مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل ترمو-اقتصادی و قابلیت اطمینان سیستم ترکیبی توربین گازی، پیل سوختی اکسید جامد و آب‌شیرین‌کن حرارتی چنداثره

نویسندگان
1 دانشجو کارشناسی ارشد
2 دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
اهمیت و تقاضای انرژی و آب باکیفیت بالا در سال‌های اخیر به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای افزایش‌یافته است و این روند به‌شدت ادامه خواهد یافت. یکی از راه‌های حل معضل کمبود آب، شیرین‌سازی آب شور اقیانوس‌ها به روش حرارتی است و اگر حرارت مورد نیاز آن‌ها توسط هدر‌رفت حرارتی یک سیکل نیروگاه حرارتی تأمین شود، قابل رقابت با سایر روش‌ها است. در این مقاله، از سیکل‌ حرارتی ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و توربین گازی به‌عنوان تأمین‌کننده‌ی حرارت مورد نیاز، استفاده‌شده است. در اینجا، ترکیب ارائه شده از این دو سیستم به همراه سیستم آب‌شیرین‌کن حرارتی چند مرحله‌ای موجب کاهش مصرف انرژی، کاهش آلایندگی، کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری و تعمیر و نگهداری و افزایش راندمان در مقایسه با سیستم‌های مستقل می‌باشد. تحلیل‌های اگزرژی و اقتصادی مجموعه سیستم ترکیبی توسط برنامه رایانه‌ای در EES صورت پذیرفت. نتایج تحلیل سیستم ترکیبی منجر به ارائه سیستمی با راندمان حرارتی و اگزرژی، 60% و 57% گردید. هزینه و درآمدهای موجود در سیستم تخمین زده‌شده و اثرات دو پارامتر مهم طراحی، یعنی دمای عملکرد و چگالی جریان پیل سوختی بر دو مشخصهی بازده اگزرژی و هزینهی تولید الکتریسیته مورد بررسی قرارگرفته است. سپس، قابلیت اطمینان و دسترسپذیری سیستمِ موردِ مطالعه به روش مارکوف به میزان 0.842 محاسبه شده است. پس از تحلیل قابلیت اطمینان و محاسبه دسترس پذیری می توان مشاهده کرد بازده اگزرژی و انرژی کاهش یافته و هزینهی تولید واحد الکتریسیته 8.8% افزایش مییابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Thermo-economic analysis with reliability consideration of a hybrid system of Gas Turbine, SOFC and Multiple Effect Desalination

نویسندگان English

Seyyed Muhammad Pourfatemi 1
Rouhollah Ahmadi 2
1 MSc Student
چکیده English

In recent years, the importance and requirements for high-quality energy and water has been increased significantly, and this trend will strongly continue. One of the promising solution for the water scarcity's problem is desalination of the oceans salt water by thermal methods, and if the required thermal energy is provided by wastes of a thermal power plant it will be competitive with other methods. In this paper, a combined cycle including solid oxide fuel cell (SOFC) and gas turbine is used as thermal resource. Here, combination of these two systems beside of multi effect desalination (MED) system leads to reduce in energy consumption, pollutant emissions, investment and operation and maintenance cost, as well as increase of efficiency in comparison with the conventional individual systems. Exergetic and economic analysis using a computer program in EES software was performed. The results proposed a system with thermal and exergy efficiency of 60 % and 57%, respectively. The system expenditures and revenues were estimated, and the effect of two important design parameters, i.e. operational temperature and current density of fuel cell, on exergy efficiency and levelized cost of electricity were investigated. Consequently, the reliability and availability of the proposed system are calculated as 0.842, using the Markov method. It is seen after reliability analysis and availability calculation the exergy and energy efficiency is reduced and LCOE increased by 8.8%.

کلیدواژه‌ها English

Thermal desalination
Exergoeconomic analysis
Solid oxide fuel cell
Gas Turbine
Reliability