ساختار یکپارچه تولید همزمان دی‌اکسیدکربن مایع و آب شیرین با استفاده از گردآورهای بشقابکی خورشیدی و عملیات تبدیل LNG به گاز طبیعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده فناور‌یهای نوین مهندسی، دانشگاه تخصصی فناوریهای نوین، آمل، ایران

2 کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قائمشهر، قائمشهر، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قائمشهر، قائمشهر، ایران

4 دانشیار، گروه مهندسی انرژی‌های نو و تجدیدپذیر دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، ایران

چکیده

در این مقاله یک ساختار یکپارچه نیروگاه چرخه ترکیبی و سیستم آب شیرین‌کن گرمایی توسعه داده شده است. این ساختار یکپارچه به میزان MW 6/188 توان خالص، ton/h 77/34 آب شیرین و ton/h 57/94 دی‌اکسیدکربن مایع تولید می‌کند. به منظور تأمین گرمای ورودی نیروگاه چرخه ترکیبی و آب‌شیرین‌کن گرمایی، عملیات بازیافت گرما از جریان خروجی نیروگاه احتراق با اکسیژن خالص و چرخه گردآور صورت می‌پذیرد. همچنین به منظور تأمین سرمایش واحد کرایوژنیک جداسازی هوا و گاز طبیعی بکارگرفته شده در ساختار یکپارچه از عملیات تبدیل ال‌ان‌جی به گاز طبیعی استفاده می‌شود. در ساختار یکپارچه توسعه داده شده به ترتیب بازده انرژی گرمایی کل به میزان 83/75% و بازده اگزرژی کل به میزان 67/93% می‌باشد. بازده انرژی گرمایی کل به میزان 62/13% و بازده اگزرژی کل به میزان 55/34% در ساختار یکپارچه توسعه داده شده نسبت به سایر ساختارهای مشابه در این مقاله بیشتر می‌باشد. زمان بازگشت سرمایه به میزان 282/2 سال و قیمت تمام شده محصول آب شیرین US$/m3 2269/0می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]       Mehrpooya M. and Ghorbani B., Introducing a hybrid oxy-fuel power generation and natural gas/ carbon dioxide liquefaction process with thermodynamic and economic analysis. Journal of Cleaner Production, Vol. 204, pp. 1016-1033, 2018.
[2]       Mehrpooya M., Ghorbani B. and Mousavi SA., Integrated power generation cycle (Kalina cycle) with auxiliary heater and PCM energy storage. Energy Conversion and Management, Vol. 177, pp. 453–467, 2018.
[3]       Mehrpooya M., Ghorbani B. and Hosseini SS., Thermodynamic and economic evaluation of a novel concentrated solar power system integrated with absorption refrigeration and desalination cycles. Energy Conversion and Management, Vol. 175, pp. 337–356, 2018.
[4]       Pourfayaz F., Imani M., Mehrpooya M. and Shirmohammadi R, Process development and exergy analysis of a novel hybrid fuel cell-absorption refrigeration system utilizing nanofluid as the absorbent liquid. International Journal of Refrigeration. Vol. 97, pp. 31–41, 2019.
[5]       Ghorbani B., Mehrpooya M. and Sadeghzadeh M., Developing a tri-generation system of power, heating, and freshwater (for an industrial town) by using solar flat plate collectors, multi-stage desalination unit, and Kalina power generation cycle. Energy Conversion and Management, Vol. 165, pp. 113–126, 2018.
[6]       Javidmehr M., Joda F. and Mohammadi A., Thermodynamic and economic analyses and optimization of a multigeneration system composed by a compressed air storage, solar dish collector, micro gas turbine, organic Rankine cycle, and desalination system. Energy conversion and management, Vol. 168, pp. 467-461, 2018.
[7]       Ashouri M., Mohammadi A., Mehrpooya M., Mohammad H., Ahmadi MH.  and Abdollahpour A., Techno-economic assessment of a Kalina cycle driven by a parabolic Trough solar collector. Energy Conversion and Management. Vol. 105, pp. 1328–1339, 2015.
[8]       Aghaie M., Mehrpooya M. and Pourfayaz F., Introducing an integrated chemical looping hydrogen production, inherent carbon capture and solid oxide fuel cell biomass fueled power plant process configuration. Energy Conversion and Management. Vol. 124, pp. 141–154, 2016.
[9]       Mohammadi A., Kasaeian A., Pourfayaz F. and Ahmadi MH, Thermodynamic analysis of a combined gas turbine, ORC cycle and absorption refrigeration for a CCHP system. Applied Thermal  Engineering. Vol. 111, pp. 397-406, 2017.
[10]    Mohammadi A. and Mehrpooya M., Energy and exergy analyses of a combined desalination and CCHP system driven by geothermal energy. Applied Thermal Engineering. Vol. 116, pp. 685-694, 2018.
[11]    Piyaderoohi F., Ghorbani B. and Miansari. M. Development of a new integrated structure for simultaneous generation of power and liquid carbon dioxide using solar dish collectors. Energy, Vol. 179, pp. 938-959, 2019.
[12]    Ahmed T., Equation of state and PVT analysis, Gulf Publishing Company, Hustone, Texas, 2007.
[13]    Kalogirou, A., Solar thermal collectors and applications. Progress in energy and combustion science, Vol. 30, pp. 231-295, 2004.
[14]    Alfellag, MA. Modeling and Experimental Investigation of Parabolic Trough Solar Collector, MSc. Thesis, Aeronautical University, 2014.
[15]    National Renewable Energy Laboratory (NREL), Feb 19, 2014.
[16]    Wu Ying S., Xiao L., Cao Y. and Li Y., A parabolic dish/AMTEC solar thermal power system and its performance evaluation. Applied Energy, Vol. 87, pp. 452-462, 2010.
[17]    Moradi M. and Mehrpooya M, Optimal design and economic analysis of a hybrid solid oxide fuel cell and parabolic solar dish collector, combined cooling, heating and power (CCHP) system used for a large commercial tower. Energy, Vol. 130, pp. 530-543, 2017.
[18]    Ahmadi G., Toghraie D. and Akbari OA., Solar parallel feed water heating repowering of a steam power plant: a case study in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews,Vol. 77, pp.474-485, 2017.
[19]    Khanmohammadi S., Azimian AR. And Khanmohammadi S., Exergy and exergo–economic evaluation of Isfahan steam power plant. International Journal of Exergy, Vol. 12, pp. 249-272, 2013.
[20]    Reyhani HA., Thermodynamic and economic optimization of SOFC-GT and its cogeneration opportunities using generated syngas from heavy fuel oil gasification. Energy, Vol. 107, pp.141-164, 2016.
[21]    Wang Y. and Lior N., Performance analysis of combined humidified gas turbine power generation and multi-effect thermal vapor compression desalination systems—Part 1: The desalination unit and its combination with a steam-injected gas turbine power system. Desalination, Vol. 196, pp. 84-104, 2006.
[22]    Mehrpooya M. and Sharifzadeh MMM., Energy and exergy analyses of a novel power cycle using the cold of LNG (liquefied natural gas) and low-temperature solar energy. Energy, Vol. 95, pp. 324-45, 2016.
[23]    Li P., Li J., Pei G. and Ji J., A cascade organic Rankine cycle power generation system using hybrid solar energy and liquefied natural gas. Solar Energy, Vol. 1271, pp. 36-46, 2016.
[24]    Liu M., Lior N., Zhang N. and Han W., Thermoeconomic analysis of a novel zero-CO2-emission high-efficiency power cycle using LNG coldness. Energy Conversion andManagement, Vol. 50, pp. 68-81. 2009
[25]    Zhang N. A novel near-zero CO2 emission thermal cycle with LNG cryogenic exergy utilization. Energy, Vol. 31, pp. 1666-1679, 2006.
[26]    Mehrpooya M., A novel integration of oxy-fuel cycle, high temperature solar cycle and LNG cold recovery–energy and exergy analysis. Applied Thermal Engineering. Vol. 114, pp. 1090-1104, 2017.
[27]    Zhang N., Lior N., Liu M. and Han W., COOLCEP (cool clean efficient power): A novel CO2-capturing oxy-fuel power system with LNG (liquefied natural gas) coldness energy utilization,. Energy. Vol. 35, pp.1200-1210, 2010.