تحلیل ترمو اقتصادی سیستم جدید تولید سه گانه بر پایه پیل سوختی اکسید جامد و توربین گازی با سوخت هیدروژن

در این تحقیق، یک چرخه جدید تولید همزمان توان، سرمایش و گرمایش متشکل از پیل سوختی اکسید جامد، توربین گاز، مولد بخار بازیافت حرارت، چرخه تبرید جذبی گکس و مبادله کن گرمای بازیافت حرارت از دیدگاه ترمودینامیکی و اقتصادی مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل سازی این چرخه از طریق حل همزمان معادلات الکتروشیمیایی و ترمودینامیکی اجزاء و روابط اگزرژی – اقتصادی صورت گرفته است. نتایج بدست آمده بیانگر آن است که اگزرژی کل چرخه ترکیبی پیشنهادی ۱۴.۹% بیشتر و نرخ بازگشت ناپذیری این چرخه ۱۰.۶% کمتر از چرخه ترکیبی پیل سوختی- توربین گازی – چرخه گکس، در شرایط مشابه می باشد. همچنین، پیل سوختی و پس سوز بدلیل بازگشت ناپذیری ها، بیشترین نرخ تخریب اگزرژی را در بین اجزاء دارند. با توجه به نتایج اگزرژی اقتصادی، به ازای شرایط مشخص، مجموع هزینه واحد اگزرژی محصولات، ضریب اگزرژواکونومیکی، نرخ هزینه خرید کل تجهیزات چرخه و نرخ هزینه تخریب اگزرژی کل سیستم به ترتیب ۳۳۱.۱ دلار بر گیگا ژول، ۲۹.۳%، ۱۰.۴۷ دلار بر ساعت و ۲۵.۳۲ دلار بر ساعت بدست آمد. مطالعات پارامتری نشان داد که افزایش چگالی جریان موجب افزایش توان خالص خروجی، ظرفیت گرمایی مولد بخار بازیافت حرارت، برودت تولیدی، ظرفیت گرمایی مبادله کن بازیافت حرارت و بازگشت ناپذیری کل چرخه می گردد. همچنین با افزایش چگالی جریان، بازده اگزرژی و مجموع هزینه واحد اگزرژی محصولات کاهش پیدا می کنند.

Keywords:

Solid oxide fuel cell , GAX , HRSG , Cogeneration , Thermodynamic and Exergoeconomics , پیل سوختی اکسید جامد , چرخه تبرید گکس , مولد بخار بازیافت حرارت , تولید همزمان , تحلیل ترمودینامیکی و اقتصادی