آنالیز انرژی و اگزرژی سیستم مجتمع گازی سازی زیست توده و پیل سوختی اکسید جامد (قسمت اول): تکنولوژی تصفیه گاز دما پایین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 استاد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

در این مقاله، سیستم قدرت یکپارچه­ی جدیدی، بر پایه گازی­سازی زیست توده و پیل سوختی اکسید جامد با سیستم تصفیه گاز دما پایین پیشنهاد شده و عملکرد آن به وسیله­ی محاسبات ترمودینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. سیستم پیشنهادی شامل واحد گازی­سازی، واحد تصفیه گاز، هیبرید پیل سوختی اکسید جامد و توربین گاز و چرخه پایین دست آلی رانکین می­باشد. گاز سنتز قبل از استفاده در پیل سوختی اکسید جامد باید در واحد تصفیه گاز مورد پاکسازی قرار گیرد. تکنولوژی تصفیه گاز دما پایین برای تصفیه گاز سنتز خروجی از گازی­ساز به کار گرفته شده است. مطالعه پارامتریک، جهت بررسی پاسخ سیستم به تغییرات پارامترهای عملیاتی انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می­دهد که با یک چنین سیستمی می­توان به ترتیب به راندمان انرژی ناخالص و خالص، 56/54% و 55/50% دست یافت. این در حالی است که راندمان اگزرژی ناخالص و خالص سیستم به ترتیب 57/48% و 08/45% می­باشد. از نرم­افزار ترمودینامیکی Cycle-Tempo برای مدل­سازی سیستم پیشنهادی استفاده شده است.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  McKendry P., Energy production from biomass (part 1): overview of biomass, Bioresour Technol, Vol. 83, No. 1, pp. 37-46, 2002.
[2] F.R.A.M., Standard Analytical fuel cell modelling and exergy analysis of fuel cells, PhD thesis, Delft University of Technology, 1998.
[3]  V Alderucci, PL Antonucci, G Maggio, N Giordano, V Antonucci, Thermodynamic analysis of SOFC fuelled by biomass-derived gas, Int J Hydrogen Energy, Vol. 19, No. 4, pp. 369–76, 1994.
[4]  PN Hutton, MA Musich, N Patel, DD Schmidt, RC Timpe, Feasibility study of a thermally integrated SOFC-gasification system for biomass power generation, Phase 1 Interim report, DE-FC26-98FT40321, 2003.
[5]  Fryda L., KD Panopoulos, J Karl, E Kakaras, Exergetic analysis of solid oxide fuel cell and biomass gasification integration with heat pipes, Energy, Vol. 33, No. 2, pp. 292–9, 2008.
[6]  Nagel F.P., Schildhauer T.J., McCaughey N., SMA Biollaz, Biomass-integrated gasification fuel cell systems e part 2: economic analysis, Int J Hydrogen Energy, Vol. 34, No. 16, pp. 6826–44, 2009.
[7]  Pierobon L., Rokni M., Larsen U., Haglind F., Thermodynamic analysis of an integrated gasification solid oxide fuel cell plant combined with an organic Rankine cycle, Renewable Energy, Vol. 60 pp. 226–234, 2013.
[8]  Gholamian E., Zare V. Mousavi b. S. M., Integration of biomass gasification with a solid oxide fuel cell in a combined cooling, heating and power system: A thermodynamic and environmental analysis, Int J Hydrogen Energy, Vol. 41 pp. 1–11, 2016.
 [9] Cycle-Tempo 5.0, TU Delft, 2006, www.cycle-tempo.nl.
[10] Liua M., Aravind P.V., Woudstra T., Cobas V.R.M., Verkooijen A.H.M., Development of an integrated gasifier–solid oxide fuel cell test system: A detailed system study, J Power Sources, Vol. 196, No. 2, pp. 7277–89, 2011.
[11]         Aravind P.V., Woudstra T., Woudstra N., Spliethoff H., Thermodynamic evaluation of small scale systems with biomass gasifiers, solid oxide fuel cells with Ni/GDC anodes and gas turbines, J Power Sources, Vol. 190, No. 2, pp. 461–75, 2009.
[12]         Toonssen R.., Sollai S., Aravind P.V., Woudstra N., A.H.M. Verkooijen, Alternative system designs of biomass gasification SOFC/GT hybrid systems, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 36, No. 2, pp. 10414–25, 2011.
[13] Ankur Scientific Energy Technologies Pvt. Ltd. www.ankurscientific.com/ range.htm#wbg, 2011.