عنوان

تحلیل ترمو-اقتصادی و زیست محیطی فرایند گازی سازی زباله جامد شهری تجمیع شده با چرخه کلسیم برای تولید همزمان توان و هیدروژن

شماره

۴۹۷۶پ

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

فارسی

عنوان اصلي

تحلیل ترمو-اقتصادی و زیست محیطی فرایند گازی سازی زباله جامد شهری تجمیع شده با چرخه کلسیم برای تولید همزمان توان و هیدروژن

نام عام مواد

[پایان نامه]

نام نخستين پديدآور

سهیل خسروی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

صنعتی سهند

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۲

نام خاص و کميت اثر

۱۳۶ص.

ساير جزييات

مصور، جدول، نمودار

مواد همراه اثر

CD

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مهندسی مکانیک- تبدیل انرژی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۲/۰۶/۰۱

متن يادداشت

یکی از فناوری¬های نوظهور، فرایند گازی¬سازی زیست¬توده و یکپارچه¬سازی آن با چرخه کلسیم به‌منظور حذف گاز کربن¬دی¬اکسید از ترکیبات گاز سنتز و دست¬یابی به گاز سنتز غنی از هیدروژن می¬باشد. در سیستم¬های یکپارچه گازساز و چرخه کلسیم، از احتراق اکسیژنی به‌منظور تامین حرارت موردنیاز چرخه کلسیم استفاده شده است. مصرف انرژی الکتریکی قابل¬توجه در واحد جداساز هوا برای جداسازی اکسیژن از هوا از چالش¬های اصلی احتراق اکسیژنی می¬باشد. در این راستا، خلاء مطالعاتی کاملا مشهود است که در آن ضمن تحلیل کامل ترمودینامیکی، تحلیل زیست¬محیطی نیز پیرامون سیستم¬های یکپارچه گازساز و چرخه کلسیم انجام شده باشد. ازاین‌رو، هدف از پژوهش حاضر، پیشنهاد یک سیستم یکپارچه جدید گاز-ساز و چرخه کلسیم برای تولید همزمان توان و هیدروژن می¬باشد که در آن خوراک اولیه، زباله جامد شهری بوده و از انرژی خورشیدی برای تامین حرارت موردنیاز چرخه کلسیم استفاده می¬شود. طرحواره سیستم پیشنهادی در دو پیکربندی مختلف طراحی شده و مدل¬های ترمودینامیکی، ترمواقتصادی و زیست¬محیطی آنها توسعه¬یافته و پس از صحه¬گذاری نتایج مدل¬های توسعه¬یافته، تجزیه¬و¬تحلیل این دو پیکربندی از دیدگاه¬های مختلف انرژی، اگزرژی، اگزرژی-اقتصادی و زیست¬محیطی صورت¬گرفته و نتایج با یکدیگر مقایسه می¬شود. در پیکربندی اول به¬منظور بازیابی حرارت¬های اتلافی چرخه یکپارچه از چرخه بخار استفاده می¬شود. در پیکربندی دوم چرخه توربین¬ گازی هوای مرطوب نیز به سیستم افزوده می¬شود و به¬منظور ذخیره¬سازی کربن¬دی¬اکسید جذب شده چرخه مایع¬سازی لیند-همپسون دوفشاره استفاده می-شود. نتایج شبیه¬سازی حاکی از آن است که پیکربندی اول با بازده انرژی کل سالانه % 74/70، علاوه بر تولید kg/s 58/0 هیدروژن خالص، 96/13 مگاوات توان الکتریکی خالص تولید می¬کند. در¬حالی¬که پیکربندی دوم دارای بازده انرژی کل سالانه % 8/54 می¬باشد که می¬تواند 84/19 مگاوات توان الکتریکی خالص تولید کند. پیکربندی اول دارای بازده اگزرژی % 7/70 می¬باشد که در مقایسه با پیکربندی دوم با بازده اگزرژی %1/69 عملکرد بهتری از دیدگاه قانون دوم ترمودینامیک دارد. هزینه همتراز شده انرژی الکتریکی به ترتیب برای پیکربندی اول و دوم به ترتیب 83/74 و 14/60 دلار بر مگاوات ساعت محاسبه شده است. پیکربندی دوم به نسبت پیکربندی اول عملکرد بهتری از دیدگاه زیست¬محیطی دارد و با شاخص پایداری 74/4 به نسبت 92/1 در پیکربندی اول، پایداری زیست¬محیطی به¬مراتب بالاتری دارد. در نتیجه، سیستم پیشنهادی یکپارچه‌سازی فرایند گازی¬سازی و چرخه کلسیم، با استفاده از انرژی خورشیدی و زباله‌ جامد شهری به¬عنوان خوراک، امکان تولید توان الکتریکی تجدیدپذیر و هیدروژن را فراهم می¬کند. پیکربندی دوم از نظر بهره¬وری انرژی، توان خروجی و پایداری محیطی، عملکرد برتری دارد و آن را به گزینه‌ای جذاب برای اجرا در آینده می‌تواند تبدیل کند.

متن يادداشت

One of the emerging technologies in the field of sustainable energy is the gasification process of biomass, integrated with the calcium looping method to capture carbon dioxide gas from syngas composition and achieve hydrogen-rich syngas. Integrated gasification and calcium looping systems utilize oxy-combustion to provide the necessary heat for the calcium cycle. However, a major challenge arises due to the significant electrical energy consumption in the air separation unit required for oxygen separation during oxy-combustion. Consequently, comprehensive studies are necessary to analyze the thermodynamic and environmental aspects of integrated gasification and calcium looping systems. The primary objective of this research is to propose a new integrated gasification and calcium cycle system that can simultaneously produce power and hydrogen. In this system, municipal solid waste serves as the primary feedstock, and solar energy is harnessed to supply the required heat for the calcium looping process. Two different configurations of the proposed system have been designed, and their thermodynamic, thermoeconomic, and environmental models have been developed and validated. The first configuration of the proposed system utilizes waste heat from the integrated cycle for steam cycle regeneration. On the other hand, the second configuration incorporates a humid air gas turbine cycle, and the LindeHampson dual-pressure liquefaction cycle is employed to store the captured carbon dioxide. Simulation results indicate that the first configuration achieves an annual electrical energy efficiency of 55.8% and produces 58.0 kg/s of pure hydrogen, resulting in a net electrical power output of 13.96 MW. Meanwhile, the second configuration achieves an electrical energy efficiency of 11.93%, producing a net electrical power of 19.84 MW. In terms of exergy efficiency, the first configuration performs better with an efficiency of 70.7% compared to the second configuration's 69.1%. This demonstrates higher performance according to the second law of thermodynamics. Additionally, the levelized cost of electricity for the first and second configurations is calculated to be 74.83 $/MWh and 60.14 $/MWh, respectively. Consequently, the second configuration excels in terms of environmental aspects, with an environmental sustainability index of 4.74, while the first configuration achieves a sustainability index of 1.92, indicating significantly higher environmental sustainability. In conclusion, the proposed integrated gasification and calcium cycle system utilizing solar energy and municipal solid waste as feedstock shows promising potential for efficient power and hydrogen production. The second configuration offers superior performance in terms of electrical energy efficiency, power output, and environmental sustainability, making it a more attractive option for future implementation.

عنوان گونه گون

Thermoeconomic and environmental analysis of municipal solid waste (MSW) gasification process integrated with solar based calcium looping for power and hydrogen cogeneration

موضوع مستند نشده

گازی سازی

موضوع مستند نشده

انرژی خورشیدی

موضوع مستند نشده

چرخه كلسیم

موضوع مستند نشده

گاز سنتز

اصطلاح موضوعی

گازی سازی، انرژی خورشیدی، چرخه كلسیم، گاز سنتز، هیدروژن

اصطلاح موضوعی

Gasification, solar energy, calcium cycle, synthesis gas, hydrogen, CO2 capture

مستند نام اشخاص تاييد نشده

خسروی، سهیل

عنصر شناسه اي

نشاط اسفهلانی

عنصر شناسه اي

خوشبختی‌سرای

ساير عناصر نام

، الهه

ساير عناصر نام

، رحیم

کد نقش

استاد راهنما

کد نقش

استاد راهنما

عنصر شناسه اي

صنعتی سهند

کشور

ایران

سازمان

دانشگاه صنعتی سهند

شماره بازیابی

مکانیک، ۸۰۵۴۱، ۱۴۰۲

فرمت انتشار

p

نوع ماده

TF

کد کاربرگه

92029

سطح دسترسي

a

تكميل شده

Y