Cogeneration is a highly efficiency energy system that simultaneously generates heat and electricity, and can be combined with industrial processes to maximize energy efficiency. In the conventional cogeneration system, the produced heat is used for one purpose. In this study, triple purpose plant (desalination, district heating and power generation) was proposed, and thermal performance and economics of conventional cogeneration plants were compared with the triple purpose plant, and different types of heat recovery steam generator were considered to optimize the objected cogeneration plant. Afam VI power plant located in Nigeria and four-effect distillation desalination facility located in UAE were selected to compose mathematical model consisting of heat and mass balance equation and heat transfer equation. Thermal performance was evaluated by calculation of electricity efficiency, utilization factor and R1 efficiency, and economics was evaluated by calculation of electricity and heat generation cost. The R1 efficiency and utilization factor of the triple purpose power plant are higher than conventional cogeneration plant, and double pressure heat recovery steam generator without duct burner is most economical. The thermal performance and heat and electricity generation costs of the optimized triple purpose power according to climate change were predicted.
열병합 발전은 열과 전력을 동시에 생산 시키는 고효율의 발전시스템으로 에너지 소비가 많은 산업 공정과 결합하여 효율적인 시스템을 구성할 수 있다. 기존 열병합 발전소의 경우 발생된 열을 한 가지 목적으로 사용하는 경우가 대부분이었다. 본 연구에서는 지역난방, 해수담수화, 전력 생산을 동시에 하는 세 가지 목적의 열병합 발전소를 구성하여 기존의 열병합 발전소와 열성능 및 경제성을 평가 하였으며, 배열회수보일러의 구조에 따른 열병합 발전소의 최적 설계를 하였다. 성능 분석을 위해 나이지리아에 위치한 복합화력발전소와 아랍에미리트에 위치한 4중효용증발법의 담수화 설비를 선정하여 에너지, 질량, 열전달 균형방정식으로 구성된 수학적 모형을 구성하였으며, 발전 효율, 종합 열효율, 알원 효율 등을 계산하여 열성능을 평가하였고, 전력과 열에너지 생산단가를 비교하여 경제성을 평가하였다. 비교 결과 알원 효율와 종합 열효율은 기존의 열병합 발전소보다 평가대상 열병합 발전소가 더 높았으며, 덕트 버너를 장착하지 않은 이중 압력으로 구성된 배열회수보일러가 가장 경제적 임을 확인하였다. 이를 통해 계절 변화에 따른 외기온도, 해수온도, 가스터빈의 부하를 조절하여 연중운전조건에 따른 세 가지 목적의 열병합 발전소의 열성능 및 전력과 열에너지의 생산단가를 예측하였다.
