اگزرژی

از جمله مواردی که به عنوان راه حلی برای کاهش مصرف انرژی و کاهش آلودگی هوا استفاده وسیعی یافته است، سیکل های تولید همزمان برق و حرارت یاCHP می باشد. در این گونه سیکل ها گازهای خروجی از توربین گاز وارد واحد تولید بخار گشته تا بخار یا آب گرم مصرفی مورد نیاز را تولید کند. در این میان و با توجه به کاربرد روز افزون پیل های سوختی اکسید جامد، سیکل های ترکیبی شامل پیل سوختی، توربین گاز و بویلر بازیاب مورد توجه قرار گرفته شده است. در این مقاله سیکل ترکیبی شامل پیل سوختی، توربین گاز و بویلر بازیاب از نظر ترمودینامیکی تحلیل شده و نتایج عملکرد آن با سیکل CHP معمولی مقایسه شده است. مدلسازی الکتروشیمیایی و شیمیایی پیل سوختی و همچنین آنالیز اگزرژی و ترمودینامیکی کلیه اجزای سیکل انجام شده است. در دامه تغییرات عملکرد سیکل با پارامترهای اساسی سیکل مانند دمای محصولات احتراق ورودی به توربین گاز، فشار بخار بویلر بازیاب، نقطه پینچ، شدت جریان و دمای استک پیل سوختی، مورد بررسی قرار گرفته و نتایج تحلیل شده اند. بنابر نتایج حاصله، راندمان سیکل ترکیبی شامل پیل سوختی به مراتب بالاتر می باشد.

در تحقیق حاضر نیروگاه حرارتی تبریز با توان MW368 موردبررسی قرارگرفته و پس از تحلیل انرژی و اگزرژی، با ارائه مدل ترمودینامیکی، اجزایی که دارای افت بالاتر و یا راندمان کمتر هستند در سیکل شناسایی شده و نیاز آن ها برای بهینه سازی بیشتر معرفی شده است. همچنین تحلیل انرژی سیکل نشان می دهد که کندانسور و بویلر به ترتیب با MW440/420 و MW268/146 دارای بیشترین تلفات انرژی می باشند. نتایج تحلیل اگزرژی نشان دهنده آن است که بویلر با MW861/473 ، توربین با MW534/34 و کندانسور MW178/16 بیشترین مقدار تخریب اگزرژی را به خود اختصاص داده اند. نتایج محاسبات، راندمان قانون اول و دوم سیکل در بار نامی را به ترتیب %12/40 و % 62/37 نشان می دهد.

در بررسی حاضر، تحلیل انرژی و اگزرژی-اقتصادی برای تمامی سیستم های انتقال انرژی از منبع انرژی اولیه تا انتقال انرژی از پوشش ساختمان برای ساختمانی سه طبقه با کاربری آموزشی ارائه شده است. در مرحله اول تقاضای انرژی یا به عبارتی بار گرمایشی مورد نیاز به کمک نرم افزار کریر برای تمامی فضا ها محاسبه می گردد. با نوشتن معادلات انرژی و اگزرژی در قسمتهای مختلف اتلاف انرژی و اگزرژی بدست آمده و همچنین هزینه هر یک از اجزای سیستم گرمایشی محاسبه می شود. مرحله دوم شناسایی فرآیندهای نامطلوب ترمودینامیکی سیستم بر پایه تعیین اتلافات اگزرژی و محاسبه پارامتر به عنوان نرخ اتلافات ترمودینامیکی بر هزینه می باشد. مرحله سوم، تعیین بیشترین اصلاحات قابل پیاده سازی بر پایه مفاهیم اگزرژی-اقتصادی است بطوریکه پارامتری به نام ECE به عنوان اثربخشی هزینه اگزرژی برای تمامی سیستم های انتقال انرژی از منبع انرژی اولیه تا انتقال انرژی از پوشش های ساختمان محاسبه می گردد. نتیجتاً بیشترین اتلاف انرژی و اگزرژی مربوط به مرحله تولید و به ترتیب 80/188 ، 42/295 کیلو وات می باشد. همچنین با محاسبه و ECE مشخص می شود که دیگ آب گرم و مرحله تولید انرژی نیاز بیشتری به بهینه سازی و اصلاح دارند.