تحليل اگزرژي چرخه‌ي تركيبي پيشنهادي دي‌اكسيد كربن فوق بحراني و رانكين آلي از منبع زمين گرمايي سبلان

Exergy analysis of a new proposal combined cycle from Sabalan geothermal source

استفاده از انرژي‌هاي نو از جمله انرژي زمين گرمايي به سرعت در جهان در حال گسترش مي‌باشد، منطقه سبلان در ايران پتانسيل بسيار خوبي براي توليد توان از منابع انرژي زمين گرمايي را دارا مي‌باشد. در اين مقاله يك چرخه‌ي تركيبي توليد توان جديد (چرخه تركيبي تبخير آني با چرخه دي‌اكسيد كربن فوق بحراني و رانكين آلي) با توجه به دو چاه با دما و فشار متفاوت براي منابع زمين گرمايي سبلان پيشنهاد شده است. براي چرخه رانكين آلي چهار سيال عامل مناسب در نظر گرفته شده و سپس چرخه تركيبي پيشنهادي مورد تحليل انرژي و اگزرژي قرار مي‌گيرد. در اين مطالعه براي مبدل‌هاي چرخه‌ي دي‌اكسيد كربن يك روش براي پيدا كردن محل نقطه تنگش پيشنهاد شده و در انتها چرخه پيشنهادي نسبت به فشار جداسازها، دماي اواپراتور دوم و نسبت فشار چرخه دي‌اكسيد‌كربن مورد بهينه سازي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه سيال ان-‌بوتان مناسبترين سيال براي چرخه رانكين مي‌باشد، كه در حالت بهينه براي چرخه پيشنهادي توان خالص 19934 كيلووات، بازده انرژي %17.05 و بازده اگزرژي %65.38 محاسبه شده است. طبق نتايج تحليل اگزرژي توربين فشار پايين زمين گرمايي داراي بيشترين تخريب اگزرژي مي‌باشد. نتايج نشان مي‌دهد كه براي چرخه‌ي پيشنهادي در اين مقاله توان خالص توليدي %15.29، بازده حرارتي %17.06 و بازده اگزرژي %18.35 نسبت به مطالعات قبلي بهبود يافته اند.

The use of new energies, including geothermal energy, is rapidly devoloping in the world. In Iran, the Sabalan area has a great potential for generating energy from geothermal energy sources. In this paper, a new power generation combined cycle (flash combined cycle with supercritical carbon dioxide and organic Rankine cycle) is proposed with respect to two wells with different temperatures and pressures for Sabalan geothermal sources. For the organic Rankine cycle, four fluids are considered appropriately and then proposed combination cycle is investigated by energy and exergy analysis. In this study, a new method proposed for the determination of Pinch point for carbon dioxide heat exchangers. In the end the proposed cycle has been optimized relative to seprators pressure, the second evaporator temperature and the carbon dioxide cycle pressure ratio. The results show that the n-butane agent has been selected as the most suitable fluid for the Rankine cycle. For the optimal condition, the net power of the proposed cycle is 19934 kW, the cycle efficiency will be 17.05% and the exergy efficiency will be65.38 %.The results of exergy analysis show that the low pressure turbine in geothermal have the highest value of exergy destruction. The results show that net power output, energy and exergy efficiencies of the proposed cycle in this paper is 15.29 %, 17.06% and 18.35% higher than the corresponding values obtained for the previously proposed system.