كاربرد آناليز تركيبي پينچ و اگزرژي در بهينه‌سازي انرژي و آلاينده‌ها در نيروگاه‌هاي حرارتي بخار

Application of Combined Pinch and Exergy Analysis for Energy and Emissions Optimization of Steam Power Plants

زمينه و هدف: توانايي تكنولوژي پينچ در ارايه يك روش كلي در طراحي و تحليل فرايندها مي‌باشد، ولي اين تكنولوژي در تحليل سيستم‌هايي كه علاوه بر حرارت شامل توان نيز هستند ناتوان است. از طرف ديگر، آناليز اگزرژي علاوه بر توانايي تحليل سيستم‌هاي شامل حرارت و توان، اين توانايي را دارد كه قسمت ­هاي غير موثر سيستم را شناسايي و بيش­ترين اصلاحات ممكن سيستم را تعيين كند. روش بررسي: محدوديت اصلي آناليز اگزرژي عدم ارايه يك روش جامع در طراحي سيستم است. آناليز تركيبي پنچ و اگزرژي[2]، كه از تركيب دو روش ذكر شده به ­دست مي‌آيد با استفاده از توانايي هر دو روش، محدوديت‌هاي هر دو روش را رفع مي‌كند. در اين مقاله سعي شده است، با معرفي نيروگاه رامين اهواز به­عنوان نيروگاه مورد مطالعه، با استفاده از روش CPEA اصلاحات موثر شناسايي و مورد بررسي قرار گيرد. يافته­ ها: سه سناريو اصلاحي پيشنهادي به ­منظور بهينه ­سازي نيروگاه مورد نظر استفاده شده است كه عبارتند از :1- نزديك كردن پينچ­ ها، 2- افزايش بخار در بويلر 3- كاهش فشار كندانسور. بحث و نتيجه ­گيري: نتايج نشان مي­ دهد امكان افزايش بازده نيروگاه مورد مطالعه در حدود 1/7 درصد افزايش با به ­كار بردن اين روش وجود دارد. هم­چنين ميزان مصرف سوخت 1569 متر مكعب در ساعت و توليد گازهاي خروجي در حدود 1/7 درصد (معادل 20 تن بر ساعت) كاهش مي ­يابد. لذا توليد آلاينده ­ها به نحو چشم­ گيري كاهش مي­ يابد. براي شبيه ­سازي نيروگاه از نرم افزار (Thermoflow (Steam Pro و براي تحليل CPEA از نرم افزار Aspen Pinch استفاده شده است.

Background and Objective: The ability of Pinch Technology is related to design and analysis of processes; however, it can’t be used individually for heat and power system. In the other words, exergy analysis can apply for evaluation of heat and power systems. It can determine unavoidable parts of energy systems and specify the maximum potential of optimization. Method: The main limitation of exergy analysis is the lake of general and clear method for design of system. The combined pinch and exergy analysis that using the advantages of both methods satisfy the limitations. In this paper, the RAMIN Ahvaz thermal power plant as a case study is defined. Furthermore, using CPEA the potential of optimization has been determined and evaluated. Findings: Three proposed modification scenarios have been used for optimization of Power Plant as follows: 1. approaching pinch temperatures 2. Increasing steam in boiler and 3.Decreasing pressure of condenser. Discussion and Conclusion: With employing both methods the efficiency of power plant has been increased by 1.7%. In addition, the fuel consumption is about 1569 m3/h and flue gases have been reduced by 1.7% (20t/h). So, the emissions have been reduced by 1.7%. The Thermoflow (Steam Pro) software has been applied for simulation of case study. In addition, Aspen Pinch Software has been employed for CPEA.