بخشی از مقاله
چکیده
برج هاي خنک کننده قابلیت خنک کاري بالایی دارند اما مصرف آب زیاد آنها بدلیل استفاده از سرمایش تبخیري باعث خروج بخار از دهانه برج و دفع آن به جو میشود. برجهاي تر نسبت به برجهاي خشک دماي پایینتر و در نتیجه بازده بالاتري را تأمین میکنند اما در مقابل مصرف آب بالایی دارند. در این مقاله پارامترهاي موثر بر مصرف مصرف آب جبرانی مورد نیاز برج هاي خنک کننده هیبریدي - تر - خشک - بررسی می شود.
با استفاده از نرم افزار cycle tempo به شبیه سازي جهت ارزیابی عملکرد برج خنک کننده هیبریدي در سه حالت کلی و چند حالت متاثر از شرایط محیط، پرداخته شده است. مقایسه حجم آب جبرانی در سیکل خنک کاري در دو سیکل مشابه که تنها برج خنک کننده هیبریدي جایگزین برج خنک کننده تر شده بود، نشان داد که می توان تا %76 حجم آب مصرفی را در فرآیند خنک کاري با بهره گیري از برج خنک کننده هیبریدي کاهش داد.
-1 زمینه و هدف بیشترین مصرف آب در نیروگاهها - بخاري، سیکل ترکیبی، هستهاي و زغالسنگ - ، مربوط توربین بخار است. این نیروگاهها براي تولید بخار مورد نیاز براي توربین بخار همچنین براي خنک کردن بخار آب، از آب استفاده میکنند. براي خنک کردن آب در نیروگاهها معمولا از برجهاي خنککن استفاده میشود که از نظر مکانیسم انتقال حرارت به سه دسته: تر، خشک، و برجهاي خنککن خشک-تر تقسیم میشوند. برجهاي تر نسبت به برجهاي خشک دماي پایینتر و در نتیجه بازده بالاتري را تأمین میکنند اما در مقابل مصرف آب بالایی دارند.
برج خنک کننده هیبریدي، هم از روش تر و هم از روش خشک جهت تخلیه حرارت بهره میبرد. در نتیجه هم از فوآید برج خشک و هم از فوآید برج تر استفاده میشود.. مصرف آب برج هاي خنک کننده تر در نیروگاه ها در روزهاي گرم سال بیشتر از 2000 m3/h است.[1] با توجه به مشکل کم آبی در چند سال اخیر، کاهش بارندگی ها، افزایش مصرف آب به دلیل افزایش جمعیت و توسعه صنعت لزوم استفاده از منابع آب اهمیت زیادي پیدا میکند. استفاده از برج هاي خنک کننده خشک باعث جلوگیري از مصرف بیش از حد منابع آبی شده که این از نظر مشکلات محیط زیستی امتیاز برتري نسبت سیستم هاي تر می باشد.
ولیکن با توجه به ظرفیت حرارتی پایین هوا و در نتیجه ضریب پایین انتقال حرارت در سیستم همواره حجم بالایی از هوا و سطح انتقال حرارتمورد نیازمی باشدکه باعث افزایش میزانسرمایه گذاري می گردد بعلاوه در اینسیستم ها براي جابجایی حجم بالاي هوانیاز به فن هایی با قدرت زیاد خواهد بود که منجر به افزایش هزینه هاي بهره برداري و انرژي می شود.سیستم هاي دوگانه - هیبرید - از ترکیب تکنولوژي سیستم هاي تر و خشک استفاده میکنند.
طراحی این برجها این امکان را فرآهم میآورد که هوا هم از قسمت خشک و هم از قسمت تر بطور موازي وارد برج شود. دو جریان هوا در درون برج خنک کننده و قبل خروج از آن با هم ترکیب می-شوند. آب ابتدا از قسمت خشک و سپس از قسمت تر عبور خواهد کرد. هواي حرارت داده شده در قسمت خشک با هواي مرطوب خروجی از قسمت تر ترکیب شده که این امر باعث کاهش حجم ابر بخار در خروجی میشود.
در دهه هاي اخیر، پژوهش زیادي پیرامون برج هاي خنک کننده، بمنظور افزایش راندمان و کاهش مصرف آب جبرانی صورت گرفته است: در زمینه برجهاي خنک کننده هیبریدي، سارکر و همکاران در سال 2008 در مقاله خود به بررسی ویژگیهاي عملکردي برجهاي خنک کننده هیبریدي با چرخه بسته پرداختند. نتیجه گیري نهایی سارکر و همکاران این است که در مد خشک یک برج هیبریدي عملکرد خنک سازي برج پایین میباشد که با توجه به توان مصرفی پایین آن از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه است.[2]
آندرآ اشوود و دسیکان باراتان در پروژهاي تحقیقاتی که در سال 2011 براي آزمایشگاه ملی انرژيهاي تجدید پذیر - وابسته به دپارتمان انرژي آمریکا - انجام دادند به بررسی و ارزیابی روشهاي بهبود توان تولیدي نیروگاههاي ژئوترمال هوا خنک شونده در شرایط محیطی دما بالا با استفاده از حداقل آب پرداختند.[3] وانچاي آسواپاسیتکول و همکارش در مقالهاي در سال 2012 به ارزیابی مقایسه اي عملکرد برج خنک کننده هاي هیبریدي پرداخته است. [4]
دزیانی و همکارانش در مقالهاي در سال 2015 با اشاره به این موضوع که برج هاي خنک کننده تر، بزرگترین مصرف کننده آب در نیروگاه ها میباشند به بررسی امکان کاهش مصرف آب این تجهیزات با استفاده از یک فن کمکی پرداخته اند.[5] در این مقاله سعی می شود با تعیین مقدار بهینه ظرفیت حرراتی کندانسور و تعیین نرخ جریان آب خنک کننده مورد نیاز در کندانسور میزان کاهش مصرف آب برج خنک کننده تر با جایگزین کردن برج خنک کننده هیبریدي بررسی میشود. براي این منظور سه حالت شبیه سازي در نرم افزار cycle tempo پیاده سازي شده است.
-2 روش بررسی
به منظور بررسی عملکرد برج خنک کننده هیبریدي در این تحقیق سه حالت شبیه سازي در نرم افزار cycle tempo پیاده سازي شد. حالت اول شامل شبیه سازي نیروگاه سیکل حرارتی بخار آب با توان خروجی 600 است. که هدف از آن به دست آوردن ظرفیت حرراتی کندانسور و تعیین نرخ جریان آب خنک کننده مورد نیاز در کندانسور است. در حالت دوم با داشتن نرخ جریان آب خنک کننده و ظرفیت حرراتی کندانسور که از حالت اول بدست آمد یک برج خنک کننده تر جهت خنک کردن آب خنک کن به نیروگاه اضافه گردید.
