دانلود پایان نامه

د توان با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC
99
شکل 4-7: تغییرات تخریب اگزرژی در اجزاء مختلف سیکل تولید همزمان با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC
100
شکل 4-8: تغییرات تخریب اگزرژی کل مختلف سیکل تولید همزمان با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC
101
شکل 4-9: تغییرات تخریب اگزرژی سسیستم آب شیرین کن با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC
101
شکل 4-10: تغییرات بازگشت سرمایه با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC
102
شکل 4-11: تغییرات درآمد کل با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC
102
شکل 4-12: تغییرات توان تولیدی به ازای تغییر در فشار پشت توربین
103
شکل 4-13: تغییرات آب شیرینتولیدی تولیدی به ازای تغییر در فشار پشت توربین
103
شکل 4-14: تغییرات نسبت بهره به ازای تغییر در فشار پشت توربین
103
شکل 4-15: تغییرات هزینهی آب شیرین تولید به ازای تغییر در فشار پشت توربین
104
شکل 4-16: تغییرات هزینهی تولید توان به ازای تغییر در فشار پشت توربین
104
شکل 4-17: تغییرات درآمد به ازای تغییر در فشار پشت توربین
105
شکل 4-18: بازگشت سرمایه به ازای تغییر در فشار پشت توربین
105
شکل 4-19: تخریب اگزرژی در اجزائ سیکل بخار به ازای تغییر در فشار پشت توربین
106
شکل 4-20: تخریب اگزرژی توربین بخار به ازای تغییر در فشار پشت توربین
106
شکل 4-21: آب شیرین تولیدی به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی
107
شکل 4-22: تغییرات نسبت بهره به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی
107
شکل 4-23: توان تولیدی به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی
108
شکل 4-24: درآمد کل به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی
108
شکل 4-25: دورهی بازگشت سرمایه به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی
109
شکل 4-26: هزینهی آب شیرین تولیدی به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی
110
شکل 4-27: هزینهی توان تولیدی به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی
110
شکل 4-28: تخریب اگزرژی تجهیزات سیکل به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی
111
شکل 4-29: تخریب اگزرژی به ازای افزایش تعداد مراحل موجود در آب شیرینکن MED-TVC
111
شکل 4-30: تغییرات نسبت بهره به ازای افزایش تعداد مراحل موجود در آب شیرینکن MED-TVC
112
شکل 4-31: هزینهی آب شیرین تولیدی به ازای تعداد مراحل آب شیرین کن MED-TVC
113
شکل 4-32: بازگشت سرمایه به ازای تعداد مراحل آب شیرین کن MED-TVC
113
شکل 4-33: تغییرات دبی جرمی بخار بخش فشار بالا به ازای تغییر در فشار این بخش
114
شکل 4-34: تغییرات دبی جرمی بخار بخش فشار ضعیف به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا
114
شکل 4-35: تغییرات دبی جرمی بخار مبدل بخار مستقل به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا
115
شکل 4-36: تغییرات دبی جرمی بخار محرک آبشیرینکن MED-TVC به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا
115
شکل 4-37: تغییرات نسبت بهره در آبشیرینکن MED-TVC به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا
115
شکل 4-38: تغییرات توان تولیدی در توربین بخار به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا
115
شکل 4-39: تغییرات درآمد کل به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا
116
شکل 4-40: تغییرات هزینهی تولید آب شیرین در MED-TVC به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا
116
شکل 4-41: تغییرات هزینهی تولید توان در توربین بخار به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا
117
شکل 4-42: تخریب اگزرژی در اجراء سیکل به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا
117
شکل 4-43: دبی جرمی تولیدی بخش کم فشار به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف
118
شکل 4-44: توان تولیدی در توربین بخار به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف
118
شکل 4-45: تغییرات نسبت GOR به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف
119
شکل 4-46: تغییرات آب شیرین تولیدی به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف
119
شکل 4-47: تغییرات درآمد به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف
120
شکل 4-48: تغییرات بازگشت سرمایه به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف
120
شکل 4-49: تغییرات هزینهی تولید آب شیرین به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف
120
شکل 4-50: تغییرات هزینهی تولید توان به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف
120
شکل 4-51: تغییرات تخریب اگزرژی کل به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف
121
شکل 4-52: تغییرات تخریب اگزرژی در اجزاء سیکل به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف
122
شکل 4-53: تغییرات آب شیرین تولیدی به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف
123
شکل 4-54: تغییرات GOR به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف
123
شکل 4-55: تغییرات درآمد کل به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف
123
شکل 4-56: تغییرات ROI به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف
123
شکل 4-57: تغییرات هزینهی تولید توان به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف
124
شکل 4-58: تغییرات هزینهی تولید آب شیرین به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف
124
شکل 4-59: تغییرات هزینههای سالیانه به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف
125
شکل 4-60: تغییرات تخریب اگزرژی در اجزا سیکل به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف
125

مطلب مشابه :  پایان نامه با واژه های کلیدیدادگاه صالح، بورس اوراق بهادار، صاحبان سهام

فهرست جداول
عنوان جدول
صفحه
جدول 1-1: بازه ی فشار و دمای استفاده از انواع آب شیرینکنها
19
جدول2-1: مقادیر نقطهی پینچ برحسب دمای گازهای خروجی از بویلر بازیاب حرارت
28جدول2-2: مقادیر نقطهی نزدیکی برحسب دمای گازهای خروجی از بویلر بازیاب حرارت
29
جدول 2-3 مقادیر خطا در محاسبات آنتروپی دود
49
جدول 3-1: نرخ اگزرژی جریانهای سوخت و محصول برای محاسبهی راندمان اگزرژتیک تجهیزات فرآیندی در شرایط عملکرد پایدار
67
جدول 3-2: محاسبهی هزینهی نصب و خرید تجهیزات سیکل ترکیبی
83
جدول 4-1: آنالیز سوخت ورودی به توربین گازی و مشعل کانالی
90
جدول 4-2: آنالیز در صد مولی هوای محیط
90
جدول 4-3: آنالیز دود خروجی از توربین گازی
90
جدول 4-4: آنالیز دود خروجی از مشعل کانالی
90
جدول 4-5: خواص ترمودینامیکی بخار در مقاطع مختلف بویلر بازیاب حرارت در دوحالت دارای مشعل کانالی و در حالت بدون حضور مشعل کانالی
91
جدول 4-6: خواص ترمودینامیکی دود در مقاطع مختلف بویلر بازیاب حرارت در دوحالت دارای مشعل کانالی و در حالت بدون حضور مشعل کانالی
91
جدول4-7: پارامترهای طراحی موجود در سیکل تولید همزمان توان و آب شیرین
93
جدول 4-8: نتایج حاصل از بهینه سازی با اهداف مختلفبه دست آمده از الگوریتم ژنتیک
97

فهرست علائم
زیروند ها:

بخار خروجی بازگرمکن
HRH
بخار ورودی به بازگرم کن
CRH
سوپرهیت
SH
اکونومایزر
ECO , EC
هوازدا
Dea
فشار بالا
HP
فشار متوسط
IP
فشار پائین
LP
پمپ آب تغذیه
FWP
کندانسور
Cond
توربین
Tur
متوسط
ave
ورودی
i
خروجی
e
زیر کش بلودان بویلر
BD
مبدل بخار مستقل
Free

چکیده:
با توجه به کاهش منابع زیرزمینی آبی و سوخت های فسیلی در دنیای امروز و همچنین در ایران جلوگیری از اتلاف انرژی و معرفی روشهای نوین در تهیهی آب شیرین قابل شرب از آب دریاجایگاهی خاص در دنیای آینده خواهد داشت. استفاده از روشهایی چون روش های تبخیر – تقطیری میتواند یکی از این روشها باشد.
با توجه به بالا بودن راندمان حرارتی در سیکلهای ترکیبی موجب شده تا اقبال عمومی در جهان به این نوع از نیروگاه ها افزایش یابد اما هنوز سهم بزرگی از حرارت وارد شده به بویلرهای بازیاب این نیروگاه ها توسط برج های خنک کننده به محیط انتقال یافته و به عنوان انرزی تلف شده در نظر گرفته میشود. حال اگر بتوان روشی را پیشنهاد داد تا از این حرارت در جهت تولید آب شیرین استفاده نمود میتوان راندمان این نوع نیروگاهها را بیش از پیش بالا برد.
از این رو در این پایان نامه با استفاده از یک توربین با فشار پشت که دارای فشار خروجی بالاتری نسبت به توربینهای بخار معمولی میباشد در سیکل بخار نیروگاه نکا سعی شده است تا حرارت ورودی به یک آب شیرین کن MED-TVC را تعمین نمود. بخار وارد شده به این آب شیرین کن حرارت خود را به آب دریا میدهد تا در فشار پایین تر از محیط تبخیر گردد و با تقطیر بخار حاصل آب شیرین DM تولید گردد. در این روش اندکی میزان تولید توان به دلیل استفاده از توربین با فشار پشت کاهش خواهد یافت اما در عوض از اتلاف حرارتی بالایی که در کندانسور نیروگاه وجود داشت جلوگیری و در جهت تولید آب شیرین استفاده میگردد.
جهت بهینه سازی سیکل مذکور در افزایش درآمد و کاهش میزان تخریب اگزرژی، بازگشت سرمایه و هزینههای اولیه از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است و همچنین در جهت بهینه سازی چند معیاره با در نظر گرفتن تمامی موارد فوق از روش TOPSIS در کنار الگوریتم ژنتیک بهره گرفته شده.
بر اساس تحلیلهای انجام شده در پایان نامهی حاضر نتایج ذیل به دست آمد:
با افزایش میزان TBT در آب شیرینکن MED-TVC میزان تولید آب شیرین و نسبت بهره در آب شیرین کن کاهش مییابد اما میزان هزینههای اولیهی ساخت و نصب و بهره برداری آب شیرینکن با کاهش روبرو میباشد.
با افزایش میزان فشار خروجی توربین با فشار پشت علاوه بر کاهش درآمد کل بازگشت سرمایه با تاخیر روبرو خواهد بود اما میزان تولید آب شیرین در خروجی توربین افزایش خواهد یافت.
با افزایش در میزان سوخت ورودی به مشعل کانالی علاوه بر افزایش درآمد کل میزان تخریب اگزرژی کل نیز افزایش خواهد یافت. با توجه به این امر مقدار بهینهای برای دبی سوخت ورودی به مشعل کانالی وجود دارد که این مقدار با روش TOPSIS، Kg/s 41/0 به دست میآید. میزان دبی سوخت ورودی به مشعل کانالی در نیروگاه نکا در حال حاضر kg/s 8/0 میباشد.
افزایش فشار در خروجی بخش فشار بالا در بویلر بازیاب علاوه بر افزایش میزان تخریب اگزرژی کل موجب افزایش درآمد کل نیز خواهد شد. این مقدار نیز با روش TOPSIS، Bar 5/148 به دست آمده است درحالی که این میزان در بویلر نیروگاه نکاbar 130 میباشد. علاوه بر آن مقدار بهینهی فشار بخش فشار پائین، دبی خروجی از درام بخش فشار پائین، تعداد مراحل آب شیرینکن و همچنین مرحلهی بهینهی خروجی بخار مکش شده در آب شیرین کن نیز به دست خواهد آمد.

مطلب مشابه :  مقاله درمورد129، Formal، Personal، autonomy

فصل 1

کلیاتی در مورد نیروگاههای سیکل ترکیبی، بویلرهای بازیاب و روشهای مختلف شیرین سازی آب

1-1 مقدمه
بازدهی یک نیروگاه گازی را میتوان با انتخاب پارامترهایی نظیر نسبت تراکم (که در کمپرسور، محفظهی احتراق و توربین تعریف میشود) نسبت سوخت به هوا و … بهینه نمود. علاوه بر آن با بهرهگیری از انرژی موجود در گازهای داغ خروجی از توربین میتوان راندمان کل یک نیروگاه گازی را با تبدیل آن به نیروگاه سیکل ترکیبی بهبود بخشید. برای این امر از بویلرهای بازیاب حرارت استفاده میشود.
سیکل ترکیبی از دو یا چند سیک
ل قدرت تشکیل میشود که هدف اصلی از ترکیب سیکلهای متفاوت به دست آوردن سیکلی است که دارای راندمان بالاتری نسبت به راندمان سیکلهای تشکیل دهنده آن باشد.
به منظور تولید برق به صورت صنعتی و تجاری سیکلهای ترکیبی گوناگونی توسط محققان مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. از حدود سال 1970 به بعد نیروگاههای سیکل ترکیبی که مرکب از سیکل گازی و سیکل بخاری میباشد که ذکر خواهد شد مورد توجه بسیاری بوده و توسعهی قابل ملاحظهای یافته است.
شیرینسازی آب دریا یک منبع عظیم تولید آب صنعتی، کشاورزی و آشامیدنی در بسیاری از مناطق جهان است. فرآیند شیرینسازی آب شور به طرق مختلفی صورت میپذیرد که همگی آنها به انرژی احتیاج دارند. این انرژی میتواند از طریق گرمایی، مکانیکی و یا الکتریکی تامین شود.
فرآیند تبخیر چند مرحلهای (MED) که از انرژی گرمایی استفاده میکند، اولین فرآیندی است که برای تولید مقادیر قابل توجهی آب خالص از آب دریا مورد استفاده قرار گرفته است. اساس این روش، چگالش بخارات حاصل از تبخیر در خلاء آب دریاست. برای ایجاد خلاء از یک کمپرسور استفاده میشود که این کمپرسور میتواند به صورت حرارتی (ترموکمپرسور) و یا مکانیکی عمل نماید. مزیت عمدهی ترموکمپرسور به کمپرسور مکانیکی، هزینههای پایین ساخت، نگهداری، تعمیرات و مصرف انرژی پایین است.

1-2 کلیات نیروگاه سیکل ترکیبی و بویلرهای بازیاب حرارت
1-2-1 انواع نیروگاههای سیکل ترکیبی
یک نیروگاه سیکل ترکیبی از ترکیب دو یا چند سیکل قدرت متفاوت که با سیال عاملهای مختلف و در دماهای متفاوت کار میکنند، تشکیل یافته است، بهطوریکه هر یک از آنها قادر است در صورت فراهم شدن شرایط مورد نیازش، بهطور مستقل به فعالیت خود ادامه دهد. در یک سیکل ترکیبی، گرمای دفع شده از سیکل با دمای بالاتر، به سیکل با دمای پایینتر، جهت تولید قدرت اضافی و درنتیجه دستیابی به راندمانی بالاتر نسبت به راندمان تک تک سیکلها مورد استفاده قرار میگیرد.
با پیشرفت تکنولوژی مفاهیم جدیدتری از نیروگاههای سیکل ترکیبی در سالهای اخیر مطرح شده است که از جملهی آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
موتور دیزل – سیکل بخار
موتور دیزل – سیکل با یک سیال عامل آلی
توربین گاز – سیکل بخار
توربین گاز – سیکل با یک سیال عامل آلی
فلزات مایع – سیکل بخار
MHD2 – سیکل بخار
توربین گاز – سیکل قدرت دو سیاله (هوا – بخار)
اگرچه امروزه تلاشهای زیادی جهت توسعهی نیروگاههای سیکل ترکیبی شامل مواد آلی در حال انجام است، ولی نیروگاههای سیکل ترکیبی توربین گاز/ توربین بخار، هنوز به عنوان رایجترین سیکل ترکیبی شناخته میشوند. این نیروگاهها بر اساس نیاز در انواع مختلفی ساخته و مورد استفاده قرار میگیرند به اختصار به بررسی آنها پرداخته میشود.

1-2-2 چرخههای بالایی و پایینی در سیکل ترکیبی
اصل بهبود بخشیدن راندمان از طریق افزایش دمای متوسط گرمای ورودی (Tin) و پایین آوردن گرمای متوسط دفع شده (Tout)، کماکان در نیروگاههای سیکل ترکیبی به کار گرفته میشود. در نیروگاههای سیکل ترکیبی به سیکل با دمای بالاتر، سیکل بالایی و به سیکل با دمای پایینتر، سیکل پایینی گفته میشود. سیکل بالایی میتواند در قالب سیکلهای اتو، برایتون و یا رانکین عمل کند در حالیکه تمامی سیکلهای پایینی بر اساس سیکل رانکین عمل میکنند. در سیکلهای بالا قسمتی از انرژی سوخت داده شده به سیکل، تبدیل به الکتریسیته و مابقی


پاسخی بگذارید