برآورد کاهش انتشارآلاینده‌ها در عملکرد یک سیستم CCHP نسبت به سیستم معمولی برای مطالعه موردی (هتل) دارای آب شیرین کن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر به مدل­سازی و بهینه­سازی سیستم تولید همزمان برق، حرارت و برودت(CCHP) در ترکیب با آب شیرین کن اسمز معکوس(W)، برای یک هتل پرداخته شده است. در گام اول استراتژی عملکرد دو چیدمان مختلف برای سیستمCCHP و آب شیرین کن اسمز معکوس(W) به منظور تامین بارهای مورد نیاز ساختمان ارایه می­شود و عملکرد این دو سیستم نسبت به سیستم­های سنتی موجود توسط الگوریتم ژنتیک بهینه می شود. در فرآیند بهینه­سازی از تابعی چند معیاره (انرژی، اقتصادی و زیست­محیطی) تحت عنوان درصد سود سالیانه نسبی(PRAB) و موتور­گازسوز (با قابلیت عملکرد در بار جزیی) به عنوان محرک اولیه، استفاده شده است. سپس رویکرد زیست­محیطی این دو سیستم نسبت به سیستم­های متداول مورد بررسی قرار می­گیرد. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان می­دهد، که در هر دو چیدمان، انتشار هر سه آلاینده CO2  CO ,  و NOx در محدوده­ی گسترده­ای از ظرفیت­های نامی موتورگازسوز، کاهش می­یابد. این درحالی است که در سیستم CCHPW ( چیدمان اول) با انتخاب موتورگازسوزی با ظرفیت 3250 کیلووات، عملکرد بهتری از نظر اقتصادی و زیست­محیطی مشاهده می­شود به طوری که علاوه بر داشتن بیشترین سود سالیانه با مقدار 106×21/5 دلار بر سال، تولید آلاینده­های
 CO2 , CO و NOx را به ترتیب61%، 79% و 86% کاهش می­دهد.

کلیدواژه‌ها


[1] Moghaddam P., Technology, Designing principles and Operation of Combined heating and power generation systems, Science, 321(5895), pp. 1457-1461, 2008.
 [2] Ghafooryan M., TavakoliDastjerd F., Shafiee Mayam M. H., Comparison three methods in designing CCHP system for an Industrial of case study, in the second National Application Researches in Electrical, Mechanical and Mechatronic Conference, Tehran, IRAN, 2015.
 [3] Ghafooryan M., Tavakoli Dastjerd F., shakib E., Techno-economic Evaluation of a CCHP system Integrated with Reverse Osmosis Plant for Domestic uses for a Residential building in Bandar Abbas, 4th Annual Clean Energy Conference, Kerman, IRAN, 2014.
 [4] Haghifam M.R., Manbachi M., Reliability and availability modelling of combined heat and power (CHP) systems, Electrical Power and Energy Systems, 33(3), pp. 385–393, 2011.
 [5] Sanaye S., Meybodi Aghaei M., Shokrollahi S., Selecting the prime movers and nominal powers in combined heat and power systems, Applied Thermal Engineering, Elsevier, 28(10), pp.1177-1188, 2008.
 
[6] Wu J., Wang J., Li, S., Multi-objective optimal operation strategy study of micro-CCHP system, Energy, 48(1), pp.472–483, 2012.
[7] Sanaye S., Ardali M., Estimating the power and number of micro turbines in small-scale combine heat and power systems, Apply Thermal Energy, 86(6), pp. 895-903, 2009.
[8] Maerefat M., Shafie P., Design of CCHP system for office buildings inTehran and thermodynamical, environmental and economic evaluationin comparison to conventional system, Modares Mechanical Engineering, 14(6), pp. 124-134, 2014.
 [9] Maerefat M., Shafie P., Multi-criteria evaluation of CCHP system under different operating strategies for an office building in Tehran using AHP method, Modares Mechanical Engineering, 14(8), pp. 37-48, 2014.
[10] Wang J.J., Jing Y.Y., Zhang C.F., Zhai Z., Performances comparison of combined cooling heating and power system in different operation modes, Applied Energy, 88(12), pp. 4621–46, 2011.
[11] Fumo N., Mago P.J., Chamra, M., Emission operational strategy for combined cooling, heating, and power systems, Applied Energy 86, pp.2344–2350, 2009.
[12] Tavakoli Dastjerd F., Tavakoli Dastjerd M., Farahat S., Investigated of the performance of CCHP system in reducing pollutants emission NOx, CO2 and CO, in the 23rd annual international mechanical engineering conferenc, Tehran, IRAN, 2015.
 [13] Ashrae Handbook, Chapter S7, Cogeneration systems and engine and turbine drives, pp. 7-46. 1999.
[14] Sanaye S., Hajabdollahi H., 4E analysis and Multi-objective optimization of CCHP using MOPSOA, Proceedings of the institution of MechanicalEngineers, Part E, 228(1), pp.43–60, 2014.
[15] TavakoliDastjerd F., Ghafooryan M.M., Shakib E., Tech     economic optimization of CCHP system with rely the time value of money, in payback period, Modares Mechanical Engineering, 15(5), pp. 254-260, 2015.  
[16] El-Dessouky H.T., Ettouney, H.M., Fundamentals of Salt Water Desalination”, Elsevier Amsterdam, 2002.
[17] Rensonnet T., Uche J., Serra L. Simulation and thermoeconomic analysis of different configurations of gas turbine (GT)-based dual-purpose power and desalination plants (DPPDP) and hybrid plants (HP), Energy, 32(6), pp. 1012–102, 2007.
[18] Ebrahimi M., Keshavarz A., Sizing the prime mover of a residential     micro-combined cooling heating and power (CCHP) system, Energy, 54(1), pp. 291-301, 2013.
[19] Economic data in worth, U.S. Energy Information Administration (EIA), Accessed in February, 2015.
 [20] http://www.eia.gov, Accessed in February, 2015.
[21]http://www.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch01/related/c01s04.html, Accessed in February, 2015
[22] Ahmadi P., Exergo-environmental analysis of an integrated organic Rankine cycle fortrigeneration, Energy Conversion and Management, 64.  pp. 447-453, 2012.
[23] Ebrahimi M., Keshavarz A., Climat impact on the prime mover size and design of a CCHP system for the residential building, Journal of Energy and Building, 54, pp. 283-289, 2012.
[24] Hajabdollahi H., Ganjehkaviri A., Mohammad Nazri Mohd J., Assessment of new operational strategy in optimization of CCHP plant for different climates using evolutionary algorithms, Applied Thermal Engineering 75, pp. 468–480, 2015.
[25] http://bahaye_bargh.tavanir.org.ir / Accessed inFebruary,2015.
[26] http://www.nigc-mpgc.ir/ Accessed in February, 2015.
[27] http://www.abfasb.ir/main.asp?id=778/ Accessed in February, 2015.
[28] Goldberg D.E., “Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning”, Addison-Wesley, Reading, MA, 1989.
[29] Haupt R.L., Haupt S.E., Practical Genetic Algorithms, John Wiley and Sons Inc, USA, 2004.
 [30] http://www.chaharmahalmet.ir/ Accessed in February, 2015.