تحلیل ترمودینامیکی و بهینه سازی چندهدفی سیستم هیبرید متشکل از فرآیند گازی سازی زیست توده، پیل سوختی اکسید جامد و میکرو توربین گاز

در این مطالعه، مدلی عددی به منظور بررسی عملکرد سیستم هیبرید متشکل از بخش های؛ گازی سازی زیست توده، پیل سوختی و میکرو توربین گاز، ارایه شده و به روش الگوریتم ژنتیک نقاط بهینه عملکردی آن حاصل می شوند. زیست توده مورد استفاده زایدات جنگلی بوده و گازی سازی به روش ترمودینامیک تعادلی اصلاح شده مدل می شود. زیست گاز در پیل سوختی برای تولید توان الکتریکی به کار رفته و باقی مانده ی سوخت پس از احتراق در یک محفظه احتراق کمکی وارد میکرو توربین گاز شده و در نهایت از حرارت موجود در خروجی سیستم در یک مولد بخار بازیافت حرارتی استفاده می شود. مدل ارایه شده در بخش پیل سوختی، مدلی یک بعدی با امکان کنترل گرادیان های دما در راستای طولی بوده و اجزای دیگر سیستم به کمک مدل های صفربعدی بررسی می شوند. اثر پارامترهایی چون؛ مقدار هوا و بخارآب عامل گازی سازی، شدت جریان میانگین الکتریکی، فاکتور مصرف سوخت بر خروجی های مهم سیستم، مانند؛ راندمان تولید گاز ، گرادیان دما، راندمان الکتریکی و الکتریکی-حرارتی و توان الکتریکی کل سیستم بررسی می شوند. پس از بررسی گسترده پارامتریک، بهینه سازی چندهدفی به روش الگوریتم ژنتیک و به منظور حصول نقاط بهینه عملکردی سیستم در دو مرحله انجام می گیرد. در سیستم هیبرید مورد بررسی، بیشینه مقدار توان الکتریکی کل معادل 206/81 کیلووات و راندمان الکتریکی کل 46/27 درصد حاصل می شوند.

Keywords:

پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای , مدل سازی حالت پایدار , گازی سازی زیست توده , سیستم تولید همزمان حرارت و توان , بهینه سازی چندهدفی