۱-۳-۲-۳ متراکم سازی مکانیکی بخار آب (MVC)
این روش نمکزدایی یکی از روشهای تک مرحله ای آب شیرینکنی گرمایی- مکانیکی میباشد. در این روش، آبشور مقداری گرما داده می شود سپس بر روی لولههای سلول اسپری شده و مقداری از آن تبخیر می شود. بخار حاصل بوسیلهی لولههای مکش از سلول تخلیه شده و جهت متراکم سازی وارد کمپرسور می شود.
۱-۳-۲-۴ تبخیر ناگهانی چند مرحله ای (MSF)
شکل ۱-۱۷: شماتیک یک واحد MSF
این روش نمکزدایی یکی از روشهای گرمایی است که شامل مراحل تقطیر و میعان میباشد. در مرحله گرم کردن، بخار موجود با دادن گرمای خود به آب شور میعان مییابد سپس آب دریای گرم شده وارد مرحله اول می شود (که دارای فشار پایین است). ورود ناگهانی آب داغ به اتاقکی با فشار کم، باعث جوشیدن بسیار سریع آن می شود. این فرایند چندین مرحله ادامه می یابد و نهایتاً بخار ایجاد شده متراکم و به آب تبدیل می شود.
۱-۳-۲-۵ تقطیر چند مرحله ای چگالش- گرمایی بخار(MED-TVC)
این روش بر اساس تبخیر و میعان آب دریا در خلاء که در درون سلولها گنجانده شده، طراحی گردیده است. آب دریا بر غشای نازک لولههایی که در سلول نصب شده است اسپری می شود و به وسیله گرمای حاصل از جریان بخار آب درون لولهها تبخیر میگردد. نهایتاً بخشی از بخار آب تولید شده در مرحله ی آخر بعد از اختلاط با بخار انگیخته به لوله مرحله ی اول باز میگردد و بخش دیگر وارد کندانسور شده و به آب تبدیل می شود.
جدول ۱-۱: بازهی فشار و دمای استفاده از انواع آب شیرینکنها
۱-۳-۳ ارزیابی معیارها
۱-۳-۳-۱ مقدار انرژی مورد نیاز
بدیهی است در پروژه هایی مانند آب شیرینکنی که نیاز بسیار بالایی به انرژی دارند باید میزان انرژی مورد نیاز پروژه سنجیده شود و در صورت وجود زیر ساخت اقدام به ساخت پروژه گردد. در غیر این صورت اقدام به ایجاد زیرساختهای مورد نیاز گردد تا پروژه به دلیل کمبود منابع انرژی به چالش کشیده نشود.
۱-۳-۳-۲ هزینه تولید
یکی از مهمترین ویژگیها برای یک پروژه هزینه تولید کالا و میزان سودآوری آن است که در صورت عدم تامین سودآوری، پروژه به تعطیلی کشیده می شود و یا اصلاً سرمایه گذاری برای آن پیدا نشده و پروژه عملی نمیگردد. از سوی دیگر میزان سرمایهگزاری به دلیل برآورد میزان سود و زمان بازگشت بسیار مهم است.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
۱-۳-۳-۳ محیط زیست
محیط زیست از مهمترین عواملی است که به دلیل توجه کم به آن، خسارات جبران ناپذیر پدیدار شده است. که امروزه بیش از بیش به عنوان خطری برای سلامتی انسان مطرح می شود تا حدی که در شهرهای صنعتی ایران این مشکل رفته رفته به بحران تبدیل می شود.
۱-۳-۳-۴ کدورت آب تولیدی
از ابتداییترین عوامل در تعیین کیفیت آب است. کدورت در آب عموماً توسط مواد معلّقی مثل خاک و گل ولای، مواد آلی و معدنی ریز، ترکیبات آلی رنگی محلول و پلانکتونها و سایر میکرو اورگانیسمها ایجاد می شود.
۱-۳-۳-۵ نگهداری
یکی از مهمترین عوامل یک پروژه زمانهای تعمیر یا تعویض یا پاکسازی قطعات آن است به ویژه در پروژه های حساس که تعطیلی آن موجب بروز مشکلات عدیده برای مشترکان میگردد. از سوی دیگر نگهداری تاثیر مستقیمی بر سودآوری پروژه دارد.
۱-۳-۴ مبدل نمک زدای حرارتی چند مرحله ای MED_TVC:
در شکل (۱-۱۸) یک مبدل نمکزدای چند مرحله ای نشان داده شده است. بخار اشباع ترک کننده مبدل بازیاب حرارت به سمت مبدل نمک زدا (MED) میرود که در آن، پس از تبخیر آب دریا در افکت اول، کندانس شده و به بویلر بازیاب برمیگردد. آب دریا در این مبدل پس از ورود به کندانسور نهایی و افزایش دما، به دو بخش تقسیم می شود. قسمتی از آن برای حذف گرمای اضافی موجود در سیستم (و صرفاً برای تبدیل کامل بخار اشباع به مایع اشباع) است و به دریا باز میگردد که آب خنک نامیده می شود. قسمت دیگر نیز که آب تغذیه نام دارد به طور موازی وارد همه افکتها می شود.
پس از تبخیر، آب تغذیهی خود به دو بخش جدا تقسیم می شود. بخش اول بخار فاقد املاح است که پس از تبخیر و تقطیر به آب خالص بدون یون (آب دمین) تبدیل شده و به عنوان محصول نهایی وارد واحد تولید آب معدنی می شود. بخش دیگر نیز پسماند یا آب شور است که دوباره به دریا باز میگردد. آب دمین به هیچ عنوان قابل شرب نیست و آشامیدن چند قطره از آن موجب مرگ انسان میگردد؛ لذا آب محصول MED باید در واحد دیگری با افزودن مواد معدنی به آب آشامیدنی تبدیل شود. این کار در واحد معدنی سازی انجام میگردد.
در حالت کلی، این مبدل از قسمت های مختلف شامل اواپراتور، رطوبتگیر، نازل اسپری آب دریا، محفظههای تبخیر ناگهانی، خطوط لوله و … تشکیل شده است. کمپرسورهای حرارتی بخار انواع مختلفی اعم از مکانیکی و حرارتی دارند. در پایان نامه صرفا نوع حرارتی آن بررسی شده است.
در اینجا ما ابتدا سه نوع آرایش مختلف را برای نمکزدای چند مرحله ای حرارتی (TVC-MED) معرفی میکنیم. سپس از بین آنها، نوع موازی-متقاطع را در فصل دوم مورد بررسی قرار داده و روابط مدلسازی آنها را بیان میکنیم.
شکل ۱-۱۸: شماتیک یک واحد MED-TVC
۱-۳-۴-۱ آرایش تغذیهی پیشرو[۱]
این آرایش در شکل (۱-۱۹) نشان داده شده است.
شکل ۱-۱۹: شماتیک یک واحد آب شیرینکن MED-TVC پیشرو (MED-TVC-F)
همانطور که در شکل نیز مشخص است، در این آرایش، پش از اختلاط بخار احیا با قسمتی از بخار اشباع خارج شده از افکت آخر در کمپرسور حرارتی بخار، این بخار وارد افکت اول می شود. آب اسپری شده از سمت دریا نیز با عبور از کندانسور روی لولههای اواپراتور افکت اول پاشیده می شود. بخشی از آن بخار شده و به افکت بعد رفته و به عنوان سیال گرم وارد لولههای مرحله بعد می شود. بخش دیگر نیز به عنوان آب شور وارد مرحله بعد می شود تا دوباره روی لولههای اسپری شود و آب شیرین از آن به دست آید. به این ترتیب با این آرایش فقط در یک مرحله کل آب دریا اسپری می شود و آب شور در هر مرحله شورتر و شورتر میگردد. آب شیرین نیز از مرحله دوم به بعد پس از میعان بخار اشباع حاصل از مرحله (i-1) در لولههای مرحله (i) از لولهها خارج شده و وارد محافظ تبخیر ناگهانی[۲] می شود. کار محافظ تبخیر ناگهانی جداسازی بخار اشباع موجود در آب شیرین و باز گرداندن آنها به چرخهی شیرینسازی آب میباشد.
۱-۳-۴-۲ آرایش تغذیهی موازی[۳]
این آرایش در شکل (۱-۲۰) نمایش داده شده است:
شکل ۱-۲۰: شماتیک یک واحد آب شیرینکن MED-TVC موازی (MED-TVC-P)
در این آرایش، پس از اختلاط بخار احیا با قسمتی از بخار اشباع خارج شده از افکت آخر در کمپرسور حرارتی بخار، این بخار وارد افکت اول می شود. آب سپری شده از سمت دریا هم با عبور از کندانسور روی لولههای همه اواپراتورها پاشیده می شود. بخشی از آن بخار شده و به افکت بعد رفته و به عنوان سیال گرم وارد لولههای مرحله بعد می شود. بخش دیگر یعنی آبهای شور تبخیر نشده از زیر هر کدام از افکتها خارج شده و ازطریق یک خط لوله به هم متصلاند و در نهایت به دریا باز میگردند. آب شیرین پس از میعان بخار اشباع حاصل از مرحله (i-1) در لولههای مرحله (i) از لوله ها خراج شده و وارد محفظههای تبخیر ناگهانی می شود. کار محافظ تبخیر ناگهانی در این آرایش آن است که در صورت وجود بخار در آب شیرین اشباع خروجی از لولهها، آن را از آب جداکرده و همراه با بخار اشباع حاصل از پاشش آب دریا روی لولههای اواپراتور وارد لولههای افکت بعد کند.
۱-۳-۴-۳ آرایش تغذیهی موازی - متقاطع[۴]:
تفات این آرایش (MED-TVC-PC) با نوع موازی (MED-TVC-P) در آن است که، آب شوری که مرحله iام را ترک می کند وارد استخر آب شور مرحله i+1 ام می شود. با این روش، محصول آب شیرین و بازدهی حرارتی افزایش مییابد. این بخار با بخار تشکیل شده به کمک گرمای اواپراتور همراه شده و به لولههای مرحله بعد وارد می شود. در سایر موارد آرایش موازی - متقاطع مشابه آرایش موازی است. شکل (۱-۲۱) نمونه ای از این آرایش را نشان میدهد.
شکل ۱-۲۱: شماتیک یک واحد آب شیرینکن MED-TVC موازی - متقاطع (MED-TVC-PC)
فصل۲
روابط مربوط به بویلرهای بازیاب و آب شیرینکن های MED-TVC و تشریح الگوریتم ژنتیک
۲-۱ مقدمه
استقبال گسترده از سیکلهای ترکیب موجب شده تا استفاده از بویلرهای بازیاب حرارت گسترش یابد و با توجه به کمبود آب در کشورمان استفاده از آب شیرینکن ها در ایران می تواند درآینده سهم مهمی را در تولید آب شرب داشته باشد. با توجه به اینکه یکی از بهترین روشهای تولید آب شیرین استفاده از روشهای شیرینسازی آب به روش تبخیر و تقطیر میباشد و همچنین وجود مبنع حرارتی بزرگی به نام کندانسور سیکل بخار که در صورت عدم استفاده این حرارت به صورت اتلاف انرژی از بین خواهد رفت استفاده از آب شیرین کن های تبخیر تقطیری در سیکل بخار نیروگاه سیکل ترکیبی می تواند موجب افزایش بازده در این سیکل ها گردد.
در این فصل به بررسی روابط و طریقهی مدلسازی ریاضی بویلر بازیاب حرارت و آبشیرینکن MED-TVC پرداخته می شود. همچنین الگوریتم ژنتیک را که در این مدلسازی از آن بهره گرفته شده، تشریح میگردد. همچنین با توجه به استفادهی روابط بخار و آب و همچینی گازهای حاصل از احتراق در برنامهی کد نویسی شده نیاز به محاسبهی خواص ترمودینامیکی آنها میباشد که در این فصل استانداردها و چگونگی محاسبهی این خواص معرفی شده است.
۲-۲ روابط مهم در طراحی بویلرهای بازیاب حرارت
در این بخش به بررسی روابط ترمودینامیکی مهم در طراحی بویلر بازیاب حرارت پرداخته می شود. برای این منظور ابتدا پارامترهای مهم در طراحی بویلر بازیاب حرارت معرفی شده و پس از آن روابط محاسبه دبی، توان تولیدی توربین بخار و توان مصرفی پمپها ارائه میگردد.
در بخش بعد نیز روابط محاسبه دبی آب شیرین تولیدی در آبشیرینکن MED-TVC-PC که در این پایان نامه مورد استفاده قرار گرفته است بررسی خواهد شد.
۲-۲-۱ پارامترهای مهم در طراحی بویلر بازیاب حرارت
طراحی بویلرهای بازیاب حرارت، قسمت مهمی از طراحی نیروگاههای سیکل ترکیبی را شامل می شود. چرا که در یک نیروگاه سیکل ترکیبی، درصد عمدهای از توان خروجی نیروگاه، بوسیله سیکل بخار به دست می آید که عمدهی بخار مورد نیاز آن، بوسیلهی بویلر بازیاب حرارت تأمین می شود. از طرف دیگر معمولاً واحدهای بخار و یا گاز یک نیروگاه سیکل ترکیبی، از قبل طراحی و ساخته شده هستند، علاوه بر این تجهیزات مورد استفاده در آنها مانند کمپرسورها، توربینهای گازی، پمپها و … تجهیزات استاندارد شدهای میباشند که براساس ظرفیت مورد نیاز انتخاب میگردند. این در حالی است که بویلرهای بازیاب حرارت بایستی بر اساس پارامترهای گازهای داغ خروجی از توربین گاز نظیر دما، دبی بخار و آنالیز دود و یا بر اساس ظرفیت توربین بخار طراحی و ساخته شوند.
در ادامه، تأثیر اختلاف دمای بین جریانهای گاز و بخار در مبدلهای حرارتی مولد بخار و اکونومایزر بویلر بازیاب حرارت که نقش بسیار مهمی در میزان هزینهها و کارایی آن دارند مورد بررسی قرار میگیرد.
۲-۲-۱-۱ اختلاف دمای نهایی
اختلاف دمای بین گازهای داغ ورودی و بویلر بازیاب حرارت و بخار مافوق گرم خروجی از مافوق گرمکن را اختلاف دمای نهایی (انتهایی) میگویند و برابر است با:
(۲-۱)
در حقیقت میتوان اختلاف دمای نهایی را به عنوان درجه مافوق گرم شدن بخار دانست.
