تحلیل اگزرژو-اقتصادی یک سیستم جدید برای تولید سه‌گانه‌ی توان، گرما و آب شیرین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

مطالعه ی حاضر، به تحلیل اگزرژو-اقتصادی سیستمی جدید برای تولید توان، گرما و آب شیرین می­پردازد. سیستم پیشنهادی شامل یک توربین گاز (GT) است که گرمای اتلافی آن ابتدا توسط یک مولد بخار (HRSG) برای تولید بخار آب اشباع و سپس یک چرخه رانکین آلی برای تولید توان بیشتر بازیافت می­گردد. این سیستم از یک منبع انرژی زمین گرمایی برای گرمایش مجدد سیال آلی جهت افزایش توان و بازده استفاده کرده و همچنین دارای یک واحد آب شیرین­کن اسمز معکوس برای تولید آب شیرین است. دمای آب تغذیه قبل از ورود به واحد آب شیرین­کن از طریق کاهش جریان جرمی آن در چگالنده بالا می­رود. در نتیجه هزینه واحد تولید آب شیرین 24/32% کاهش می­یابد. ضریب اگزرژو-اقتصادی سیستم 14/12% بدست می­آید که نشان از نقش بالای تخریب اگزرژی در هزینه سیستم دارد. GT/HRSG بالاترین سهم را از نظر هزینة سرمایه­گذاری به خود اختصاص می­دهد (10/86). در انتها، اثر اختلاف دمای پینچ مولد بخار و فشار بازگرمایش بر هزینه واحد توان تولیدی در چرخه رانکین آلی، بخار آب تولیدی، آب تصفیه شده و همچنین نرخ هزینه کلی سیستم بررسی شده اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Hou Sh., Zhou Y., Yu L., Zhang F., Cao Sh., Optimization of the combined supercritical CO2 cycle and organic Rankine cycle using zeotropic mixtures for gas turbine waste heat recovery. Energy Conversion and Management, Vol. 160, pp. 313–325, 2018.
  • Khosravi H., Salehi G. R., Azad M. T., Design of structure and optimization of organic Rankine cycle for heat recovery from gas turbine: The use of 4E, advanced exergy and advanced exergoeconomic analysis. Applied Thermal Engineering, 147, pp. 272-290, 2019.
  • Nami H., Ertesvag I. S., Agromayor R., Riboldi L., Nord L. O., Gas turbine exhaust gas heat recovery by organic Rankine cycles (ORC) for offshore combined heat and power applications-Energy and exergy analysis. Energy, 165, pp. 1060-1071, 2018.
  • Li T., Liu J., Wang J., Meng N., Zhu J., Combination of two-stage series evaporation with non-isothermal phase change of organic Rankine cycle to enhance flue gas heat recovery from gas turbine. Energy Conversion and Management, Vol. 185, pp: 330–338, 2019.
  • Hou Sh., Zhou Y., Yu L., Zhang F., Cao Sh., Optimization of the combined supercritical CO2 cycle and organic Rankine cycle using zeotropic mixtures for gas turbine waste heat recovery. Energy Conversion and Management, Vol. 160, pp: 313–325, 2018.
  • Molinos-Senante M., González D., Evaluation of the economics of desalination by integrating greenhouse gas emission costs: An empirical application for Chile. Renewable Energy, 133, pp. 1327-1337, 2019.
  • آلی ا.، پورمحمود ن. و زارع و.، تحلیل اگزرژی چرخه ی جدید پیشنهادی برای تولید توان از چاههای زمین گرمایی سبلان. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 48، ش. 1، ص 251-260، 1397.
  • عبدالعلی پور عدل م.، خلیل آریا ش. و جعفرمدار ص.، استفاده از یک چرخه ترکیبی تبخیر آنی یک و سه مرحله ا ی با رانکین آلی برای تولید توان از چاههای زمین گرمایی سبلان. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 50، ش. 3، ص 155-164، 1399.
  • سپه وند م. و فصیح فر ا.، بررسی فنی و اقتصادی استفاده از سیستم هیبرید (تقطیر چندمرحله ای + اسمز معکوس) برای شیرین سازی آب دریا. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 49، ش. 2، ص 140-131، 1398.
  • Tajik Mansouri M., Amidpour M., Ponce-Ortega J. M., Optimal integration of organic Rankine cycle and desalination systems with industrial processes: Energy-water-environment nexus. Applied Thermal Engineering, 158, pp. 113740, 2019.
  • Nemati A., Sadeghi M., Yari M., Exergoeconomic analysis and multi-objective optimization of a marine engine waste heat driven RO desalination system integrated with an organic Rankine cycle using zeotropic working fluid. Desalination, 422, pp. 113-123, 2017.
  • Eveloy V., Rodgers P., Qiu L., Hybrid gas turbine–organic Rankine cycle for seawater desalination by reverse osmosis in a hydrocarbon production facility. Energy Conversion and Management, Vol. 106, pp: 1134–1148, 2015.
  • Eveloy V., Rodgers P., Al Alili A., Multi-objective Optimization of a Pressurized Solid Oxide Fuel Cell – Gas Turbine Hybrid System Integrated with Seawater Reverse Osmosis, Energy, Vol. 123, pp:594-614, 2017.
  • Kianfard H., Khalilarya S., Jafarmadar S., Exergy and exergoeconomic evaluation of hydrogen and distilled water production via combination of PEM electrolyzer, RO desalination unit and geothermal driven dual fluid ORC. Energy Conversion and Management, 177, pp. 339-349, 2018.
  • Bejan A., Tsatsaronis G., Moran M., Thermal design and optimization. John Wiley & Sons, 1996.
  • Yari M., Mahmoudi S., A thermodynamic study of waste heat recovery from GT-MHR using organic Rankine cycles. Heat and Mass Transfer, 47, pp. 181-196, 2011.
  • Nafey A., Sharaf M., Combined solar organic Rankine cycle with reverse osmosis desalination process: energy, exergy, and cost evaluations. Renewable Energy, 35, pp. 2571-2580, 2010.
  • Mohammadi A., Mehrpooya M., Energy and exergy analyses of a combined desalination and CCHP system driven by geothermal energy. Applied Thermal Engineering, 116, pp. 685-694, 2017.
  • Khaljani M., Khoshbakhti Saray R., Bahlouli K., Comprehensive analysis of energy, exergy and exergo-economic of cogeneration of heat and power in a combined gas turbine and organic Rankine cycle. Energy Conversion and Management, Vol. 97, pp: 154–165, 2015.
  • Abam F. I., Briggs T. A., Ekwe E. B., Effiom S. O., Investigation of intercooler-effectiveness on exergo-economic and exergo-sustainability parameters of modified Brayton cycles. Case Studies in Thermal Engineering, 10, pp. 9-18, 2017.
  • Abdolalipouradl M., Khalilarya S., Jafarmadar S., Exergoeconomic analysis of a novel integrated transcritical CO2 and Kalina 11 cycles from Sabalan geothermal power plant. Energy Conversion and Management, 195, pp. 420-435, 2019.
  • Mehrpooya M., Moftakhari Sharifzadeh M. M., Jalali Zonouz M., Rosen M. A., Cost and economic potential analysis of a cascading power cycle with liquefied natural gas regasification. Energy Conversion and Management, 156, pp. 68–83, 2018.
  • Bet Sarkis R., Zare V., Proposal and analysis of two novel integrated configurations for hybrid solar-biomass power generation systems: Thermodynamic and economic evaluation. Energy Conversion and Management, 160, pp. 411–425, 2018.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار