب توليد شده به طور خصوصي به فروش مي¬رسد. از آنجا كه در اين پروژه، فروش آب در ايران پرسودتر از فروش برق است، روند بهينه¬سازي در همه فرآيند¬ها به سمت بيشتر شدن توليد آب پيش مي¬رود تا اينكه سود كلي ساليانه سيستم ماكزيمم شود. نتايج نشان داده است كه در سيكل¬هاي تركيبي مقايسه شده، سود كلي ساليانه سيستم اسمز معكوس از بقيه فرآيندها بيشتر است. هر چند كه هزينه اوليه آن بيشتر است اما مقدار درآمد فروش آب در اين سيكل به حدي است كه فرآيندهاي ديگر قابليت رقابت با آن را ندارند. از بين فرآيندهاي حرارتي فرآيند تراكم بخار چند مرحله¬اي سود نهايي ساليانه بيشتري را ارائه مي¬دهد اما فرآيند تبخير ناگهاني چند مرحله¬اي ضعيف¬ترين عملكرد اقتصادي را نشان داده است. با كاهش ظرفيت توليد توان توسط توربين گاز مقدار سود ساليانه همه سيستم¬ها كاهش مي يابد به جز در توربين نوع 6 كه به دليل كمتر بودن دماي گاز داغ خروجي سود ساليانه آن از توربين نوع 7 هم كمتر شده است و اين نشان دهنده اهميت دماي گاز داغ خروجي از توربين گاز است.

1395/11/11

1/1/1900 12:00:00 AM

In this project, different combined cycle power plants have been coupled with different industrial desalination process with 5-25 MW gas turbines. Reverse osmosis (RO), multi-effect thermal vapor compression (ME_TVC), multi-effect distillation (MED) an​d multi-stage flash (MSF) desalination systems have been studied. Thermodynamic an​d economic modeling an​d optimization of combined power an​d water production systems have been carried out in this thesis. There are a lot of publications about thermoeconomic investigation of desalination process but the purpose of this project is optimization an​d comparison of all aforementioned processes in small scale combined cycles. Also the effect of design parameters on co-generation system technoeconomic performance was presented. Important assumption must be pointed here is, electricity is sold to the grid an​d water is sold to other industries. Since the water sale is more profitable than electricity, the optimization goes to more water production situations. The results show that reverse osmosis desalination unit has more annual benefit in comparison with thermal processes in a combined cycle. Even though the combined cycles with RO system have more capital costs, but the summation of water an​d electricity sales revenue is very bigger than combined cycle coupled with thermal desalination systems. Comparison of thermal desalination, illustrates that multi effect thermal vapor compression system has more annual benefit than other two systems an​d multi stage flash in a combined cycle is the worst desalination system. Total annual benefit of all cycles is reduced because of decrease of gas turbine power production capacity. The combined cycle with Sixth gas turbine has even lower annual benefit compared to 7th turbine because of lower exhaust temperature. So this represents importance of exhaust temperature of gas turbine in a combined power an​d water production system.