عنوان پایان‌نامه
تحلیل اگزرژی و اگزرژی اقتصادی سیکل بازیابی حرارتی کارخانه سیمان و بهینه سازی آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی سیستم های انرژی - انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1331;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70160
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- سعید روحانی سروستانی
- استاد راهنما
- علیرضا نورپور
- چکیده
- کارخانه سیمان در میان چند صنعت پر مصرف انرژی در جهان قرار دارد. تقریبا نیمی از انرژی ورودی به بخش تولید محصول کلینکر، اتلاف می شود. با در نظر گرفتن چالش های تامین انرژی جهانی و کنترل آلودگی های صنعتی، استفاده از سیستم های بازیابی حرارت اتلافی در این صنعت می تواند فواید زیست محیطی و اقتصادی مناسبی داشته باشد. در این تحقیق ضمن بررسی منابع اصلی قابل دستیابی اتلاف در صنعت سیمان، سیکل بازیابی حرارتی ترکیبی ارائه گردید که از ترکیب سیکل تبخیر ناگهانی بخار، مبدل حرارتی شبکه ای اطراف کوره، سیکل چیلر جذبی آب و آمونیاک و مبدل تولید آب گرم حاصل شده است. جهت دستیابی به بررسی دقیق تر و نتایج واقعی عمکردی سیستم، علاوه بر تحلیل های انرژی، از تحلیل اگزرژی پیشرفته استفاده گردید تا برهم کنش های ترمودینامیکی سیستم و مباحث اقتصادی در کنار هم دیده شوند و تجهیزات موجود در چرخه به صورت خاص مورد بررسی عملکردی قرار گیرند. سیکل پیشنهادی قابلیت تولید هم زمان انرژی الکتریسیته به میزان 45/6 مگاوات، بار سرمایشی به میزان 88/2 مگاوات و بار حرارتی به میزان 06/4 مگاوات را داراست. این سیکل نهایتا به کمک روش الگوریتم ژنتیک، متداول‌ترین روش از مجموعه مدل‌های بهینه سازی تکاملی به صورت تابع چند هدفه با اهداف بازدهی اگزرژی سیستم و هزینه برق تولیدی بهینه گردیده است. نقطه بهینه منتخب از مجموعه نقاط بهینه نمودار پارتو که از بهینه سازی چند هدفه حاصل شد، دارای 61/74% بازدهی اگزرژی و 8/61 % بازدهی انرژی است و هزینه برق تولیدی سیستم با توجه به قیمت های مرجع تجهیزات، $/s 77/0 محاسبه گردیده است.
- Abstract
- Cement factories are amongst the most energy consuming industries in the world. Almost a half input of energy is lost in clinker product, so considering the challenges of global energy supply and control of industrial pollutions, the waste heat recovery systems have invironmental and economic benefits. In this thesis, first a new three-source multi generation flash WHR cycle is presented. Ammonia-water absorber chiller part of the cycle generates cooling load from turbine exhaust fluid and the residual heat is utilized in a heating system. All exergy parameters are calculated and sensitivity analyses on important design variables are done. Exergoeconomic analysis is also done to determinate cost rate of the power. The common evolutionary-based method, genetic algorithm, is applied for multi-objective optimization. The results of a 4000 ton/day case study shows 6.45 MW power, 2.88 MW cooling and 4.06 MW heating are generated. One point of optimum pareto front has 61.8 % energy and 74.61 % exergy efficiency and 0.77 US$/s cost rate for generated power.
