طراحی و بهینه‌سازی سیستم انرژی هیبریدی MCFC–ORC مبتنی بر گازسازی زیست‌توده با هدف بازیابی مؤثر حرارت تلف‌شده و کاهش انتشار کربن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

2 مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی ییلدیز، استانبول، ترکیه

چکیده

در این پژوهش، یک سیستم انرژی هیبریدی مبتنی بر گازسازی زیست‌توده، پیل سوختی کربنات مذاب (MCFC) و چرخه رانکین آلی (ORC) برای تولید هم‌زمان توان و بازیابی حرارت تلف ‌شده مورد بررسی قرار گرفته است. در پیکربندی پیشنهادی، زیست‌توده ابتدا در گازساز به گاز سنتز تبدیل می‌شود و گاز سنتز تولیدی پس از پیش‌گرمایش و ریفورمینگ به‌عنوان سوخت MCFC مورد استفاده قرار می‌گیرد. سپس حرارت گازهای خروجی MCFC و پس‌سوز برای راه‌اندازی ORC و تولید توان اضافی بازیافت می‌شود. مدل‌سازی ترمودینامیکی و تحلیل پارامتری برای ارزیابی عملکرد سیستم انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد راندمان کل سیستم به 47/46 % و توان خالص تولیدی به 670/7 کیلووات در ضریب مصرف سوخت 0/88 می‌رسد. افزایش چگالی جریان از 630 به 900 آمپر بر مترمربع، توان خروجی را افزایش اما راندمان را به دلیل تلفات اهمی کاهش می‌دهد. همچنین با افزایش ضریب مصرف سوخت تا 0/88 راندمان بهبود یافته و سپس کاهش می‌یابد. در 0/9=Uf، حداقل انتشار CO₂ برابر با 0/48 تن بر مگاوات‌ساعت و هزینه واحد محصول 7/45دلار بر گیگاژول به‌دست آمد. بازده اگزرژی سیستم در شرایط بهینه 59/59 % است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات