Thermodynamic and Exergy Analysis of a Combined Power and Desalination Plant

آناليز ترموديناميك و اگزرژي سيستم توليد هم زمان توان و آب ‌شيرين

ايران، كشوري با اقليم خشك و بياباني است كه همواره با معضل تامين آب شيرين مواجه است؛ همچنين دومين كشوري است كه منابع عظيم نفت و گاز را در جهان دارد. اين مزيت نسبي، باعث افزايش تعداد نيروگاه هاي حرارتي در كشور شده است. دسترسي به منابع عظيم آب شور خليج فارس در جنوب و نيز درياي خزر در شمال، ضرورت تامين آب شيرين و افزايش بهره وري نيروگاه‌ها را از طريق كوپلينگ با آب شيرين كن هاي حرارتي فراهم مي‌آورد. نگارندگان اين پژوهش، اقدام به مدل سازي ترموديناميكي آب شيرين كن چندمرحله‌اي تبخير ناگهاني در حالت بازيافت حرارت با توربين گازي نموده و پس از آن، جهت بررسي نتايج، اگزرژتيك سيكل توليد هم زمان توان و آب شيرين را تحليل كرده و در انتها نمودارهايي جهت بررسي عوامل موثر بر توليد توان و آب شيرين ارايه نموده اند. نتايج نشان مي دهد با افزايش تعداد مراحل آب‌شيرين‌كن، نسبت عملكرد و بازده اگزرژي، به طور محسوسي افزايش مي يابد. همچنين حساسيت برخي پارامترهاي مهم همچون نسبت فشار كمپرسور و يا فشار كاركرد مولد بازيافت حرارتي توليد بخار بر عملكرد سيستم توليد هم زمان سنجيده شده است.

Making potable water through desalination plants is a very important process in Iran where clean water is highly required. On the other hand, large amount of fossil fuel sources leads to the development of gas turbine power plants all over the country. Furthermore, Persian Gulf in the south and Caspian Sea in the north could be the main sources for supplying potable water in water scarcity areas, especially in the south. Dual-purpose plants are the ones that supply heat for a thermal desalination unit and produce electricity for distribution to the electrical grid. In this paper a gas turbine power plant was combined with a multi stage flash desalination system. Then, energy and exergy analysis for desalination plant, power generation cycle, heat recovery steam generator (HRSG), and combined power and water cycle were developed. Results showed that by increasing the number of desalination effect, performance ratio, exergetic efficiency, and specific heat transfer area steadily increase. Additionally, the sensitivity analysis showed the relationship between the parameters that are not known precisely or difficult to foresee such as steam pressure of HRSG and compression ratio on the performance parameters of dual purpose plant.