مدل‌سازی و تحلیل سایت جامع تولید همزمان حرارت و توان از دیدگاه اگزرژواکونومیک در یک مورد مطالعاتی صد مگاواتی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تاکستان، تاکستان

2 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تاکستان، تاکستان

چکیده

در این مقاله، مدلسازی و تحلیل چیدمان تجهیزات از دیدگاه اگزرژواکونومیک برای تأمین نیاز حرارت و توان سایت جامع تعیین می‌گردد. با استفاده از یک مدل اصلاحی به‌عنوان یک روش هدف‌گذاری جدید تولید همزمان که مدل تکرارشونده پایین به بالا است، پتانسیل تولید همزمان حرارت و توان برای طراحی سیستم یوتیلیتی سایت جامع تخمین زده‌شده و متناسب با آن، دمای مافوق گرم سطوح بخار، توان تولیدی توربین‌های بخار بین سطوح، دبی بخار عبوری از توربین‌ها، میزان بار حرارتی دیگ بخار و دبی سوخت موردنیاز دیگ بخار محاسبه می‌شود. در ابتدا سناریوهای مختلفی از چیدمان توربین‌های بخار ارائه می‌گردد که از دیدگاه اگزرژواکونومیک، مورد بررسی قرار می‌گیرد. در طرح‌های پیشنهادی برای تولید توان اضافی در مورد مطالعاتی نیز، سامانه توربین گاز نسبت به طرح توربین کندانسی دارای بازدهی اگزرژی بالا و تخریب اگزرژی پایین و مجموع هزینه نرخ سرمایه‌گذاری و هزینه نرخ تخریب اگزرژی پایینی بود. ازاین‌رو، سناریوی منتخب چیدمان توربین‌های بخار فشار برگشتی در کنار سامانه توربین گازی به‌عنوان چیدمان بهینه سامانه تولید همزمان حرارت و توان در سایت جامع از دیدگاه اگزرژواکونومیک برای این مورد مطالعاتی معرفی شدند.

کلیدواژه‌ها


[1] Dhole VR, Linnhoff B (1993) Total site targets for fuel, co-generation, emissions, and cooling. Comput Chem Eng 17: 101-109.
[2] Raissi K (1994) Total site integration. PhD Thesis, Department of Mechanical Engineering, University of Manchester, Manchester UK.
[3] Smith R (2005) Chemical process: Design and integration. John Wiley & Sons, West Sussex.
[4] Klemeš J, Dhole VR, Raissi K, Perry SJ, Puigjaner L (1997) Targeting and design methodology for reduction of fuel, power and CO2 on total sites. Appl Therm Eng 17(8-10): 993-1003.
[5] Wang R, Wu DW (2006) Combined cooling, heating and power. PECS 32(5-6): 459-495.  
[6] Manesh MK, Abadi SK, Amidpour M, Hamedi MH (2013) A new targeting method for estimation of cogeneration potential and total annualized cost in process industries, Chem Eng Res Des 91(6): 1039-1049.  
[7] Manesh MK, Navid P, Baghestani M, Abadi SK, Rosen MA, Blanco AM, Amidpour M (2014) Exergoeconomic and exergoenvironmental evaluation of the coupling of a gas fired steam power plant with a total site utility system. Energy Convers Manag 77: 469-483.
[8] Manesh MK, Amidpour M, Abadi SK, Hamedi MH (2013) A new cogeneration targeting procedure for total site utility system. Appl Therm Eng 54(1): 272-280.
[9] Ghazi M, Amidpour M, Abbaspour M, Farzaneh H (2015) Developing of constructal theory concept to the total site cogeneration heat and power retrofit. Int J Exergy 17(2): 171-191.
[10] Ren XY, Jia XX, Varbanov PS, Klemeš J )2018( Targeting the cogeneration potential for Total Site utility systems. J Clean Prod 170: 625-635.
[11] Walmsley TG, Varbanova PS, Philipp M, Klemeš J )2018(  Total site utility systems structural design considering electricity price fluctuations. Comput. Aided Chem Eng 44: 1159-1164.
[12] Ghannadzadeh A, Perry S, Smith R (2012) Cogeneration targeting for site utility systems. Appl Therm Eng 43: 60-66.
[13] Ahmadi P, Dincer I, Rosen MA (2011) Exergy, exergoeconomic and environmental analyses and evolutionary algorithm based multi-objective optimization of combined cycle power plants. Energy 36(10): 5886-5898.
[14] Shokri Y, Ghazi M, Nikiyan M (2021) Modeling and analysis of total site cogeneration of  heat and power from an exergoeconomic approach in a 4 MW case study. IJMEP 22(4): 131-153.
[15] Çolpan CÖ )2005( Exergy analysis of combined cycle cogeneration systems. M.Sc.Thesis, Middle East Technical University, Turkey.
[16] Balli O, Aras H, Hepbasli A )2007( Exergetic performance evaluation of a combined heat and power (CHP) system in turkey. Int J Energy Res 31: 849-866.
[17] Ameri M, Ahmadi P, Hamidi A  (2009) Energy, exergy and exergoeconomic analysis of a steam power plant: A case study. Int J Energy Res 33: 499-512.
[18] Khoshgoftar Manesh  MH, Navid P, Baghestani M, Abadi SK,  Rosen MA, Blanco AM, Amidpour M (2014) Exergoeconomic and exergoenvironmental evaluation of the coupling of a gas fired steam power plant with a total site utility system. Energy Convers Manag 77: 469-483.
[19] Valencia Ochoa G, Piero Rojas J, Duarte Forero  J (2020) Advance exergo-economic analysis of a waste heat recovery system using orc for a bottoming natural gas engine. Energies 13(1): 267.
[20] Bejan A, Tsatsaronis G (1996) Thermal design and optimization. John Wiley & Sons, New York.
[21] Mitrović DM, Stojanović BV, Janevski JN, Ignjatović MG, Vučković GD (2018) Exergy and exergoeconomic analysis of a steam boiler. Therm Sci 22(5): 1601-1612.  
[22] Shamsi S, Omidkhah MR (2012) Optimization of steam pressure levels in a total site using a thermoeconomic method. Energies 5(3): 702-717.  
[23] Marles OA (2005) Design and optimization of flexible utility system.  PhD Thesis,  Department of Mechanical Engineering,University of Manchester, Manchester UK.