مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

پتانسیل سنجی و بهینه سازی فنی و اقتصادی تبدیل نیروگاه سیکل ترکیبی به سامانه تولید همزمان آب و توان

نویسندگان
مجید امیرعلی پور 1
رامین کوهی کمالی 2
1 دانشجوی دکتریپردیس دانشگاه گیلان
2 دانشیار دانشکده فنی دانشگاه گیلان
چکیده
ایران در منطقه گرم و خشک خاورمیانه قراردارد که دمای هوای تابستان در بسیاری از نقاط بین 35 تا 50 درجه سلسیوس می‌باشد. این هوای گرم از یک سو، رشد جمعیت از سوی دیگر و از طرفی کاهش منابع آبی که در دهه‌های اخیر بسیار چشمگیر بوده است لزوم استفاده بهینه از واحد نیروگاهی کشور را بیش از بیش مشخص کرده بطوری که نیروگاه‌های موجود بتواند عملکرد مناسبی در تولید همزمان داشته باشد. لذا در این تحقیق عملکرد یک واحد سیکل ترکیبی در شرایط تبدیل به سامانه تولید همزمان آب و توان مورد مطالعه فنی و اقتصادی قرار گرفته است. در سامانه مورد نظر از هر دو مکانیزم آب شیرین‌کن غشایی و حرارتی که به صورت موازی در سامانه تعبیه شده استفاده شده است و عملکرد سامانه در شرایط متفاوت تقاضای آب و توان مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد زمانی که آب شیرین‌کن حرارتی و اسمزمعکوس به تنهایی در سامانه قرار دارند توانایی تولید 7000 و 1,400,000 مترمکعب آب شیرین روزانه را دارد. درکنار مدلسازی سامانه، تحلیل اقتصادی نیز انجام شده و تغییرات قیمت فروش آب در هر یک از واحدهای شیرین‌سازی آب با افزایش ظرفیت نشان داده شده است. در انتها با در نظر گرفتن قیمت میانگین فروش آب بعنوان یک تابع هدف و راندمان سیکل ترکیبی بعنوان تابع هدف دیگر بهینه سازی دو هدفه انجام گرفته و نتایج در قالب نمودار پرتو ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد بیشترین راندمان 0.454 و کمترین قیمت فروش آب 1.511 دلار به ازای هر مترمکعب خواهد بود.
کلیدواژه‌ها
سیکل ترکیبی
تولید همزمان آب و توان
آب شیرین کن غشایی و حرارتی
مدل اقتصادی
بهینه سازی دوهدفه

عنوان مقاله English

Potential assessment and techno-economic optimization of conversion of combined cycle power plant into a water and power co-generation system

نویسندگان English

Majid Amiralipour 1
Ramin Kouhikamali 2
1 Department of Mechanical Engineering, University Campus2 , University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده English

Iran is located in the warm and dry region of the Middle East, where summer temperature ranges from 35 to 50 0C in the majority of the regions. Some critical factors including hot weather, population growth, and reduction in water resources as a highly impressive factor in the recent decades, all have underlined more efficient use of power plant in Iran, such that the existing power plants must function properly in simultaneous generation. Thus, the current research presents a techno-economic analysis of the function of a combined cycle unit under the condition of conversion into a water and power co-generation system. In the system, both membrane and thermal water sweetener mechanisms are used in parallel. The performance of the system in different conditions of water and power demand has been investigated. The results show that when the Thermal and Revers Osmosi are in the system alone, they can produce about 7,000 and 1,400,000 cubic meters of fresh water per day.Following the modelling of the system, the economic analysis was also performed, and Changes in the price of water sales are shown in each of the water desalination units with increased capacity. Finally, considering the average water sale price as a objective function and combined cycle efficiency as another function, two-objective optimization was performed, and the results are presented in the form of Pareto Graph, which the highest efficiency and lowest sale price are 0.454 and 1.511, respectively

کلیدواژه‌ها English

Combined Cycle
Simultaneous Power and Water Generation
Membrane & Thermal Water Sweetener
Economic Model
Two-Objective Optimization
[1] R. Salcedo, E. Antipova, D. Boer, L. Jimenez, G. Guillen Gosalbez, Multiobjective optimization of solar Rankine cycles coupled with reverse osmosis desalination consideringeconomic and life cycle environmental concerns, Desalination, Vol. 286, No. 8, pp. 358-371, 2012.
[2] R. K. Kamali, S. Mohebinia, Experience of design and optimization of multieffects desalination systems in Iran, Desalinatin, Vol. 222, pp. 639-64, 2008.
[3] R. K. Kamali, A. Abbassi, S. A. Sadough Vanini, M. Saffar Avval Thermodynamic design and parametric study of MED-TVC, Desalination, Vol. 222, pp. 596–604, 2008.
[4] R. K. Kamali, A. Abbassia, S. A. Sadough Vanini, A simulation model and parametric study of MED–TVC process, Desalination, Vol. 235, pp. 340–351, 2009.
[5] M. Ameri, S. S. Mohammadi, M. Hosseini, M. Seifi, Effect of design parameters on multi-effect desalination system specifications, Desalination, Vol. 245, pp. 266- 283, 2009.
[6] S. R. Hosseini, M. Amidpour, A. Behbahaninia, Thermoeconomic analysis with reliability consideration of a combined power and multi stage flash desalination plant, Desalination, Vol. 278, pp. 424-433, 2011.
[7] S. M. Pourfatemi, R. Ahmadi, Thermo-economic analysis with reliability consideration of a hybrid system of Gas Turbine, SOFC and multiple effect desalination, Modares Mechanical Engineering, Vol. 17, No. 10, pp. 321- 332, 2017. (in Persian فارسی(
[8] B. O. Delgado, P. Palenzuela, D. Alarcon-Padilla, Paramertic study of a multieffect distillation plant with thermal vapor compression for its integration in to a Rankine cycle power block, Desalination, Vol. 394, pp. 18-29, 2016.
[9] M. Salimi, M. Amidpour, Total site cogeneration and desalination system integration assessment using R-curve, Modares Mechanical Engineering, Vol. 17, No. 4, pp. 225-236, 2017. (in Persian فارسی(
[10] E. El-Sayed, M. Abdel-Jawad, S. Ebrahim, A. Al-Saffar, Performance evaluation of two RO membrane configurations in a MSF/RO hybrid system, Desalination, Vol. 128, No. 3, pp. 231–245, 2000.
[11] M. G. Marcovecchio, S. F. Mussati, P. A. Aguirre, N. J. Scenna, Optimization of hybrid desalination processes including multi stage flash and reverse osmosis systems, Desalination, Vol. 182, No. 1–3, pp. 111–122, 2005.
[12] M. H. Khoshgoftar Manesh, H. Ghalami, M. Amidpour, M. H. Hamedi, Optimal coupling of site utility steam network with MED-RO desalination through total site analysis and exergoeconomic optimization, Desalination, Vol. 316, pp. 42-52, 2013.
[13] W. Lianying, H. Yangdone, G. Congjie, Optimum design of cogeneration for power and desalination to satisfy the demand of water and power, Desalination, Vol. 324, pp. 111-117, 2013.
[14] Y. M. El-Sayed, the Thermoeconmics of Energy Conversions, Kidlington, UK, pp. 35-42, Elsevier, 2003.
[15] C. Liu, K. Rainwater, L. Song, Energy analysis and efficiency assessment of reverse osmosis desalination process, Desalination, Vol. 276, pp. 352-358, 2011.
[16] Water Solution Fanniroo Company, Accessed on 17May 2017; http:// www.fanniroogroup.com.
[17] Search Over 19,000 Desalination Plants & Projects, Accessed on 17 December 2017; https://www.desaldata.com.
[18] Messineo, F. Marchese, Performance evaluation of hybrid RO/MEE systems powered by a WTE plant, Desalination, Vol. 229, No. 1-3, pp. 82-93,2008.
[19] P. Roosen, S. Uhlenbruck, K. Lucas, K. Pareto, Optimization of a combined system as a decision support tool for trading off investment vs. operating costs, Thermal Sciences, Vol. 44, pp. 553-560, 2003.
[20] S. Khanmohammadi, K. Atashkari, R. Kouhikamali, Performance assessment and multi-objective optimization of a trigeneration system with a modified biomass gasification model, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 9, pp. 209-222, 2015. (in Persian فارسی(
[21] K. Atashkari, N. Nariman-Zadeh, A. Pilechi, A. Jamali, X. Yao, Thermodynamic Pareto optimization of turbojet engines using multi-objective genetic algorithms, Thermal Sciences, Vol. 44, No. 746, pp. 1061-71, 2005.
[22] N. Nariman-Zadeh, K. Atashkari, A. Jamili, A. Pilechi, X. Yao, Inverse modelling of multi-objective thermodynamically optimized turbojet engines using GMDH- type neural networks and evolutionary algorithms, Engineering Optimization, Vol. 37, pp. 437-62, 2005
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 18، شماره 2
اردیبهشت 1397
صفحه 189-200