تحلیل انرژی و اگزرژی آرایش چرخه های مختلف ترکیبی تبخیر آنی – باینری با استفاده از چاه های زمین گرمایی سبلان

نوع مقاله: طرح پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری تخصصی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 استاد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

10.22044/jsfm.2020.7918.2799

چکیده

در کشور ایران، نیروگاه زمین گرمایی سبلان با دو دسته چاه با خاصیتهای مختلف مورد بهره برداری قرار گرفته است. برای دستیابی به حداکثر توان چهار آرایش جدید تبخیر تک مرحله ای-باینری و تبخیر آنی دو مرحله ای نوع اول-باینری، تبخیر آنی دو مرحله ای نوع دوم-باینری و چرخه تبخیر آنی سه مرحله ای-باینری مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا این چهار آرایش نسبت به پارامترهای موثر مورد تحلیل انرژی و اگزرژی قرار گرفته و سپس نسبت به سه سیال عامل، بهینه سازی انجام شده است. در حالت بهینه چرخه تبخیر ترکیبی دو مرحله ای نوع دوم-باینری برای ایزوبوتان نتایج بهتری را نسبت به سه آرایش دیگر نشان می دهد، همچنین برای حالت بهینه توان خالص 23084 کیلووات، بازده حرارتی 74/19 درصد، بازده اگزرژی 7/75 درصد و تخریب اگزرژی 6250 کیلووات بدست آمده اند که نتایج نسبت به مطالعات قبلی از لحاظ انرژی و اگزرژی برای نیروگاه زمین گرمایی سبلان، بهبود یافته اند.

کلیدواژه‌ها


[1] Lund JW, Freeston DH, Boyd TL (2005) Direct application of geothermal energy. Worldwide Review, Geothermics 34(6): 691-727.

[2] Chamorro CR, Mondéjar ME, Ramos R, Segovia JJ, Martín MC, Villamañán MA (2012) World geothermal power production status: Energy, environmental and economic study of high enthalpy technologies. Energy 42(1): 10-18.

[3] Yari M (2010) Exergetic analysis of various types of geothermal power plants. Renew Energ 35(1): 112-121.

[4] Zhang X, He M, Zhang Y (2012) A review of research on the Kalina cycle. Renew Sust Energ Rev 16(7): 5309-5318.

[5] Bao J, Zhao L (2013) A review of working fluid and expander selections for organic Rankine cycle. Renew Sust Energ Rev 24: 325-342.

[6] Shengjun Z, Huaixin W, Tao G (2011)  Performance comparison and parametric optimization of subcritical Organic Rankine Cycle (ORC) and transcritical power cycle system for low-temperature geothermal power generation. Appl Energ 88(8): 2740-2754.

[7] Zare V (2015) A comparative exergoeconomic analysis of different ORC configurations for binary geothermal power plants. Energ Convers Manage 105: 127-138.

[8] Pasek AD, Soelaiman TF, Gunawan C (2011) Thermodynamics study of flash–binary cycle in geothermal power plant. Renew Sust Energ Rev 15(9): 5218-5223.

[9] Shokati N, Ranjbar F, Yari M‌ (2015) Comparative and parametric study of double flash and single flash/ORC combined cycles based on exergoeconomic criteria. Appl Therm Eng 91: 479-495.

[10] Shokati N, Ranjbar F, Yari M‌ (2015) Exergoeconomic analysis and optimization of basic, dual-pressure and dual-fluid ORCs and Kalina geothermal power plants: A comparative study. Renew Energ 83: 527-542.

[11] Budisulistyo D, Krumdieck S (2015)  Thermodynamic and economic analysis for the pre-feasibility study of a binary geothermal power plant. Energ Convers Manage 103: 639-649.

[12] Ates HK, Serpen U (2016) Power plant selection for medium to high enthalpy geothermal resources of Turkey. Energy 102: 287-301.

[13] Fallah M, Ghiasi RA, Mokarram NH (2018) A comprehensive comparison among different types of geothermal plants from exergy and thermoeconomic points of view. Therm Sci Eng Prog 5: 15-24.

[14] Ratlamwala T, Dincer I (2012) Comparative efficiency assessment of novel multi-flash integrated geothermal systems for power and hydrogen production. Appl Therm Eng 48: 359-366.

[15] Noorollahi Y, Shabbir MS, Siddiqi AF, Ilyashenko LK, Ahmadi E (2019) Review of two decade geothermal energy development in Iran, benefits, challenges, and future policy. Geothermics 77: 257-266.

[16] Jalilinasrabady S, Itoi R, Valdimarsson P, Saevarsdottir G, Fujii H (2012) Flash cycle optimization of Sabalan geothermal power plant employing exergy concept. Geothermics 43: 75-82.

[17] Bina SM, Jalilinasrabady S, Fujii H (2017) Thermo-economic evaluation of various bottoming ORCs for geothermal power plant, determination of optimum cycle for Sabalan power plant exhaust. Geothermics 70: 181-191.

[18] Aali A, Pourmahmoud N, Zare V (2017) Exergoeconomic analysis and multi-objective optimization of a novel combined flash-binary cycle for Sabalan geothermal power plant in Iran. Energ Convers Manage 143: 377-390.

[19] Abdolalipouradl M, Khalilarya Sh, Jafarmadar S (2018) Exergy analysis of a new proposal combined cycle from Sabalan geothermal source. Modares Mechanical Engineering 18: 11-22. (In Persian)

[20] Abdolalipouradl M, Khalilarya Sh, Jafarmadar S (2018) The Thermodynamic Analysis of a Novel Integrated Transcritical CO2 with Kalina 11 Cycles from Sabalan Geothermal Wells. Modares Mechanical Engineering 19: 335-346. (In Persian)

[21] Abdolalipouradl M, Khalilarya Sh, Jafarmadar S (2019) Exergoeconomic analysis of a novel integrated transcritical CO2 and Kalina 11 cycles from Sabalan geothermal power plant. Energ Convers Manage 195: 420-435.

 [22] Bejan A, Tsatsaronis G, Moran M (1996)  Thermal design and optimization. John Wiley & Sons.

 [23] Klein S, Alvarado F (2013) EES—Engineering Equation Solver. F-Chart Software. Vergion 4.496.

[24] Yari M, Mehr A, Zare V, Mahmoudi S, Rosen M (2015) Exergoeconomic comparison of TLC (trilateral Rankine cycle), ORC (organic Rankine