۱-۲-۸ تأثیر پذیری کارایی سیکل ترکیبی از شرایط کاری
۱-۲-۸-۱ تأثیر دمای هوای محیط بر قدرت و راندمان سیکل ترکیبی
تغییرات دمای هوای محیط، بر دبی جریان گاز، دما و آنالیز گازهای داغ خروجی از توربین گاز تأثیر می­ گذارد که این امر به نوبه­ی خود، بر میزان کارایی بویلر بازیاب حرارت قرار گرفته شده در پشت توربین گاز و در نهایت کارایی سیکل ترکیبی تأثیر خواهد گذاشت.
بالا بودن دمای هوا از یک طرف، موجب کاهش دانسیته­ی هوا و درنتیجه کاهش دبی جریان هوای عبوری از توربین گاز، قدرت خروجی از توربین را ۱۵ تا ۲۵ درصد کاهش می­دهد، ولی افزایش دمای گازهای خروجی، دبی بخار تولیدی در بویلر بازیاب حرارت و در نهایت راندمان کلی سیکل ترکیبی را بهبود می­بخشد. قدرت خروجی نسبی با افزایش درجه حرارت محیط کاهش می­یابد. بدیهی است که کارکرد یک سیکل ترکیبی، به علت تأثیر پذیر بودن توربین گاز و کوندانسور سیکل بخار از شرایط محیط، تأثیر پذیری کمتری از شرایط محیط نسبت به سیکل قدرت ساده­ی گازی برخوردار است.
۱-۲-۸-۲ تأثیر بار توربین گاز بر راندمان سیکل ترکیبی
به طور کلی توربین­های گازی در بارهای پایین کارایی ضعیفی دارند. بارهای پایین نه تنها کارایی توربین گاز را تحت تأثیر قرار می­ دهند، بلکه کارایی بویلر بازیاب حرارت و در نهایت سیکل ترکیبی را تحت الشعاع خود قرار می­ دهند. پایین بودن بار توربین گاز موجب کاهش دمای گازهای خروجی از توربین گاز می­ شود، که درنتیجه­ی آن، هم میزان تولید بخار در بویلر بازیاب حرارت کاهش خواهد یافت و هم امکان تشکیل بخار در اکونومایزر فراهم می­گردد.
۱-۲-۸-۳ تأثیر فشار بخار بر راندمان سیکل ترکیبی
تغییرات زیاد فشار بخار، بر حجم ویژه­ی بخار تأثیر می­ گذارد و به دنبال آن افت سرعت و فشار در طول لوله­های مبدل حرارتی، شیرها و… افزایش می­یابد. از طرف دیگر، تغییرات فشار علاوه بر تغییر دمای اشباع درام، تنش­های حرارتی مولفه­های بویلر نظیر درام، مافوق­گرم­کن، مولد بخار و… را دست­خوش تغییرات می­ کند. شرایط متغیّر فشار، راندمان توربین بخار را در بارهای کم افزایش می­دهد، زیرا با متغیّر بودن فشار، هم تلفات هنگام فرایند اختناق کاهش می­یابد و هم هزینه­ های پمپ آب تغذیه در صورتی که از پمپ­های با سرعت متغیّر استفاده گردد کاهش می­یابد.
۱-۲-۹ مزایا و معایب سیکل­های ترکیبی
مزایای این نوع نیروگاه­ها به دلایل زیر می­باشد:
به دست آوردن راندمان حرارتی بالا، زیرا دو سیکل فوق الذکر از نظر ترمودینامیکی با یکدیگر سازگاری داشته و گرمایی که از توربین گاز دفع می­ شود، دارای چنان دمای بالایی است که می­توان به آسانی توسط سیکل بخار مورد استفاده قرار گیرد.

• • سیال­های عامل هر دو سیکل در طبیعت به وفور یافت می­شوند، ارزان و غیر سمی بوده و درنتیجه استفاده از این نیروگاه­ها آلودگی کمتر محیط زیست را در پی دارد.

• • تجهیزات مورد نیاز این سیکل­ها شناخته شده بوده و سازندگان زیادی در ساخت آن­ها ­تجربه و تبحّر دارند .

• • بالا بودن نسبت قدرت تولیدی به فضای اشغال شده توسط تجهیزات.

• • • راه اندازی و شروع به کارسریع: شروع به کار این نیروگاه­ها از حالت سرد تقریباً دو ساعت و در حالت شروع به کار گرم تقریباً به ۳۰ دقیقه زمان نیاز دارد. در صورتی­که این مدت برای نیروگاه­های بخاری مرسوم حدوداً ۱۸-۱۵ ساعت می­باشد.

  

• • هزینه­ اولیّه­ی نصب و راه ­اندازی نیروگاه­های سیکل ترکیبی در مقایسه با سایر نیروگاه­ها کم می­باشد.

• • بازدهی کلّی این نیروگاه­ها بالا بوده و از محدوده ۵۰ درصد تجاوز نموده و به مرز ۶۰ درصد نزدیک شده است.

• • در مقایسه با نیروگاه­های بخاری حجم سیال کاری کمتری (تقریباً نصف) مورد نیاز است که این امر توجیه ضرورت استفاده از این نیروگاه­ها در مناطق کم آب می­باشد.

• • زمان مورد نیاز برای راه اندازی و هزینه­ نصب اولیه­ این نیروگاه­ها اندک می­باشد.

• • توربین­های گازی جدید با ظرفیت­های بالاتری ساخته می­شوند که این خود عامل عمده­ای در استفاده از آن­ها در نیروگاه­های سیکل ترکیبی با راندمان بالا می­باشد.

• • توربین­های گازی در اندازه­ها و مدل های مشخّصی استاندارد شده و ساخته می­شوند و تولید و توسعه یک مدل جدید که قابل اطمینان بوده و کارا باشد، هزینه سنگینی را برای سازندگان آن در بردارد. به همین جهت توربین­های گازی واحدهای سیکل ترکیبی، معمولاً از واحدهای استاندارد انتخاب می­گردند که البته این واحدهای استاندارد با توجه به دانش و تکنولوژی روز، دائماً در دست تکمیل و توسعه می­باشد.

اما سیکل­های ترکیبی دارای معایبی نیز می­باشند که ازجمله­ی آن می­توان به موارد زیر اشاره نمود:

• • طول عمر کمتر: طول عمر بخش گازی نیروگاه­های سیکل ترکیبی به مراتب پایین­تر از نیروگاه­-های بخار است به طوری­که عمر مفید یک توربین گاز در حدود ۱۵ سال و عمر مفید یک توربین بخار بیش از ۳۰ سال است.

• • تأثیر­گذاری کیفیّت سوخت بر هزینه­ها: در مواردی که سوخت موجود از کیفیّت پایینی برخوردار باشد جهت استفاده از آن در یک نیروگاه سیکل ترکیبی لازم است که یک سیستم مناسب تصفیه­ی سوخت نیز در نظر گرفته شود که این امر باعث افزایش قیمت، مخارج اولیه و تعمیرات اضافی خواهد شد.

• • تأثیر­پذیری کارایی با تغییرات شرایط محیطی: در نیروگاه­های سیکل ترکیبی کاهش یا افزایش درجه حرارت محیط باعث افزایش یا کاهش راندمان می­ شود در حالی­که نیروگاه­های بخار در مقابل تغییرات درجه حرارت محیط حساسیت کمتری دارند.

۱-۲-۱۰ راندمان کلی نیروگاه­های سیکل ترکیبی
راندمان کلی یک واحد سیکل ترکیبی، به میزان تلفات حرارتی که بین دو واحد صورت می­گیرد بستگی دارد. در آرایش سری سیکل ترکیبی با فرض عدم وجود اتلاف حرارتی، کل انرژی حرارتی خروجی از واحد بالایی وارد چرخه­ی پایینی شده و جهت تولید بخار مورد استفاده قرار می­گیرد.
دراین بخش، با فرض عدم وجود اتلاف حرارتی بین دو واحد، به بررسی تأثیر استفاده از سیکل ترکیبی بر رابطه­ راندمان کلی نیروگاه پرداخته می­ شود.

شکل ۱-۱۴: شمای یک نیروگاه سیکل ترکیبی در حالت سری واحدها
برای این منظور یک نیروگاه سیکل ترکیبی غیر مشخص، شامل یک سیکل بالایی و یک سیکل پایینی در نظر گرفته می­ شود. با فرض به عنوان راندمان سیکل بالایی، به عنوان راندمان سیکل پایینی و به عنوان راندمان کلی سیکل ترکیبی خواهیم داشت:

پس از جایگذاری روابط:

درنتیجه:

یا
(۱-۱)  در نتیجه برای دو سیکل کوپل شده با هم با توجه به رابطه­ (۱-۱) خواهیم داشت:
(۱-۲)
رابطه­ (۱-۲) نشان می­دهد راندمان دو سیکل کوپل شده باهم در حالت سری، برابر است با: مجموع راندمان تک­تک سیکل­ها منهای حاصل­ضرب راندمان آن­ها درهم. از این رو با ترکیب دو سیکل مجزا با یکدیگر، به راندمانی دست خواهیم یافت که در صورت مجزا بودن سیکل­ها، امکان دستیابی به آن میسّر نخواهد بود (راندمانی بالاتر از راندمان سیکل­های مجزا).
۱-۳ کلیات شیرین سازی آب
۱-۳-۱ تعریف نمک­زدایی:
نمک­زدایی عبارت است از انجام عملیات روی آب شور، بد مزه یا آلوده، جهت زدودن نمک اضافی و بقیه ی مواد معدنی و آلوده از آن و یا به طور کلی تر نمک زدایی شامل زدودن نمک­ها و مواد معدنی است. در این فرایند آب به گونه ای به آب شیرین برگردانده می­ شود که جهت مصرف یا آبیاری مناسب باشد. بعضی از مواقع محصول فرایند نمک­زدایی، فراورده نمک خوراکی است که این فرآورده از نظر اقتصادی مورد توجه است.
۱-۳-۲ روش­های آب شیرین کنی
به طور کلی میتوان روش­های آب شیرین­کنی را به دو بخش اصلی: گرمایی وغشایی تقسیم نمود. در ایران و جهان روش­هایی مانند: اسمز معکوس، تبخیر ناگهانی چند مرحله­ ای، تقطیر چند مرحله­ ای، متراکم سازی مکانیکی بخار آب و تقطیر چند مرحله ای-چگالش گرمایی بخار طرفداران فراوانی دارند. در این مقاله با توجه به استقبال گسترده از این روش­ها، تلاش خواهد شد تا بهترین روش برای معیارهای پیشرو انتخاب گردد.
۱-۳-۲-۱ تقطیر چند مرحله­ ای (MED)
تقطیر چند مرحله­ ای یکی از روش­های گرمایی آب شیرین­کنی می­باشد. در مرحله اول این روش تنها بخشی از آب شور ورودی به سلول تبخیر شده و بقیه آب وارد مرحله دوم می شود که این مرحله فشار کمتری نسبت به مرحله قبلی دارد و بوسیله بخار ایجاد شده در مرحله اول، گرما داده می­ شود تا با این عمل دمای بخارکاهش یافته و به مایع تبدیل شود که این چرخه چندین مرحله ادامه می­یابد.

شکل ۱-۱۵ : شماتیک یک واحد MED
۱-۳-۲-۲ اسمز معکوس (RO)
اسمز معکوس یکی از روش­های غشایی-مکانیکی می­باشد. در این روش از غشاهای نیمه تراوا استفاده می­ شود که مبنای عمل این غشاها جداسازی یون­ها و ناخالصی­های آب می­باشند. آب شور با عبور از داخل این غشاها، نمک خود را باقی گذاشته و آب شیرین بدست می ­آید.

شکل ۱-۱۶: شماتیک نحوه عملکرد غشای یک واحد RO