1-5)   اگزرژی جریان ها …………………….17
1-5-1) اگزرژی جریان یک ماده……………………. 17
1-5-2) اگزرژی انرژی گرمایی……………………… 18
1-5-3) اگزرژی کار …………………….19
1-5-4) اگزرژی الکتریکی……………………… 20
1-6)   اتلاف اگزرژی……………………… 20
1-7)   بالانس اگزرژی……………………… 21
1-8)   محیط مرجع…………………….. 22
1-8-1) مشخصات تئوری محیط مرجع…………………….. 22
1-8-2) مدل های محیط مرجع…………………….. 23
1-9)  راندمان ها و دیگر مقیاس های مورد اهمیت……………… 24
1-10)  فرایند آنالیز انرژی و اگزرژی……………………… 27
1-11)  خواص انرژی و اگزرژی……………………… 27
1-12)  مفاهیم نتایج آنالیز اگزرژی……………………… 28
فصل 2: مقدمه ای بر تولید همزمان کار و حرارت………………… 30
مقدمه…………………….. 30
2-1)   انواع کاربردهای عمومی تولید همزمان……………………… 32
2-2)   انواع سیستم های تولید همزمان……………………… 32
2-2-1) چرخه بالایی……………………… 32
2-2-2) چرخه پایینی……………………… 33
2-3)   مزایای استفاده از تولید همزمان……………………… 33
2-4)   روش های تولید همزمان……………………… 34
2-5)   بازده نیروگاه تولید همزمان……………………… 35
2-6)   نسبت توان به گرمای یک مجموعه…………………….. 37
2-7)   تحلیل نسبت توان به گرمای یک مجموعه………………… 37
فصل 3: زباله سوزها و محاسبات پایه مربوط به بازیافت انرژی از زباله……. 40
مقدمه……………………. 40
3-1)  انواع زباله سوزها……………………. 42
3-1-1) زباله سوز با آتشدان متحرک………………………. 42
3-1-2) زباله سوز با آتشدان ثابت………………………. 42
3-1-3) زباله سوز با آتشدان دوار …………………….43
3-1-4) زباله سوز با بستر روان……………………… 43
3-2)  گرمای احتراق……………………… 44
3-3)  ارزش حرارتی……………………… 44
3-4)  محاسبات پایه مربوط به بازیافت انرژی از زباله……………. 47
3-5)  ارائه یک برنامه کامپیوتری جهت محاسبه ارزش حرارتی زباله…… 52
فصل 4: مقدمه ای بر گاز طبیعی مایع شده…………………….. 60
مقدمه…………………….. 60
4-1)  آیا LNG یک منبع قابل رقابت با گاز طبیعی می باشد؟……….. 62
4-2)  تاریخچه مختصری از LNG………………………
4-3)  ترکیبات گاز طبیعی و LNG………………………

4-4)  زنجیره ارزشی LNG………………………
4-5)  آیا LNG یک سوخت ایمن است؟…………………….. 70
4-6)  استفاده از انرژی سرد LNG………………………
4-7) اصطلاحات علمی سوخت های دیگر…………………….. 75
4-7-1) ترکیبات LNG………………………
4-7-2) ترکیبات میعانات گاز طبیعی……………………… 75
4-7-3) ترکیبات LPG………………………
فصل 5: آنالیز انرژی و اگزرژی چرخه توان زباله سوز با بهره گرفتن از بازیافت انرژی سرد گاز طبیعی مایع شده به همراه استفاده از گاز طبیعی حاصله به عنوان سوخت اضافی زباله سوز……………….. 78
مقدمه…………………….. 78
5-1)  مختصری در مورد نرم افزار HYSIS……………………..
5-2)  تحلیل انرژی حرارتی……………………… 81
5-3)  تحلیل اگزرژی……………………… 81
5-4)  توصیف چرخه توان رایج با بهره گرفتن از زباله سوز……………. 82
5-4-1) مختصری در مورد زباله سوز……………………. 84
5-4-2) چگونگی تبدیل زباله سوز به یک مبدل حرارتی……………. 85
5-5)  توصیف چرخه توان ترکیبی با بهره گرفتن از زباله سوز به همراه بازیابی انرژی سرد LNG…………..
5-6)  توصیف چرخه توان ترکیبی با بهره گرفتن از زباله سوز به همراه بازیابی انرژی سرد LNG و استفاده از گاز شهری تولید شده به عنوان سوخت اضافی در زباله سوز……………………. 92
5-6-1) معادلات بالانس انرژی……………………… 93
5-6-1-1) زباله سوز……………………. 93
5-6-1-2) مبدل حرارتی شماره 1…………………….. 93
5-6-1-3) توربین شماره 1…………………….. 93
5-6-1-4) توربین شماره 2……………………. 93
5-6-1-5) مبدل حرارتی شماره 2…………………….. 93
5-6-1-6) پمپ شماره 1…………………….. 93
5-6-1-7) پمپ شماره 2…………………….. 94
5-6-1-8) گاز شهری……………………… 94
5-6-1-9) بالانس انرژی کلی……………………… 94
5-6-1-10) راندمان انرژی……………………… 94
5-6-2) معادلات بالانس اگزرژی……………………… 94
5-6-2-1) اگزرژی هوا……………………. 94
5-6-2-2) اگزرژی مخلوط آمونیاکی……………………… 95
5-6-2-3) اگزرژی ورودی به چرخه…………………….. 95
5-6-2-4) اگزرژی خروجی از چرخه…………………….. 95
5-6-2-5) بالانس اگزرژی کلی……………………… 95
5-6-2-6) راندمان اگزرژی……………………… 95
5-7)  تحلیل حساسیت………………………. 102
5-7-1) تحلیل نمودارهای اگزرژی و انرژی در حالت تغییر دمای جریان شماره 1……… 104
5-7-2) تحلیل نمودارهای اگزرژی و انرژی در حالت تغییر فشار جریان شماره 7…………106
5-7-3) تحلیل نمودارهای اگزرژی و انرژی در حالت تغییر فشار جریان شماره 8………… 108
فصل 6: نتیجه گیری………………………. 109
چکیده:
اهداف این پروژه در بر گیرنده ارائه راهکاری برای محاسبه ارزش حرارتی زباله بر اساس آگاهی از ترکیب زباله و همچنین پیشنهاد یک چرخه ترکیبی تولید توان زباله سوز با بهره گرفتن از بازیافت انرژی سرد گاز طبیعی مایع شده به همراه استفاده از گاز طبیعی حاصله به عنوان سوخت اضافی زباله سوز و انجام تحلیل پارامتری به منظور بررسی تاثیرات پارامتر­های کلیدی بر روی راندمان­های انرژی و اگزرژی می­باشد.
چرخه ترکیبی متشکل از یک چرخه رانکین محلول آمونیاکی است که با یک زباله سوز پسماند­ها و یک چرخه انرژی سرد گاز طبیعی مایع شده همراه شده است. این چرخه ترکیبی با چرخه رانکین بخار رایج مقایسه می­ شود. هدف یافتن نقاطی با راندمان­های بیشتر نسبت به چرخه رایج است و می­توان از طریق نمودارهای ترسیم شده این نقاط را یافت. در چرخه ترکیبی دمای تقطیر محلول آمونیاکی و فشار­های ورودی و خروجی توربین شماره 2 به عنوان پارامتر­های کلیدی در نظر گرفته می­شوند. با کاهش دمای تقطیر محلول آمونیاکی راندمان­های انرژی و اگزرژی هر دو افزایش می­یابند. راندمان­های انرژی و اگزرژی با افزایش فشار ورودی توربین شماره 2 افزایش می­­یابند. با افزایش فشار خروجی توربین شماره 2، راندمان انرژی چرخه ترکیبی کاهش می­یابد در حالی که راندمان اکزرژی افزایش می­یابد.
فصل اول: مقدمه­ ای بر آنالیز انرژی و اگزرژی
مقدمه:
آنالیز اگزرژی یک روش آنالیز ترمودینامیکی است که بر اساس قانون دوم ترمودینامیک بوده و به صورت بسیار معنا دار و منطقی یک روش ثانوی و روشنگرانه جهت ارزیابی و مقایسه فرایندها و سیستم­ها ارائه می­ کند. به ویژه آنالیز اگزرژی منجر به ارائه راندمان­هایی می­ شود که مقیاس درستی از اینکه چگونه عملکرد واقعی به عملکرد ایده­آل نزدیک می­ شود، ارائه می­ کند و همچنین نسبت به آنالیز انرژی، دلایل و مکان­های افت­های ترمودینامیکی را به صورت بسیار شفاف­تر بیان می­ کند. بنابراین آنالیز اگزرژی می ­تواند به بهبود و بهینه سازی طراح­ها کمک کند.
در سال­های اخیر شاهد افزایش کاربرد و درک سودمندی روش آنالیز اگزرژی توسط صنعتگران، دولت­ها و دانشگاهیان بوده­ایم. همچنین روش آنالیز اگزرژی به سرعت در حال جهانی شدن است و امید است با به کار گیری این روش، از منابع انرژی موجود حداکثر بهره برداری صورت گیرد.
1-1- چرا آنالیز انرژی و اگزرژی؟
ترمودینامیک به توصیف رفتار، عملکرد و راندمان سیستم­ها در حیطه تبدیل انرژی از یک حالت به حالت دیگر می ­پردازد. آنالیز ترمودینامیکی رایج در وحله اول بر اساس قانون اول ترمودینامیک است که قانون بقای انرژی را بیان می­ کند. آنالیز انرژی یک سیستم تبدیل انرژی اساساً برآورد انرژی­های ورودی و خروجی از سیستم است. انرژی خروجی از سیستم به دو بخش محصولات و تلفات شکسته می­ شود. راندمان­ها اغلب به صورت نسبت کمیت­های انرژی سنجیده می­شوند، و اغلب به منظور ارزیابی و مقایسه سیستم­های مختلف به کار می­روند. برای مثال نیروگاه­ها، گرم­کننده­ها و یخچال­ها اغلب بر اساس راندمان­های انرژی یا مقیاس­های مطلوبیت انرژی مقایسه می­شوند.
به هر حال، راندمان­های انرژی اغلب منجر به گمراهی نیز می­شوند. زیرا آنها همیشه معیاری از چگونگی نزدیکی عملکرد سیستم به عملکرد حالت ایده­آل سیستم را ارائه نمی­دهند. علاوه بر این، تلفات ترمودینامیکی که درون یک سیستم به وجود می­آیند (یعنی فاکتورهایی که باعث انحراف عملکرد سیستم از حالت ایده­آل می­شوند)، اغلب به صورت صحیح همراه آنالیز انرژی تعیین و ارزیابی نمی­شوند. نتایج آنالیز انرژی می­توانند نشان دهند که ناکارآیی­های عمده درون بخش­های اشتباه سیستم وجود داشته و همچنین بیان راندمان تکنولوژکی، از آنچه به واقع وجود دارد متفاوت است.
آنالیز اگزرژی بسیاری از نقایص آنالیز انرژی را از بین می­برد. آنالیز اگزرژی بر اساس قانون دوم ترمودینامیک است و جهت تعیین علل، موقعیت و بزرگی ناکارآیی فرایندها بسیار مفید است. اگزرژی موجود در مقدار مشخصی انرژی در واقع برآوردی کمی از میزان مفید بودن آن انرژی یا به تعبیری کیفیت آن انرژی است. آنالیز اگزرژی تصدیق می­ کند که اگرچه انرژی نمی ­تواند تولید و یا نابود شود، اما از کیفیت آن می ­تواند کاسته شود و در نهایت می ­تواند به حالتی برسد که در آن در حالت تعادل کامل با محیط بوده و از این­رو قادر به انجام کار نخواهد بود.
برای مثال، در مورد سیستم­های ذخیره­سازی انرژی، با بهره گرفتن از آنالیز اگزرژی قادر هستیم پتانسیل ماکزیمم موجود در انرژی ورودی به سیستم را تعیین کنیم. تنها چنانچه انرژی دستخوش فرایندهای برگشت­پذیر باشد، این ماکزیمم پتانسیل حفظ شده و قابل بازیابی خواهد بود. در دنیای واقعی و به دلیل برگشت ناپذیر بودن همیشگی فرایندها، به هنگام بازیابی این پتانسیل با تلفات روبرو خواهیم بود.