پیشنهاد یک سیستم تولید سه گانه بر پایه سیستم پیل سوختی اکسید جامد با سوخت گاز طبیعی مایع شده ترکیب شده با توربین گازی هوا مرطوب برای کاربرد ایستگاه های ماهواره ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه بناب، بناب، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شبستر، شبستر، ایران

چکیده

رشد صنعت گاز طبیعی مایع شده توانسته تعداد بسیاری از ایستگاه‌های ماهواره‌ای را به توسعه برساند. فراهم آوردن یک روش جدید برای استفاده موثر از انرژی سرد تلف شده در ایستگاه‌های ماهواره‌ای که با گاز طبیعی مایع شده سوخت رسانی می شوند، در این تحقیق ارائه می شود. در این مقاله یک سیستم تولید سه گانه بر پایه پیل سوختی اکسید جامد-توربین گازی هوا مرطوب با سوخت گاز طبیعی مایع شده مطرح می گردد. این سیستم جدید از یک سو راندمان کلی را با استفاده از انرژی تلف شده در یک روش آبشاری بهبود بخشیده و همچنین تاثیر مثبتی بر انتشار آلایندگی خواهد داشت. نتایج تحقیق نشان می دهد که برای سیستم ارائه شده راندمان کلی توان و راندمان اگزرژی می تواند به ترتیب 7/64% و4/54 % باشد. این در حالی است که راندمان کل حرارتی تا 1/79 % نیز می رسد. به‌علاوه، این سیستم دی اکسید کربن مایع را در دمای 8/148- درجه سانتی‌گراد و فشار 300 کیلو پاسکال بازیافت می-کند که میزان جذب و خلوص آن به ترتیب دی اکسید کربن و 7/98 % و 9/98 % می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]                Bush PGW. Liquefied Natural Gas : Liquefied Natural Gas : n.d. (https://www.naturalgasintel.com/)
[2]          Matas A. Satellite trends Technical and business technology and regulatory challenges n.d. (https://www.itu.int/)
[3]          Lin W, Zhang N, Gu A. LNG (liquefied natural gas): a necessary part in China’s future energy infrastructure. Energy 2010;35:4383–91.
[4]          Gu A, Shi Y, Wang R. A review of the LNG industry in China. 14th Int Conf Exhib Liq Nat Gas 2004:765–75.
[5]          Dinçer İ, Midilli A, Kucuk H. Progress in exergy, energy, and the environment. Springer; 2014.
[6]          Energy Industry of Satellite Station Economic, Industry of Gas Oil supplement (https://economictimes.indiatimes.com/)
[7]          Mehr AS, Gandiglio M, MosayebNezhad M, Lanzini A, Mahmoudi SMS, Yari M, et al. Solar-assisted integrated biogas solid oxide fuel cell (SOFC) installation in wastewater treatment plant: Energy and economic analysis. Appl Energy 2017; 191:620-638
[8]          Mosayebnezhad M, Mehr AS, Gandiglio M, Lanzini A, Santarelli M. Techno-economic assessment of biogas-fed CHP hybrid systems in a real wastewater treatment plant 2018;129:1263–80.
[9]          Park SK, Ahn J-H, Kim TS. Performance evaluation of integrated gasification solid oxide fuel cell/gas turbine systems including carbon dioxide capture. Appl Energy 2011;88:2976–87.
[10]        Gao P, Li W, Cheng Y, Tong Y, Dai Y, Wang R. Thermodynamic performance assessment of CCHP system driven by different composition gas. Appl Energy 2014;136:599–610.
[11]        Su B, Han W, Jin H. Proposal and assessment of a novel integrated CCHP system with biogas steam reforming using solar energy. Appl Energy 2017;206:1–11.
[12]        Hou Q, Zhao H, Yang X. Thermodynamic performance study of the integrated MR-SOFC-CCHP system. Energy 2018;150:434–50.
[13]        Zhao H, Jiang T, Hou H. Performance analysis of the SOFC-CCHP system based on H2O/Li-Br absorption refrigeration cycle fueled by coke oven gas. Energy 2015;91:983–93. doi:10.1016/j.energy.2015.08.087.
[14]        Khani L, Mehr AS, Yari M, Mahmoudi SMS. ScienceDirect Multi-objective optimization of an indirectly integrated solid oxide fuel cell-gas turbine cogeneration system 2016;1.
[15]        Brighenti GD, Zachos PK, Orts-Gonzalez PL. Part-load performance modelling of a reheated humid air turbine power cycle. Appl Therm Eng 2018;138:365–73.
[16]        Li Y, Zhang N, Lior N. Performance comparison of two low-CO2 emission solar/methanol hybrid combined cycle power systems. Appl Energy 2015;155:740–52.
[17]        MosayebNezhad M, Mehr AS, Lanzini A, Misul D, Santarelli M. Technology review and thermodynamic performance study of a biogas-fed micro humid air turbine. Renew Energy 2019.
[18]        Wei C, Zang S. Experimental investigation on the off-design performance of a small-sized humid air turbine cycle. Appl Therm Eng 2013;51:166–76.
[19]        Zhao P, Dai Y, Wang J. Performance assessment and optimization of a combined heat and power system based on compressed air energy storage system and humid air turbine cycle. Energy Convers Manag 2015;103:562–72.
[20]        Carrero MM, De Paepe W, Magnusson J, Parente A, Bram S, Contino F. Experimental characterisation of a micro Humid Air Turbine: assessment of the thermodynamic performance. Appl Therm Eng 2017;118:796–806.
[21]        Sadeghi M, Mehr AS, Zar M, Santarelli M. Multi-objective optimization of a novel syngas fed SOFC power plant using a downdraft gasi fi er. Energy 2018;148:16–31. doi:10.1016/j.energy.2018.01.114.
[22]        Giarola S, Forte O, Lanzini A, Gandiglio M, Santarelli M, Hawkes A. Techno-economic assessment of biogas-fed solid oxide fuel cell combined heat and power system at industrial scale. Appl Energy 2018;211:689–704. doi:10.1016/J.APENERGY.2017.11.029.
[23]        Mehr AS, MosayebNezhad M, Lanzini A, Yari M, Mahmoudi SMS, Santarelli M. Thermodynamic assessment of a novel SOFC based CCHP system in a wastewater treatment plant. Energy 2018;150:299–309. doi:10.1016/j.energy.2018.02.102.
[24]        Campanari S, Iora P. Definition and sensitivity analysis of a finite volume SOFC model for a tubular cell geometry. J Power Sources 2004;132:113–26.
[25]        Gandiglio M, Lanzini A, Santarelli M, Leone P. Design and balance of plant of a demonsration plant with a Solid Oxide Fuel Cell fed by biogas from Waste-water and exhaust carbon recycling for algae growth. J Fuel Cell Sci Technol 2013;11:14. doi:10.1115/FuelCell2013-18082.
[26]        Komatsu Y, Kimijima S, Szmyd JS. Performance analysis for the part-load operation of a solid oxide fuel cell–micro gas turbine hybrid system. Energy 2010;35:982–8.
[27]        Cevasco R, Parente J, Traverso A, Massardo AF. Off-Design and Transient Analysis of Saturators for Humid Air Turbine Cycles. ASME Turbo Expo 2004 Power Land, Sea, Air, American Society of Mechanical Engineers Digital Collection; 2004, p. 263–71.
[28]        Systems O. EES: Engineering Equation Solver - Manual. F-Chart Software, Box 2003.