Title of article :
Various Approaches to Thermodynamic Optimization of a Hybrid Multi-effect Evaporation with Thermal Vapour Compression and Reverse Osmosis Desalination System Integrated to a Gas Turbine Power Plant
Author/Authors :
shakib, S.E Department of Mechanical Engineering - Bozorgmehr University of Qaenat, Qaen, Iran , Amidpour, M Faculty of Mechanical Engineering - K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran , Esmaieli, A Faculty of Mechanical Engineering - K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran , Boghrati, M Department of Mechanical Engineering - Bozorgmehr University of Qaenat, Qaen, Iran , Ghafurian, M.M Department of Mechanical Engineering - Faculty of Engineering - Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
Abstract :
This paper investigates the simulation of a hybrid desalination system composed of multi-effect evaporation with thermal vapour compression desalination (METVC) and reverse osmosis (RO) plant. The hybrid desalination system is also integrated with a gas turbine power plant through a heat recovery steam generator (HRSG). First, a comprehensive Thermodynamic model for HRSG, METVC, and RO are developed for predicting thermal behaviour of hybrid desalination system. Depending on the interconnection between input and output streams of METVC and RO, six configurations are proposed, and their results are compared in two different scenarios. In the first scenario, METVC desalination production is fixed at its maximum capacity of 70000 m3/day. The heat potential of power plants is fully extracted at maximum capacity of production of METVC. In the second scenario, METVC desalination production is not fixed. The limitation on the total production of the desalination plant (METVC+RO) is imposed as a constraint to the optimization problem. The results show that, regardless of the scenario under consideration, cconfiguration 1(the outlet water of the cooling system in METVC has been used for the feed water of the RO system) has the minimum energy consumption as well as maximum exergy efficiency.
Farsi abstract :
اين مقاله به شبيه سازي سيستم آب شيرين كن تركيبي شامل آب شيرين كن تبخيري چند مرحله با تراكم گرمايي بخار و آب شيرين اسمز معكوس مي پردازد. سيستم آب شيرين كن تركيبي مورد نظر از طريق بويلر بازياب به يك نيروگاه توربين گازي متصل است. ابتدا مدل ترموديناميكي جامع از بويلر بازياب، آب شيرين كن تبخيري چند مرحله اي و آب شيرين كن اسمز معكوس توسعه يافت تا بتوان توسط آن رفتار گرمايي آب شيرين كن تركيبي را پيش بيني نمود. بسته به نحوه اتصال دو آب شيرين كن مذكور كه به ارتباط بين جريان هاي ورودي و خروجي آنها ارتباط دارد شش چيدمان براي سيستم آب شيرين كن تركيبي پيشنهاد شد. اين شش چيدمان با دو رويكرد مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. در رويكرد اول ظرفيت توليد آب شيرين در آب شيرين كن گرمايي چند مرحله ثابت و به مقدار 70000 متر مكعب در روز در نظر گرفته شد. در واقع در اين رويكرد از كل پتانسيل گرمايي گازهاي داغ خروجي از توربين گاز براي توليد آب شيرين استفاده شد. در رويكرد دوم، ظرفيت توليد آب شيرين كن گرمايي چند مرحله اي متغير در نظر گرفته شد و محدوديت توليد آب شيرين بر مجموع توليد دو آب شيرين كن مورد مطالعه به عنوان قيد بهينه سازي اعمال شد. نتايج نشان داد در هر دو رويكرد چيدمان اول (چيدماني كه در آن از آب خنك كن آب شيرين كن گرمايي به عنوان آب تغذيه واحد اسمز معكوس استفاده شده است) كمترين مصرف انرژي و بالاترين راندمان اگزرژي را داراست.
Keywords :
Thermodynamic Approach , Desalination , Reverse Osmosis , Vapour Compression , Optimal Design , Multi-effect Evaporation with Thermal