الملخص

تم إجراء تحليل إقتصادي-حراري لمحطة الخمس البخارية، ذات القدرة التصميمية 120MW بإستخدام بيانات حقيقية لثلاثة أحمال مختلفة، حيث كان العامل الرئيسي في تغير الأحمال هو كمية البخار المُشغل للمحطة، والأحمال قيد الدراسة هي: (حمل كامل) 120MW و (حمل جزئي) 60MW و (الحمل التشغيل الحالي)100MW ، علماً بأن المحطة حاليا تشتغل بدون مسخنات الضغط العالي. تم تطبيق قوانين الديناميكا الحرارية لتحليل المنظومات الحرارية التي تؤدي إلى حساب الفاعلية والإكسيرجي المرتبطة بالتكاليف للمنظومة، إضافة لحساب اللاإنعكاسية والتكاليف المرتبطة بها. بٌنيت هذه الطريقة على تحليل التكاليف النوعية للاكسرجي.
أظهرت نتائج تحليل الاكسيرجي أن الفعالية إرتفعت من 37.74% عند الحمل الحالي إلى 40.96% عند الحمل الكلي، بذلك إنخفضت نسبة اللاإنعكاسية إلى اكسرجي الوقود من 65.92% عند الحمل الحالي إلى 59.6% عند الحمل الجزئي لتصل إلى 57.9% عند الحمل الكلي، بينما أظهرت نتائج التحليل الإقتصادي الحراري أن تكلفة الطاقة المولدة عند الحمل الحالي كانت 0.177$/kWh و 0.113$/kWh عند الحمل الجزئي و 0.102$/kWh عند الحمل الكلي مع الأخذ في الإعتبار الإرتفاع في سعر الوقود على مدار عمر المحطة. أظهرت النتائج أيضا أن تكلفة الطاقة المهدورة (اللاإنعكاسية) في الغلاية تمثل أكبر قيمة بين إجمالي التكاليف وتتغير قيمتها من 8296$/h عند الحمل الحالي إلى 6560$/h عند الحمل الكلي، بينما تقل قيمتها بقيمة ملحوظة عند الحمل الجزئي وذلك لإنخفاض معدل إستهلاك الوقود، بينما مثلت تكاليف اللاإنعكاسية لباقي وحدات المحطة قيم اصغر.

ABSTRACT

Exergoeconomic (thermoeconomic) analysis is performed on Alkhoms steam power plant. The nominal power of the plant is 120 MW. The analysis is based on real-time data and performed for three different loads. The main factor of load variation is the variation of the steam mass flow rate. These loads are 120 MW (full load), 60 MW (part load), and 100 MW (real-time operation). It is worth to mention that high-pressure heaters are out of service these days. A systematic and general methodology for defining and calculating exergetic efficiencies, exergy destruction, and exergy related to costs in thermal systems is presented. The methodology is based on the Specific Exergy Costing (SPECO) method.
Results of the exergy analysis showed the exergetic efficiency (effectiveness) increases from 34.74% at the real-time operation to 40.96% at full operating load, and hence the ratio of the total exergy destruction to fuel input exergy decreases from 64.46% at a real-time operation to 59.6 at part load up to 57.88% at full operating load. The exergoeconomic analysis results the average specific cost is 0.177 $/kWh at real-time operation and 0.113 $/kWh at part load, and 0.102 $/kWh at full operating load taking into consideration the escalation of fuel price (levelized fuel cost). It is found that the cost of exergy destruction in the steam generator presents the main contribution to the total cost of exergy loss; its value varies in the steam generator from 8296 $/h at the real-time operation to 6560 $/h at full operating load, while exergy destruction cost at part load is at a notable value of 3495 $/h due to low fuel consumption. The contributions and the variation of exergy destruction cost with load are lower for the other components.