تحليل ترمواكونوميك توليد هم‏زمان آب و توان از طريق نمك ‏زدايي حرارتي در كنار چرخه تركيبي پس‏ فشاري

Thermo-Economic Evaluation of Water and Power Cogeneration Process through Thermal Desalination near a Back Pressure Combined Cycle

مقاله حاضر، مدل جامعي را براي شبيه‏سازي فرآيند توليد هم‏زمان آب‌شيرين و توان بر پايه نمك‏زدايي حرارتي بررسي مي‏كند. در بخش اول، به‌منظور راست‌آزمايي عملكرد مدل ارايه‌شده، نيروگاه توليد هم‏زمان الطويلاي امارات به كمك ترموفلكس 19، شبيه‌سازي ترموديناميكي شده و با شرايط واقعيِ درحال بهره‌برداري آن، مقايسه شده‌ است. درادامه، با درنظرداشتن كاستي‌هاي اين واحد و براساس واحد‌هاي استاندارد توليد توان در نيروگاه‌هاي كشور، يك چرخه تركيبي توليد هم‏زمان پيكربندي شده ‌است كه در آن، از بخار پس‌فشار خروجيِ توربين بخار منبع تامين انرژي واحد‌هاي نمك‌زاديي از نوع تبخيرِ ناگهاني يا تقطيرِ چند‌مرحله‌اي استفاده شده است. سيستم‌هاي پس‌فشاري در مقايسه با چگالشي، از نظر تاثير مقدار پس‌فشار خروجي روي عملكرد نيروگاه مقايسه شده‌اند. افزايش پس‌فشار از 6 تا40 بار، بازده الكتريكي واحد‌هاي توليد هم‏زمان را نسبت به واحد تك‌منظوره تا 20% كاهش و هزينه توليد برق را تا 67% افزايش مي‌دهد. درمقابل، منجر به ذخيره حدود 23% سوخت مي‌شود. مصرف برق واحد تبخيرِ ناگهاني بسيار زياد و در موقعيت‌هايِ توليدِ برابرِ آب، حدود 3/3 واحد تقطير چند‌مرحله‌اي است؛ بنابراين، هزينه توليد واحد تبخيرِ ناگهاني، 5/12% بيشتر از هزينه توليد تقريباً ثابتِ $.m-3 88/0 واحد تقطير چند‌مرحله‌اي است.

In this paper a comprehensive model is proposed to simulate combined cycle water and power process (CCWP) based on thermal desalination. In order to verify the performance of model, Al-Taweelah cogeneration plant in UAE is thermodynamically simulated by Thermoflex V.19 and the results are compared with actual operating conditions. Considering shortcomings of mentioned unit, a cogeneration combined cycle is configured based on conventional power generation units in Iran. In this configuration, thermal desalination units utilize exhausting steam from a back pressure turbine as energy source. Desalination processes which are investigated in present study include Multi-Stage Flash (MSF) and Multi-Effect Distillation (MED). Results show that increasing the backpressure from 6 to 40 bars decreases the electrical efficiency of cogeneration unit from up 20%, compared to a single-purpose one. It also leads to increment of power generation cost up to 67 %, but results in 23% of fuel saving. The electric power consumption of MSF unit is very high, about 3.3 times of that of MED. This fact implies that the production cost of MSF is 12.5% more than that of MED, which remains almost constant at 0.88 $.m-3 by changing the backpressure.