تاثیرگرمای اتلافی واحد احیای مستقیم آهن اسفنجی در یک چرخه ابتکاری توان – تبرید
الموضوعات : یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکیمحمد عباداللهی 1 , سید هاشم صمدی 2
1 - استادیار گروه مهندسی نوین، دانشکده فناوری‌های نوین دانشگاه محقق اردبیلی
2 - دانش آموخته دکتری، مهندسی مکانیک بیوسیستم/ انرژی¬های تجدید پذیر دانشگاه تربیت مدرس، شرکت بین‌المللی مهندسی ایران (ایریتک)، تهران، ایران
الکلمات المفتاحية: احیاء مستقیم, میدرکس, تولید هم‌زمان توان و برودت, سیکل رانکین آلی.,
ملخص المقالة :
روش‌های بازیابی گرمای هدررفتی راه قدرتمندی برای افزایش بهره‌وری کلی انرژی در تاسیسات صنعتی و نیروگاه‌ها ارایه میدهند. بسیاری از صنایع، از کارخانههای بزرگ فولاد گرفته تا نیروگاه‌های بزرگ - همواره به دنبال راه‌هایی برای استفاده مؤثرتر از انرژی هستند. گرمای هدررفتی گرمای باقیماندهای است که از فرایندهای صنعتی به دست میآید و معمولا فقط در محیط منتشر میشود. در این مقاله، با استفاده از گرمای هدررفتی یک واحد احیای آهن اسفنجی به روش میدرکس به‌عنوان منبع انرژی، به بررسی سامانه تولید هم‌زمان توان و تبرید با استفاده از سیکل رانکین آلی و سیکل تبرید اجکتوری آبشاری برای تولید هم‌زمان توان و برودت پرداخته شده است. در این تحقیق نشان داده شده است که چگونه بازیافت گرمای هدررفتی می‌تواند به بخشی ضروری از برنامه‌های تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس تبدیل گردد. بر طبق نتایج به‌دست آمده مقدار توان خالص خروجی سامانه و مقدار برودت تولیدی اواپراتورهای 1 و 2 به ترتیب 85/47، 19/53 و 34/48 کیلووات محاسبه گردید. همچنین شاخص‌های تصمیم‌گیرنده سامانه یعنی ضریب عملکرد سیکل تبرید، بازده سیکل رانکین آلی و سیکل تولید هم‌زمان به ترتیب 452/0، 27/17 درصد و 29/50 درصد گزارش شد. همچنین مطالعه پارامتریک به‌منظور مشاهده تأثیر پارامترهای تاثیرگذار سامانه انجام گردید.
[1] Ebadollahi, M., Shahbazi, B., Ghaebi, H., (2024). Efficiency and flexibility enhancement of nanofluid-based hybrid solar desalination system equipped with thermoelectric generator for eco-friendly freshwater and power cogeneration. Process Safety and Environmental Protection, 190, pp 108-122.
[2] Jouhara, H., Khordehgah, N., Almahmoud, S., Delpech, B., Chauhan, A., Tassou, S.A., (2018). Waste heat recovery technologies and applications. Thermal Science and Engineering Progress, 6, pp 268-289.
[3] Dzierwa, P., Trojan, M., Peret, P., Taler, J., Taler, D., Kaczmarski, K., Wrobel, W., Bator, J., (2024). Technological and economical analysis of the heat recovery system from flue gas in a thermal waste treatment plant. Energy, 307, p 132708.
[4] Ahmadi, S.F., Minaei, A., Ebadollahi, M., Ghaebi, H., Shahrivar, M.H., (2023). Energy management and reducing the environmental impacts of industrial flare gases using a new trigeneration energy system. Process Safety and Environmental Protection, 177, pp 1129-1141.
[5] Alhumaizi, K., Ajbar, A., Soliman, M., (2012). Modelling the complex interactions between reformer and reduction furnace in a midrex‐based iron plant. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 90(5), pp 1120-1141.
[6] Shams, A.,Moazeni, F., (2015). Modeling and simulation of the MIDREX shaft furnace: reduction, transition and cooling zones. Jom, 67, pp 2681-2689.
[7] Wang, H., Peterson, R., Herron, T., (2011). Design study of configurations on system COP for a combined ORC (organic Rankine cycle) and VCC (vapor compression cycle). Energy, 36(8), pp 4809-4820.
[8] Goswami, D.Y., Xu, F., Bhagwat, S.S., (2000). A combined power/cooling cycle. Energy, 25(3), pp 233-246.
[9] Zheng, D., Chen, B., Qi, Y., Jin, H., (2006). Thermodynamic analysis of a novel absorption power/cooling combined-cycle. Applied Energy, 83(4), pp 311-323.
[10] Liu, M., Zhang, N., (2007). Proposal and analysis of a novel ammonia–water cycle for power and refrigeration cogeneration. Energy, 32(6), pp 961-970.
[11] Zhang, N., Lior, N., (2007). Methodology for thermal design of novel combined refrigeration/power binary fluid systems. International Journal of Refrigeration, 30(6), pp 1072-1085.
[12] Wang, J., Dai, Y., Gao, L., (2008). Parametric analysis and optimization for a combined power and refrigeration cycle. Applied energy, 85(11), pp 1071-1085.
[13] Dai, Y., Wang, J., Sun, Z., (2009). A theoretical study on a novel combined power and ejector refrigeration cycle. International Journal of Refrigeration, 32(6), pp v1186-1194.
[14] Habibollahzade, A., Mehrabadi, Z.K., Markides, C.N., (2021). Comparative thermoeconomic analyses and multi-objective particle swarm optimization of geothermal combined cooling and power systems. Energy Conversion and Management, 234, p 113921.
[15] Wu, C., Xu, X., Li, Q., Li, X., Liu, L., Liu, C., (2021). Performance assessment and optimization of a novel geothermal combined cooling and power system integrating an organic flash cycle with an ammonia-water absorption refrigeration cycle. Energy Conversion and Management, 227, p 113562.
[16] Huang, Z.F., Wan, Y.D., Soh, K.Y., Chua, K.J., (2020). Hybrid operating method to improve the part-load performance of gas turbine based combined cooling and power system. Energy Conversion and Management, 226, p 113506.
[17] Rostamzadeh, H., Ebadollahi, M., Ghaebi, H., Amidpour, M., Kheiri, R., (2017). Energy and exergy analysis of novel combined cooling and power (CCP) cycles. Applied Thermal Engineering, 124, pp 152-169.
[18] Seyam, S., Dincer, I., Agelin-Chaab, M., (2023). Exergoeconomic and exergoenvironmental analyses of a potential marine engine powered by eco-friendly fuel blends with hydrogen. Energy, 284, p 129276.
[19] Rostamzadeh, H., Ebadollahi, M., Ghaebi, H., Shokri, A., (2019). Comparative study of two novel micro-CCHP systems based on organic Rankine cycle and Kalina cycle. Energy conversion and management, 183, pp 210-229.
[20] Pazuki, M.M., Kolahi, M.R., Ebadollahi, M., Amidpour, M., (2024). Enhancing efficiency in an innovative geothermal poly-generation system for electricity, cooling, and freshwater production through integrated multi-objective optimization: A holistic approach to energy, exergy, and enviroeconomic effects. Energy, p 133862.
