3
1-2-2 چرخههای بالایی و پایینی در سیکل تركیبی
3
1-2-3 بررسی بیشتر نیروگاههای سیکل ترکیبی توربینگاز / توربین بخار
4
1-2-4 طبقه بندی بویلرهای بازیاب
5
1-2-5 طبقه بندی انواع بویلرها بر اساس چگونگی گردش سیال عامل
6
1-2-5-1 سیستم گردش طبیعی
6
1-2-5-2 سیستم گردش اجباری
6
1-2-5-3 بویلرهای یکبار گذر (فوق بحرانی)(Once Through Boiler):
6
1-2-6 طبقه بندی بویلرهای سیکل ترکیبی بر اساس سیستم آتش زایی
7
1-2-6-1 بویلر بازیاب حرارت بدون احتراق اضافی
7
1-2-6-2 بویلرهای بازیاب حرارت با احتراق اضافی
8
1-2-6-2-1 بویلرهای با مشعل اضافی محدود شده
9
1-2-6-2-2 استفاده از توربین گاز جهت پیش گرم کردن هوای دم بویلر
9
1-2-6-2-3 بویلرهای با حداکثر احتراق اضافی
9
1-2-7 طبقه بندی بویلرهای بازیاب حرارت بر اساس سطوح فشار بخار
9
1-2-7-1 بویلرهای بازیاب حرارت تک فشاره
10
1-2-7-2 بویلرهای بازیاب حرارت چند فشاره
11
1-2-8 تأثیر پذیری كارایی سیكل تركیبی از شرایط كاری
13
1-2-8-1 تأثیر دمای هوای محیط بر قدرت و راندمان سیكل تركیبی
13
1-2-8-2 تأثیر بار توربین گاز بر راندمان سیكل تركیبی
13
1-2-8-3 تأثیر فشار بخار بر راندمان سیكل تركیبی
13
1-2-9 مزایا و معایب سیكلهای تركیبی
13
1-2-10 راندمان كلی نیروگاههای سیكل تركیبی
15
1-3 کلیات شیرین سازی آب
16
1-3-1 تعریف نمكزدایی
16
1-3-2 روشهای آب شیرین كنی
16
1-3-2-1 تقطیر چند مرحلهای (MED)
17
1-3-2-2 اسمز معكوس (RO)
17
1-3-2-3 متراكم سازی مكانیكی بخار آب (MVC)
18
1-3-2-4 تبخیر ناگهانی چند مرحلهای (MSF)
18
1-3-2-5 تقطیر چند مرحله ای چگالش- گرمایی بخار(MED-TVC)
19
1-3-3 ارزیابی معیارها
19
1-3-3-1 مقدار انرژی مورد نیاز
19
1-3-3-2 هزینه تولید
20
1-3-3-3 محیط زیست
20
1-3-3-4 كدورت آب تولیدی
20
1-3-3-5 نگهداری
20
1-3-4 مبدل نمک زدای حرارتی چند مرحلهای MED-TVC
20
1-3-4-1 آرایش تغذیه پیشرو
21
1-3-4-2 آرایش تغذیه موازی
22
1-3-4-3 آرایش تغذیه موازی – متقاطع
23
فصل2:روابط مربوط به بویلرهای بازیاب و آب شیرینکن هایMED-TVCو تشریح الگوریتم ژنتیک
25
2-1 مقدمه
26
2-2 روابط مهم در طراحی بویلرهای بازیاب حرارت
26
2-2-1 پارامترهای مهم در طراحی بویلر بازیاب حرارت
27
2-2-1-1 اختلاف دمای نهایی
27
2-2-1-2 نقطهی پینچ
27
2-2-1-3 نقطهی نزدیکی
28
2-2-2 استخراج روابط سیكل تك فشاره
29
2-2-3 استخراج روابط سیكل دو فشاره در آرایش مرسوم مبدلهای حرارتی
30
2-2-4 سیکل ترکیبی سه فشار ساده
31
2-2-4-1 استخراج روابط
32
2-2-4-2 رابطة كار پمپ ها
33
2-2-4-3 دبی جرمی بخار
33
2-2-4-4 تلفات سرعت در خروجی توربین
35
2-3 روابط مربوط به نمکزدای چندمرحلهای حرارتی
35
2-3-1 معادلات تعادل هر افکت
36
2-3-2 معادلات تعادل کوندانسور
38
2-3-3 بررسی ضرایب انتقال حرارت
39
2-3-4 طراحی ترموکمپرسور (کمپرسور حرارتی بخار)
44
2-4 روابط ترمودینامیكی استفاده شده برای آب ، بخار و محصولات حاصل از احتراق
47
2-4-1 روابط ترمودینامیكی استفاده شده برای آب ، بخار
47
2-4-2 روابط ترمودینامیكی استفاده شده برای مخلوط دود ورودی به بویلر بازیاب حرارت
49
2-5 الگوریتم ژنتیک
49
2-5-1 مفاهیم الگوریتم ژنتیک
50
2-5-2 الگوریتم ژنتیكی ساده
52
2-5-3 عملگرهای انتخاب، برش و جهش
53
فصل 3:روابط اگزرژواکونومیک و هزینهی تجهیزات در نیروگاه های چند منظوره تولید همزمان توان و آب شیرین
56
3-1 مقدمه
57
3-2 تحلیل اگزرژی
58
3-2-1 اجزای اگزرژی
58
3-2-2 بالانس اگزرژی و تخریب اگزرژی
62
3-2-2-1 بالانس اگزرژی در یك سیستم بسته
62
3-2-2-2 بالانس اگزرژی برای حجم كنترل
63
3-2-2-3 تخریب اگزرژی
64
3-2-3 متغیرهای اگزرژتیك
67
3-3 تحلیل اقتصادی
68
3-3-1 تخمین هزینهی سرمایه گذاری
68
3-3-2 محاسبه نیازهای درآمدی
70
3-3-3 هزینههای همسطح شده
70
3-3-4 تحلیل حساسیّت
72
3-4 تحلیل ترمواكونومیك
72
3-4-1 هزینه گذاری اگزرژی
73
3-4-2 بالانس هزینه
73
3-4-3 معادلات كمكی تعیین هزینه
74
3-5 ارزیابی ترمواكونومیكی
78
3-5-1 متغیرهای ترمواكونومیكی
78
3-5-2 ارزیابی طراحی
81
3-6 تحلیل اقتصادی و محیطی
82
3-6-1 هزینههای سرمایه گذاری سالیانه
82
3-6-2 محاسبه بازگشت سرمایه و درآمد کل
83
3-7 تشریح روشTOPSIS در یافتن نزدیک ترین حل در معادلاتچند معیاره
84
فصل 4:بهینهسازی چند منظوره ترمودینامیکی، اگزرژتیک، اگزرژواکونومیک، بهینه سازی درآمدی و بازگشت سرمایه و هزینه های کلی سالانه در نیروگاه سیکل ترکیبی نکا
87
4-1 مقدمه
88
4-2 سیکل نیروگاه نکا
89
4-3 پارامترهای طراحی در الگوریتم GA تشریح روابط ریاضی مورد استفاده در سیکل
92
4-3-1 تشریح سیکل بخار مورد استفاده و معرفی پارامترهای طراحی استفاده شده در الگوریتم ژنتیک
92
4-3-1-1 تشریح سیکل بخار تحلیل شده
92
4-3-1-2 پارامترهای مرجع در مدلسازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک
93
4-3-2 معادلات محاسبه دبی بخار، اگزرژی، کار توربین و آب شیرین تولیدی در سیکل نکا
95
4-4 مقادیر بهینه به دست آمده و نتایج حاصل از تحلیل حساسیت پارامترهای طراحی و هزینه
97
4-4-1 نتایج حاصل از بهینه سازی به در حالت های تک هدفه و چند معیاره
97
4-4-2 بررسی نتایج حاصل از تغییر TBT
98
4-4-3 بررسی نتایج حاصل از تغییرات فشار بخار پشت توربین
102
4-4-4 بررسی نتایج حاصل از تغییر سوخت ورودی به مشعل کانالی
107
4-4-5 بررسی نتایج حاصل از تغییر تعداد افکت های MED_TVC
111
4-4-6 بررسی نتایج حاصل از تغییر فشار بخش فشار بالا
113
4-4-7 بررسی نتایج حاصل از تغییر فشار بخش فشار پایین
118
4-4-8 بررسی نتایج حاصل از تغییر دبی جرمی بخار خروجی از بخش فشار ضعیف جهت استفاده در آبشیرینکن
122
فصل5 نتیجه گیری و پیشنهادات
126
5-1 بررسی نتایج
127
5-2 ارائه پیشنهادات
128
مراجع و مؤاخذ
129
پیوست 1
130
پیوست 2
136
فهرست اشکال
شكل1-1: شماتیك سیكل تركیبی | 4 |
شكل1-2: سیكل برایتون با بازیافت حرارت خروجی از توربین با استفاده از بازگرمكن | 4 |
شكل1-3: طبقه بندی بویلرهای بازیاب حرارت | 5 |
شكل1-4: بویلر بازیاب حرارت با انواع سیستم گردش آب a) گردش طبیعی b)گردش اجباری c) یك بار گذر | 6 |
شكل 1-5: شمای حرارتی یك نیروگاه سیكل تركیبی بدون مشعل | 8 |
شکل 1-6: نمونهای از شمای حرارتی نیروگاههای سیکل ترکیبی با مشعل | 8 |
شكل1-7:شماتیك بویلر بازیاب تك فشاره در حضور هوازدا | 10 |
شكل1-8: پرفیل دمایی بویلر بازیاب تك فشاره در حضور هوازدا | 10 |
شكل 1-9: تأثیر فشار بخار زنده بر انرژی مصرفی و تلفات اگزرژی كلی | 11 |
شكل 1-10: شماتیك سیكل دوفشاره همراه با هوازدا تغذیهی مستقل | 12 |
شكل1-11: پرفیل دمایی سیكل دو فشاره همراه با هوازدا | 12 |
شكل1-12: شماتیك سیكل سه فشاره در حضور هوازدا | 12 |
شكل1-13: پرفیل دمایی سیكل سه فشاره در حضور هوازدا | 12 |
شكل 1-14: شمای یك نیروگاه سیكل تركیبی در حالت سری واحدها | 15 |
شکل 1-15 : شماتیک یک واحد MED | 17 |
شکل 1-16: شماتیک نحوه عملکرد غشای یک واحد RO | 18 |
شکل 1-17: شماتیک یک واحد MSF | 18 |
شکل 1-18: شماتیک یک واحد MED-TVC | 21 |
شکل 1-19: شماتیک یک واحد آب شیرینکن MED-TVC پیشرو (MED-TVC-F) | 22 |
شکل 1-20: شماتیک یک واحد آب شیرینکن MED-TVC موازی (MED-TVC-P) | 23 |
شکل 1-21: شماتیک یک واحد آب شیرینکن MED-TVC موازی – متقاطع (MED-TVC-PC) | 24 |
شكل2-1: شماتیك سیكل تركیبی تك فشاره در حضور هوازدا و بازگرمكن | 29 |
شكل 2-2: نمودار T-S برای سیكل تك فشاره در حضور هوازدا و بازگرمكن | 29 |
شكل 2-3: شماتیك سیكل دو فشاره همراه با هوازدا و بازگرمكن | 30 |
شكل 2-4: نمودار T-S سیكل دوفشاره همراه با هوازدا و بازگرمكن | 30 |
شكل2-5: نمودار T-S سیکل ترکیبی سه فشار ساده | 32 |
شكل 2-6: آرایش ساده بویلر بازیاب حرارت سه فشار ساده با آرایش مرسوم مبدلهای حرارتی | 33 |
شكل 2-7: پروفیل دمایی برای بویلر بازیاب حرارت سه فشار ساده با آرایش مرسوم مبدلهای حرارتی | 33 |
شکل 2- 8 : متغیرهای اواپراتور و محفظهی فلش افکت i ام ]4[ | 36 |
شكل 2-9: نمودار ناحیه بندی برای معادلات حاكم در روش IAPWS-IF97 | 48 |
شکل 2-10: دیاگرام بلوکی الگوریتم ژنتیکی ساده | 52 |
شکل 2-11: انتخاب با چرخ رولتی با قطاعهای متناسب با تابع معیار هر کروموزوم | 54 |
شکل 2-12: عملگر برش ساده با جابجایی ژنهای والدین، فرزندانی جدید میسازد | 55 |
شکل 2-13: عملگر جهش با تغییر یک ژن نقطهای دیگر در فضای جستجو تولید میکند | 55 |
شکل 3-1 : وسیلهای برای ارزیابی اگزرژی شیمیایی یک سوخت [19] | 61 |
شکل 3-2: پروفیل دما و دمای متوسط ترمودینامیكی برای دو جریان كه از یك مبدل حرارتی آدیاباتیك در فشار ثابت عبور میكنند | 64 |
شکل 3-3: شماتیک یک جز از سیستم برای نمایش بالانس هزینه | 74 |
شکل 3-4: شماتیک دستگاه تولید بخار شامل درام | 75 |
شکل 3-5: شماتیک دستگاه تولید بخار | 76 |
شکل 3-6: شماتیک دستگاه كمپرسور با استخراج هوای خنك كننده | 76 |
شکل 3-7: شماتیک دستگاه هوازدا | 76 |
شکل 3-8: شماتیک محفظهی احتراق | 77 |
شکل 3-9: شماتیک مبدل حرارتی | 77 |
شکل 3-10: شماتیک توربین آدیاباتیک | 77 |
شکل 3-11: ارتباط بین هزینهی سرمایه گذاری و تخریب اگزرژی (یا راندمان اگزرژتیک) برای جز K ام یک سیستم حرارتی | 80 |
شکل 3-12 : چارت روابط محاسبهی هزینهها در سیکل ترکیبی | 83 |
شکل 4-1 : نمودار جریان فرآیند نیروگاه سیکل ترکیبی نکا | 89 |
شکل 4-2: شماتیک سیکل بخار مورد بررسی در تحلیل انجام شده | 92 |
شکل 4-3: تغییرات آب شیرین تولیدی با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC | 99 |
شکل 4-4: تغییرات GOR با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC | 99 |
شکل 4-5: تغییرات هزینه تولید آب شیرین با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC | 99 |
شکل 4-6: تغییرات هزینهی تولید توان با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC | 99 |
شکل 4-7: تغییرات تخریب اگزرژی در اجزاء مختلف سیکل تولید همزمان با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC | 100 |
شکل 4-8: تغییرات تخریب اگزرژی کل مختلف سیکل تولید همزمان با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC | 101 |
شکل 4-9: تغییرات تخریب اگزرژی سسیستمآب شیرین کنبا تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC | 101 |
شکل 4-10: تغییرات بازگشت سرمایه با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC | 102 |
شکل 4-11: تغییرات درآمد کل با تغییر دمای مرحلهی اول MED-TVC | 102 |
شکل 4-12: تغییرات توان تولیدی به ازای تغییر در فشار پشت توربین | 103 |
شکل 4-13: تغییرات آب شیرینتولیدی تولیدی به ازای تغییر در فشار پشت توربین | 103 |
شکل 4-14: تغییرات نسبت بهره به ازای تغییر در فشار پشت توربین | 103 |
شکل 4-15: تغییرات هزینهی آب شیرین تولید به ازای تغییر در فشار پشت توربین | 104 |
شکل 4-16: تغییرات هزینهی تولید توان به ازای تغییر در فشار پشت توربین | 104 |
شکل 4-17: تغییرات درآمد به ازای تغییر در فشار پشت توربین | 105 |
شکل 4-18: بازگشت سرمایه به ازای تغییر در فشار پشت توربین | 105 |
شکل 4-19: تخریب اگزرژی در اجزائ سیکل بخار به ازای تغییر در فشار پشت توربین | 106 |
شکل 4-20: تخریب اگزرژی توربین بخار به ازای تغییر در فشار پشت توربین | 106 |
شکل 4-21: آب شیرین تولیدی به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی | 107 |
شکل 4-22: تغییرات نسبت بهره به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی | 107 |
شکل 4-23: توان تولیدی به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی | 108 |
شکل 4-24: درآمد کل به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی | 108 |
شکل 4-25: دورهی بازگشت سرمایه به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی | 109 |
شکل 4-26: هزینهی آب شیرین تولیدی به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی | 110 |
شکل 4-27: هزینهی توان تولیدی به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی | 110 |
شکل 4-28: تخریب اگزرژی تجهیزات سیکل به ازای افزایش سوخت ورودی به مشعل کانالی | 111 |
شکل 4-29: تخریب اگزرژی به ازای افزایش تعداد مراحل موجود در آب شیرینکن MED-TVC | 111 |
شکل 4-30: تغییرات نسبت بهره به ازای افزایش تعداد مراحل موجود در آب شیرینکن MED-TVC | 112 |
شکل 4-31: هزینهی آب شیرین تولیدی به ازای تعداد مراحل آب شیرین کن MED-TVC | 113 |
شکل 4-32: بازگشت سرمایه به ازای تعداد مراحل آب شیرین کن MED-TVC | 113 |
شکل 4-33: تغییرات دبی جرمی بخار بخش فشار بالا به ازای تغییر در فشار این بخش | 114 |
شکل 4-34: تغییرات دبی جرمی بخار بخش فشار ضعیف به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا | 114 |
شکل 4-35: تغییرات دبی جرمی بخار مبدل بخار مستقل به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا | 115 |
شکل 4-36: تغییرات دبی جرمی بخار محرک آبشیرینکن MED-TVC به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا | 115 |
شکل 4-37: تغییرات نسبت بهره در آبشیرینکن MED-TVC به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا | 115 |
شکل 4-38: تغییرات توان تولیدی در توربین بخار به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا | 115 |
شکل 4-39: تغییرات درآمد کل به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا | 116 |
شکل 4-40: تغییرات هزینهی تولید آب شیرین در MED-TVC به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا | 116 |
شکل 4-41: تغییرات هزینهی تولید توان در توربین بخار به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا | 117 |
شکل 4-42: تخریب اگزرژی در اجراء سیکل به ازای تغییر در فشار بخش فشار بالا | 117 |
شکل 4-43: دبی جرمی تولیدی بخش کم فشار به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف | 118 |
شکل 4-44: توان تولیدی در توربین بخار به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف | 118 |
شکل 4-45: تغییرات نسبت GOR به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف | 119 |
شکل 4-46: تغییرات آب شیرین تولیدی به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف | 119 |
شکل 4-47: تغییرات درآمد به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف | 120 |
شکل 4-48: تغییرات بازگشت سرمایه به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف | 120 |
شکل 4-49: تغییرات هزینهی تولید آب شیرین به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف | 120 |
شکل 4-50: تغییرات هزینهی تولید توان به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف | 120 |
شکل 4-51: تغییرات تخریب اگزرژی کل به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف | 121 |
شکل 4-52: تغییرات تخریب اگزرژی در اجزاء سیکل به ازای تغییر در فشار بخش فشار ضعیف | 122 |
شکل 4-53: تغییرات آب شیرین تولیدی به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف | 123 |
شکل 4-54: تغییرات GOR به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف | 123 |
شکل 4-55: تغییرات درآمد کل به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف | 123 |
شکل 4-56: تغییرات ROI به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف | 123 |
شکل 4-57: تغییرات هزینهی تولید توان به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف | 124 |
شکل 4-58: تغییرات هزینهی تولید آب شیرین به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف | 124 |
شکل 4-59: تغییرات هزینههای سالیانه به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف | 125 |
شکل 4-60: تغییرات تخریب اگزرژی در اجزا سیکل به ازای تغییر در میزان بخار خروجی از درام بخش فشار ضعیف | 125 |
فهرست جداول
عنوان جدول | صفحه |
جدول 1-1: بازه ی فشار و دمای استفاده از انواع آب شیرینکنها | 19 |
جدول2-1: مقادیر نقطهی پینچ برحسب دمای گازهای خروجی از بویلر بازیاب حرارت | 28 |
جدول2-2: مقادیر نقطهی نزدیکی برحسب دمای گازهای خروجی از بویلر بازیاب حرارت | 29 |
جدول 2-3 مقادیر خطا در محاسبات آنتروپی دود | 49 |
جدول 3-1: نرخ اگزرژی جریانهای سوخت و محصول برای محاسبهی راندمان اگزرژتیک تجهیزات فرآیندی در شرایط عملکرد پایدار | 67 |
جدول 3-2: محاسبهی هزینهی نصب و خرید تجهیزات سیکل ترکیبی | 83 |
جدول 4-1: آنالیز سوخت ورودی به توربین گازی و مشعل کانالی | 90 |
جدول 4-2: آنالیز در صد مولی هوای محیط | 90 |
جدول 4-3: آنالیز دود خروجی از توربین گازی | 90 |
جدول 4-4: آنالیز دود خروجی از مشعل کانالی | 90 |
جدول 4-5: خواص ترمودینامیکی بخار در مقاطع مختلف بویلر بازیاب حرارت در دوحالت دارای مشعل کانالی و در حالت بدون حضور مشعل کانالی | 91 |
جدول 4-6: خواص ترمودینامیکی دود در مقاطع مختلف بویلر بازیاب حرارت در دوحالت دارای مشعل کانالی و در حالت بدون حضور مشعل کانالی | 91 |
جدول4-7: پارامترهای طراحی موجود در سیکل تولید همزمان توان و آب شیرین | 93 |
جدول 4-8: نتایج حاصل از بهینه سازی با اهداف مختلفبه دست آمده از الگوریتم ژنتیک | 97 |
فهرست علائم
ی نوشتهها
[چهارشنبه 1399-10-17] [ 07:33:00 ق.ظ ]
|