آنالیز فنی - اقتصادی کوپلینگ سیستم هیبرید نمک‌زدایی MED-TVC و RO و نیروگاه‌های VVER-1000

نجفی, پویان; طالبی, سعید

doi:10.24200/nst.2022.1480

نوع مقاله : مقاله فنی

نویسندگان

دانشکده‌ی مهندسی انرژی و فیزیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی‌تکنیک تهران)، صندوق پستی: 4413-15875، تهران ـ ایران

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1480

چکیده

در این مقاله ارزیابی فنی و اقتصادی کوپلینگ نیروگاه‌های 1000VVER- با یک سیستم هیبرید نمک‌زدایی تقطیر چند مرحله‌ای با تراکم حرارتی بخار و اُسمز- معکوس برای ظرفیت تولید 100،000 متر مکعب بر روز آب شیرین صورت گرفته است. برای این منظور از ابزارهای مدل‌سازی و محاسباتی DEEP و DE-TOP که توسط IAEA برای ارزیابی پروژه‌های نمک‌زدایی هسته‌ای توسعه یافته‌اند؛ استفاده شده است. برای ارتقاء راندمان سیستم اُسمز- معکوس، کاهش هزینه آب شیرین تولید شده و آلودگی‌های زیست محیطی ناشی از پساب آب شور بازگشتی حاصل از فرایند تولید آب شیرین به دریا، از پساب خروجی سیستم MED-TVC به‌عنوان تغذیه سیستم اُسمز- معکوس در نظر گرفته شد. ارزیابی آرایش اتصال سیستم MED-TVC و مدار دوم نیروگاه‌‌های 1000VVER- در ابزار DE-TOP نشان می‌دهد که حالت بهینه استخراج انرژی حرارتی لازم، بخار با دبی جرمی 121 کیلوگرم بر ثانیه و فشار 1_/1 مگاپاسکال به میزان 90 مگاوات حرارتی است. برای رعایت الزامات ایمنی IAEA، یک مبدل حرارت میانی برای اطمینان از عدم نشت آلودگی رادیواکتیو به آب شیرین تولید شده در نظر گرفته شد. تحلیل نتایج نشان می‌دهد که در حالت بهینه، راندمان کلی نیروگاه در حالت تولید هم‌زمان از 33‌%‌ به 34‌% افزایش یافت. هم‌چنین با مفروضات اقتصادی هزینه تراز شده هر متر مکعب آب شیرین تولید شده را می‌توان 06_/1 دلار بر متر مکعب تخمین زد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Techno-economic assessment of coupling Hybrid MED-TVC and RO Desalination System with VVER-1000 Power Plants

نویسندگان [English]

P. Najafi
S. Talebi

Department of Energy Engineering and Physics, Amirkabir University of Technology, P.O.Box: 15875-4413, Tehran – Iran

چکیده [English]

This paper provides a techno-economic assessment of coupling VVER-1000 Power Plants and hybrid desalination processes, including MED-TVC and RO systems, with a total 100,000 m3/day freshwater capacity. DEEP and DE-TOP tools initially developed by IAEA for evaluating nuclear desalination projects are used here. To reduce the environmental effect of rejecting waste brine and increasing the efficiency of the RO system, in the proposed hybrid desalination system, the waste of MED-TVC is used as the feed water of the RO system. DE-TOP obtained the most efficient extraction steam point to supply MED-TVC system with 90MWth at the point with a pressure of 1.1 MPa and mass flux of 121 kg/s. An intermediate circuit is considered to ensure there will be no contamination into the produced water to comply with IAEA safety requirements. In this manner, the power plant's cogeneration efficiency reaches 33% to 34%. Furthermore, the financial results show freshwater's levelized cost is almost 1.06 $/m3.

کلیدواژه‌ها [English]

Nuclear desalination
DEEP
DE-TOP
Techno-economic assessment

مراجع

1. G. Locatelli, et al, Cogeneration: An option to facilitate load following in Small Modular Reactors, Prog. Nucl. Energy., 97, 153 (2017). doi: 10.1016/j. pnucene.2016.12.012.

2. IAEA, Introduction of Nuclear Desalination-Technical Reports Series No. 400, (IAEA, Vienna, 2000).

3. Al-Othman. Amani, et al., Nuclear desalination: A state-of-the-art review, Desalination., 457, 39 (2019). doi: 10.1016/j.desal.2019.01.002.

4. J. Miller, Review of water resources and desalination technologies, Sandia Natl. Lab. Report, SAND., 800, 3 (2003).

5. Shannon Omari Liburd, Solar-driven humidification dehumidification desalination for potable use in haiti, (Massachusetts Institute of Technology, 2010).

6. A. Al-Karaghouli, L.L. Kazmerski, Energy consumption and water production cost of conventional and renewable-energy-powered desalination processes, Renew. Sustain. Energy Rev., 24, 343 (2013). doi: 10.1016/j.rser.2012. 12. 064.

7. H.T. El-Dessouky, M.E. Hisham, Fundamentals of Salt Water Desalination, (Elsevier, 2002).

8. Sadeghi Khashayar, et al., Comprehensive techno-economic analysis of integrated nuclear power plant equipped with various hybrid desalination systems, Desalination., 493, 150 (2020). doi: 10.1016/j. desal.2020.114623.

9. K.C. Kavvadias, I. Khamis, The IAEA DEEP desalination economic model: a critical review, Desalination, 257, 150 (2010).

10. N. Xoubi, Economic assessment of nuclear electricity from VVER-1000 reactor deployment in a developing country, Energy., 175, 14 (2019). doi: 10.1016/j. energy.2019.03.071.

مجله علوم، مهندسی و فناوری هسته‌ای

آنالیز فنی - اقتصادی کوپلینگ سیستم هیبرید نمک‌زدایی MED-TVC و RO و نیروگاه‌های VVER-1000

مراجع

مراجع

1. G. Locatelli, et al, Cogeneration: An option to facilitate load following in Small Modular Reactors, Prog. Nucl. Energy., 97, 153 (2017). doi: 10.1016/j. pnucene.2016.12.012.

2. IAEA, Introduction of Nuclear Desalination-Technical Reports Series No. 400, (IAEA, Vienna, 2000).

3. Al-Othman. Amani, et al., Nuclear desalination: A state-of-the-art review, Desalination., 457, 39 (2019). doi: 10.1016/j.desal.2019.01.002.

4. J. Miller, Review of water resources and desalination technologies, Sandia Natl. Lab. Report, SAND., 800, 3 (2003).

5. Shannon Omari Liburd, Solar-driven humidification dehumidification desalination for potable use in haiti, (Massachusetts Institute of Technology, 2010).

6. A. Al-Karaghouli, L.L. Kazmerski, Energy consumption and water production cost of conventional and renewable-energy-powered desalination processes, Renew. Sustain. Energy Rev., 24, 343 (2013). doi: 10.1016/j.rser.2012. 12. 064.

7. H.T. El-Dessouky, M.E. Hisham, Fundamentals of Salt Water Desalination, (Elsevier, 2002).

8. Sadeghi Khashayar, et al., Comprehensive techno-economic analysis of integrated nuclear power plant equipped with various hybrid desalination systems, Desalination., 493, 150 (2020). doi: 10.1016/j. desal.2020.114623.

9. K.C. Kavvadias, I. Khamis, The IAEA DEEP desalination economic model: a critical review, Desalination, 257, 150 (2010).

10. N. Xoubi, Economic assessment of nuclear electricity from VVER-1000 reactor deployment in a developing country, Energy., 175, 14 (2019). doi: 10.1016/j. energy.2019.03.071.

11. Nuclear Energy Agency and International Energy Agency, Projected Costs of Generating Electricity 2020. NEA. 112 (2020).

12. AEOI, Final Safety Analysis Report, Moscow, (2007).

دوره 43، شماره 4 - شماره پیاپی 102
دی 1401
صفحه 172-180

آنالیز فنی - اقتصادی کوپلینگ سیستم هیبرید نمک‌زدایی MED-TVC و RO و نیروگاه‌های VVER-1000

مراجع

مراجع

1. G. Locatelli, et al, Cogeneration: An option to facilitate load following in Small Modular Reactors, Prog. Nucl. Energy., 97, 153 (2017). doi: 10.1016/j. pnucene.2016.12.012.

2. IAEA, Introduction of Nuclear Desalination-Technical Reports Series No. 400, (IAEA, Vienna, 2000).

3. Al-Othman. Amani, et al., Nuclear desalination: A state-of-the-art review, Desalination., 457, 39 (2019). doi: 10.1016/j.desal.2019.01.002.

4. J. Miller, Review of water resources and desalination technologies, Sandia Natl. Lab. Report, SAND., 800, 3 (2003).

5. Shannon Omari Liburd, Solar-driven humidification dehumidification desalination for potable use in haiti, (Massachusetts Institute of Technology, 2010).

6. A. Al-Karaghouli, L.L. Kazmerski, Energy consumption and water production cost of conventional and renewable-energy-powered desalination processes, Renew. Sustain. Energy Rev., 24, 343 (2013). doi: 10.1016/j.rser.2012. 12. 064.

7. H.T. El-Dessouky, M.E. Hisham, Fundamentals of Salt Water Desalination, (Elsevier, 2002).

8. Sadeghi Khashayar, et al., Comprehensive techno-economic analysis of integrated nuclear power plant equipped with various hybrid desalination systems, Desalination., 493, 150 (2020). doi: 10.1016/j. desal.2020.114623.

9. K.C. Kavvadias, I. Khamis, The IAEA DEEP desalination economic model: a critical review, Desalination, 257, 150 (2010).

10. N. Xoubi, Economic assessment of nuclear electricity from VVER-1000 reactor deployment in a developing country, Energy., 175, 14 (2019). doi: 10.1016/j. energy.2019.03.071.

11. Nuclear Energy Agency and International Energy Agency, Projected Costs of Generating Electricity 2020. NEA. 112 (2020).

12. AEOI, Final Safety Analysis Report, Moscow, (2007).

دوره 43، شماره 4 - شماره پیاپی 102دی 1401صفحه 172-180

دوره 43، شماره 4 - شماره پیاپی 102
دی 1401
صفحه 172-180