20160

۲۰۱۶۰

بهينه‌سازي اگزرژي- اقتصادي نيروگاه زباله‌سوز پسماند جامد به انرژي با استفاده از الگوريتم تكامل يافته تجمع ذرات

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

۱۳۹۵

۱۳۹۷/۱۱/۶

دكتر ابوالفضل احمدي

دكتر رضا دشتي

فناوري هاي نوين

با رشد جمعيت و افزايش شهرنشيني، تقاضاي روزافزوني براي استفاده از منابع انرژي و پيشبرد زندگي شهري به وجود آمده است. از ديگر سو، رشد استفاده از مواد مصرفي موجب توليد پسماند جامد شهري مي‌شود. زيست توده‌ها كه پسماند جامد شهري نيز جزئي از آنها محسوب مي‌شود، منبع بالقوه‌اي از انرژي جهت توليد انرژي الكتريكي مي‌باشند. يكي از اهداف اوليه بهره‌برداري از يك نيروگاه پسماند به انرژي به حداكثر رساندن كارايي در عين كاهش هزينه‌ها مي‌باشد. با اين‌حال اين امر مي‌تواند موجب نقض برخي از محدوديت‌هاي عملياتي و تشديد بارگذاري بر روي سيستم تميزكننده گاز دودكش شود كه از طرفي افزايش هزينه‌ها براي مرتفع سازي آلودگي توليدي و تعمير و نگهداري را به دنبال خواهد داشت. ديگر عامل تحت تأثير، پارامترهاي زيست‌محيطي هستند كه بيانگر خسارات زيست‌محيطي حاصل از عملكرد سيستم موردنظر است. از سويي ديگر اگزرژي يك معيار مهم در جهت اندازه‌گيري درجه عدم تعادل بين ماده و محيط پيرامون آن مي‌باشد، لذا با توجه به ارتباط مستقيم اگزرژي توليدي نيروگاه با كارايي آن، بهينه‌سازي سه هدفه نيروگاه در موارد اگزرژي، اقتصادي و زيست‌محيطي مدنظر مي‌باشد. الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي موجود بهترين ابزار براي دستيابي به حداكثر توان خروجي در عين حداقل‌سازي هزينه‌ها و اثرات زيست‌محيطي با توجه به تغيير در مقادير متغير مي‌باشد كه يكي از بهترين و نوين‌ترين الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي، الگوريتم تجمع ذرات است. هدف، آناليز اگزرژي، اگزرژي-اقتصادي و زيست‌محيطي يك نيروگاه زباله‌سوز شهري باقابليت تبديل انرژي شيميايي پسماند به حرارت و درنهايت الكتريسيته است. نتايج حاصل از آناليز اگزرژي نشان‌دهنده سهم 57 درصدي تخريب اگزرژي در كوره زباله‌سوز دارد. به دنبال آن بهينه‌سازي نيروگاه براي كاهش هزينه واحد اگزرژي توليدي و زيست‌محيطي و افزايش توان خروجي صورت مي‌گيرد. در نهايت پس از بهينه‌سازي مجموعه به كمك روند تاپسيس بهترين نقطه جهت عملكرد مطلوب نيروگاه معرفي مي‌شود. نتايج حاصل نشان‌دهنده آن است كه در مرز بهينه پارتو، تغييرات راندمان اگزرژي در بازه‌اي 10 درصدي تغييرات دارد، در حاليكه نرخ هزينه كل تغييراتي در حدود 100 دلار بر ساعت دارد. نقطه موردنظر داراي راندمان اگزرژي 931/38 درصد و نرخ هزينه كل نيز 046/5188 دلار بر ساعت است. اثرات زيست‌محيطي نيز با تغيير نرخ پسماند ورودي به كوره از مقدار 07/19 كيلوگرم بر ثانيه به 163/18 كيلوگرم بر ثانيه كاهش پيدا مي‌كند.

1397/12/14

exergy -economic optimization of solid waste to energy incineration power plant Using the evolutionary Particle swarm algorithm

1/26/2019 12:00:00 AM

With population growth and urbanization, there has been an ever-increasing demand for energy resources and urban life. On the other hand, the growth of the use of consumables generates solid municipal waste. Municipal solid waste, which is a part of the Biomass, is a potential source of energy for generating electricity. One of the primary goals of exploiting a waste-to-energy power plant is to maximize efficiency while reducing costs. However, this could lead to a violation of some operational limitations and loading intensification on the flue gas cleaner system, which will also increase costs for the production and maintenance of the product. Environmental factors are environmen parameters that indicate the environmental damage resulting from the function of the system. On the other hand, exergy is an important criterion for measuring the degree of imbalance between matter and its surrounding environment. Therefore, due to the direct relationship between the production exergy and its efficiency, optimization of the three targets of the power plant in exergy, economic and environmental aspects is considered. The results of the exergy analysis show a 57 % share of exergy destruction in the incinerator unit. Optimization algorithms in MATLAB software are the best tools for achieving maximum output power while minimizing environmental costs and effects due to changes in variable values, one of the best and most innovative optimization algorithms is particle swarm algorithm. The objective is to analyze the exergy, the economic and environmental of a waste-to-energy power plant, with the potential of converting the chemical energy of the waste to heat and ultimately of electricity. Following is an optimization of the power plant to reduce the cost of production and environmental exergy units and increase output power. Finally, after optimizing the system, the best point for optimal performance of the plant is introduced with the help of the TOPSIS process. The results indicate that the Pareto optimal boundary changes exergy efficiencies in the 10 % variation range, while the total cost of the change is around 100 $ per hour. The target point has an extraterrestrial efficiency of 931.38% and a total cost of 586.46 $/h. Environmental impacts are reduced by varying the input rate to the furnace from 19.07 kg/s to 18.61 kg/s.