ارزیابی آب‌شیرین‌کن تبخیری چند اثره (MED) برای نمک‌زدایی از پساب‌های نیروگاه بخار ایرانشهر با استفاده از حرارت اتلافی بلودان بویلرها

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی شیمی و مواد، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

10.22044/jsfm.2024.13667.3798

چکیده

پساب صنعتی، یکی از منابع مهم آلودگی‌ در فعالیت‌های صنعتی و از جمله نیروگاه‌های برق می‌باشد. با کنترل اصولی پساب های صنعتی، علاوه بر جلوگیری از اثرات سوء آن، در مصرف منابع محدود آبی نیز صرفه‌جویی می گردد. با توجه ‌به مصرف بالای انرژی سیستم‌های مختلف نمک‌زدایی برای تولید آب شیرین و همچنین تلفات حرارتی موجود در نیروگاه‌ها، می‌توان بخش عمده‌ای از پساب تولید شده در نیروگاه‌ها را به‌منظور استفاده مجدد در فرایندهایی که نیاز به آب دارند، شیرین‌سازی نمود. در این مطالعه شبیه سازی یک واحد نمک زدایی تبخیری چنداثره (MED) برای یک نیروگاه بخار در نرم افزار ترموفلو صورت می پذیرد که انرژی حرارتی مورد نیاز آن از بلودان بویلر نیروگاه تامین می گردد. آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای اساسی در شبیه‌سازی، به منظور انتخاب بهینه‌ترین مقادیر صورت گرفته است. در سناریو منتخب ارائه شده، با توجه به وجود 870 مترمکعب در روز پساب واحدهای مختلف نیروگاه بخار ایرانشهر، یک آب شیرین کن MED با 12 مرحله با قابلیت تولید 290 مترمکعب در روز آب شیرین پیشنهاد گردیده است. دبی بخار مصرفی 1/1 تن بر ساعت است که حدود یک هفتم بلودان بویلر نیروگاه می باشد، است. نرخ بهره خروجی سیستم پیشنهادی در واحد شبیه‌سازی شده برابر 2/10 و نسبت بازیابی در آن 33 % می‌باشد. هزینه سرمایه گذاری سیستم پیشنهادی برابر 3290 دلار به ازای تولید هر متر مکعب آب شیرین در روز می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1[   م. قلی نژاد, ع. کربلایی اکبری, ا. پورعلی, م. عمیدپور,(1392)“امکان سنجی فنی و تأثیر زیست محیطی بازیابی آب و حرارت از آب دورریز شده بویلرهای بازتاب حرارت سیکل‌های ترکیبی با به کارگیری یک سیستم بازیاب,” سومین کنفرانس بین­ المللی رویکردهای نوین در نگهداشت انرژی., تهران, https://civilica.com/doc/305440.
]2[ ن. شاله, (1397) “واکاوی مصرف آب نیروگاه های خراسان و راهکارهای بهبود,” پنجمین کنفرانس بین المللی فناوری و مدیریت انرژی با رویکرد پیوند انرژی، آب و محیط زیست. تهران, https://civilica.com/doc/855159.
]3[ س. شکیب, م. عمیدپور, ع. اسماعیلی, س. حسینی,  (1390)“تحلیل ترمودینامیکی کوپلینگ آب شیرین کن چند مرحله‌ای تبخیری با واحدهای گازی نیروگاه خلیج فارس جهت برآورد میزان تولید آب شیرین,” سومین کنفرانس ملی صنعت نیروگاه‌های حرارتی. تهران, https://civilica.com/doc/156287.
]4[ ه. کاظمی and م. شفیع پورمطلق, (1398)“طراحی سیستم تولید همزمان آب و برق در نیروگاه گازی بندرعباس, https://civilica.com/doc/933248.
[5]  H. B. Harandi, A. Asadi, M. Rahnama, Z.-G. Shen, and P.-C. Sui, (2021) “Modeling and multi-objective optimization of integrated MED–TVC desalination system and gas power plant for waste heat harvesting,” Comput. Chem. Eng., vol. 149, p. 107294,doi:https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2021.107294.
[6]  M. Abdi-Khanghah, B. Bazooyar, M. Gonbadi, and K. C.-W. Wu (2023)“Design and optimization of MED-TVC desalination plant using mathematical modeling coupled with response surface methodology,” J. Taiwan Inst. Chem. Eng., vol. 153, p.105187,doi:https://doi.org/10.1016/j.jtice.2023.105187.
]7[ ع. کربلایی اکبری, م. قلی نژاد, ا. پورعلی, م. عمیدپور,  (1392)“تحلیل ترمودینامیکی و زیست محیطی بازیابی حرارت و تولید آب شیرین از سیستم آب خنک کن یکبار گذر نیروگاه‌های حاشیه ی خلیج فارس,” سومین کنفرانس بین­ المللی رویکردهای نوین در نگهداشت انرژی. تهران, https://civilica.com/doc/305293.
[8]  A. Ahmadi, A. R. Noorpoor, A. R. Kani, and A. Saraei (2021)“Modeling and economic analysis of MED-TVC desalination with Allam power plant cycle in Kish Island,” Iran. J. Chem. Chem. Eng., vol. 40, no. 6, pp. 1882–1892.
[9]  A. Nazarzadehfard, A. Saraei, S. Jafari Mehrabadi, and H. Mohsenimonfared (2021) “Exergy and thermoeconomic analysis of the combined MED desalination system and the Allam power generation system,” Int. J. Energy Environ. Eng., vol. 12, no. 4, pp. 679–687, 2021, doi: 10.1007/s40095-021-00409-w.
[10] E. Tayyeban, M. Deymi-Dashtebayaz, and D. Dadpour (2022) “Multi objective optimization of MSF and MSF-TVC desalination systems with using the surplus low-pressure steam (an energy, exergy and economic analysis),” Comput. Chem. Eng., vol. 160, p. 107708, doi: https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.107708.
[11] S. Ghorbani, M. Deymi-Dashtebayaz, and E. Tayyeban (2023) “Parametric investigation and performance optimization of a MED-TVC desalination system based on 1-D ejector modeling,” Energy Convers. Manag., vol. 288, p. 117131, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117131.
[12] O. Pilevar, M. Nazari, M. Nazari, and S. K. Namaghi (2023) “An improved dynamic model of MED-TVC system by considering changes in ejector conditions,” Desalination, vol. 566, p. 116870,doi:https://doi.org/10.1016/j.desal.2023.116870.
[13] N. Mehtari, M. Kahani, and M. Zamen (2023) “Energy, environmental, and economic analysis of a new configuration multi-stage flash distillation unit coupled with steam power plant,” Case Stud. Therm. Eng., vol. 50, p. 103456, doi: https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.103456.
[14] G. Alonso, S. Vargas, E. del Valle, and R. Ramirez (2012) “Alternatives of seawater desalination using nuclear power,” Nucl. Eng. Des., vol. 245, pp. 39–48,doi:https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2012.01.018.
[15] M. H. Khoshgoftar Manesh, S. Kabiri, M. Yazdi, and F. Petrakopoulou (2020) “Thermodynamic evaluation of a combined-cycle power plant with MSF and MED desalination,” J. Water Reuse Desalin., vol. 10, no. 2, pp. 146–157, doi: 10.2166/wrd.2020.025.
[16] M. A. Sharaf, A. S. Nafey, and L. García-Rodríguez (2011) “Exergy and thermo-economic analyses of a combined solar organic cycle with multi effect distillation (MED) desalination process,” Desalination, vol. 272, no. 1–3, pp. 135–147, doi: 10.1016/J.DESAL.2011.01.006.
[17] S. Casimiro, J. Cardoso, D.-C. Alarcón-Padilla, C. Turchi, C. Ioakimidis, and J. F. Mendes (2014) “Modeling Multi Effect Distillation Powered by CSP in TRNSYS,” Energy Procedia, vol. 49, pp. 2241–2250,doi:https://doi.org/10.1016/j.egypro.03.237.
[18] J. Wellmann, K. Neuhäuser, F. Behrendt, and M. Lehmann (2015) “Modeling an innovative low-temperature desalination system with integrated cogeneration in a concentrating solar power plant,” Desalin. Water Treat., vol. 55, no. 12, pp. 3163–3171, doi: 10.1080/19443994.2014.940212.
[19] K. M. Bataineh (2016) “Multi-effect desalination plant combined with thermal compressor driven by steam generated by solar energy,” Desalination, vol. 385, pp. 39–52, doi: 10.1016/j.desal.2016.02.011.
 
[20] M. Al-Addous, M. Jaradat, M. Bdour, Z. Dalala, and J. Wellmann (2020) “Combined concentrated solar power plant with low-temperature multi-effect distillation,” Energy Explor. Exploit., vol. 38, no. 5, pp. 1831–1853, doi: 10.1177/0144598720913070.
[21] A. Khouya (2022) “Performance evaluation of a MED-MVC desalination plant driven by a concentrated photovoltaic thermal system and an organic Rankine cycle,” Energy Convers. Manag., vol. 274, p. 116428, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.116428.
[22] I. S. Al-Mutaz and I. Wazeer (2014) “Development of a steady-state mathematical model for MEE-TVC desalination plants,” Desalination, vol. 351, pp. 9–18, doi: https://doi.org/10.1016/j.desal.2014.07.018.
[23] M. A. Lange, “3.11 - Renewable Energy and Water Resources,” R. A. B. T.-C. V. Pielke, Ed. Oxford: Academic Press, 2013, pp. 149–166.
[24] G. Kosmadakis, M. Papapetrou, B. Ortega-Delgado, A. Cipollina, and D.-C. Alarcón-Padilla (2018) “Correlations for estimating the specific capital cost of multi-effect distillation plants considering the main design trends and operating conditions,” Desalination, vol. 447, pp. 74–83, doi: https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.09.011.