21117

۲۱۱۱۷

مدل سازي و بهينه سازي چند هدفه سيستم مبتني بر گازسازي از زباله شهري با هدف تامين انرژي مورد نياز گلخانه صنعتي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

۱۳۹۵-۱۳۹۸

۱۳۹۸/۰۶/۲۶

دكنر سپهر صنايع

مكانيك

مشكلات انباشت زباله هاي شهري از يك سو و افزايش مصرف انرژي از سوي ديگر سبب تمركز پژوهش هاي اخير حوزه ي انرژي هاي نو بر روش هاي استحصال انرژي از اين منبع گرانبها شده است. در پژوهش حاضر، مدلسازي و بهينه سازي سيستم توليد همزمان توان، حرارت و گاز دي اكسيد كربن از طريق گازسازي از سوخت زباله ي شهري و سپس متان سازي براي مصرف در گلخانه ي صنعتي انجام شده است. به كمك مدلسازي سيستم پيشنهادي در محيط نرم افزار Aspen Plus و انجام آناليز حساسيت به كمك كدنويسي در محيط نرم افزار متلب، پنج متغير دماي گازسازي، فشار گازسازي، دماي متان سازي، فشار متان سازي و نسبت بخار به زيست توده، به عنوان متغيرهاي طراحي انتخاب شدند. نتايج بهينه سازي به كمك الگوريتم ژنتيك و با در نظر گرفتن دو تابع هدف بازده اگزرژي و خالص هزينه ي كنوني نشان داده است كه در نقطه ي عملكردي بهينه، مقادير پارامترهاي طراحي دماي گازسازي °C913، فشار گازسازي bar9/1، دماي متان سازي °C224، فشار متان سازي bar6/11 و STBR 48/0 به ثبت رسيده اند كه سبب بازدهي اگزرژي %11/32، سود نسبي سالانه ي $/year 718697 و دوره ي بازگشت سرمايه ي 47/4 سال مي باشند. همچنين در شرايط بهينه ي عملكردي، توان خالص خروجي ، بارحرارتي خالص و ميزان دي اكسيد كربن جذب شده توسط واحدهاي جدا سازي به ترتيب kW09/335، kW74/377 و kg/h339 حاصل شده اند كه مبين بازده الكتريكي %97/20 و بازده توليد توام %49/44 است. در نهايت با بررسي عملكرد سيستم بهينه سازي شده براي راه اندازي گلخانه ي صنعتي، مي توان از كشت كاهو با سطح زير كشت m^254132 و يا كشت گوجه با سطح زير كشت m^25280 بهره برداري نمود. در هر دو سناريو، مازاد الكتريسيته و حرارت صرف واحدهاي اداري-ساختماني حومه ي گلخانه شده و مازاد كربن دي اكسيد پس از انباشت، تحويل كارخانجات توليد نوشيدني هاي گازدار مي گردد.

1398/07/09

Multi-objective optimization of an integrated gasification-based system for providing energy requirements of a greenhouse cultivation

9/16/2020 12:00:00 AM

The problems of municipal waste accumulation on the one hand and increasing energy consumption on the other hand have led to the focus of recent research in the field of renewable energy on the methods of energy extraction from this precious source. In the present study ، the modeling and optimization of the system of cogeneration power ، heat and carbon dioxide gas by gasification from municipal waste fuel and then methane production for industrial greenhouse use. By designing the proposed system in Aspen Plus software environment and performing coding sensitivity analysis in Matlab software environment, five variables of gasification temperature, gasification pressure, methanogenic temperature, methanogenic pressure and vapor to biomass ratio as design variables. were chosen. Optimization results using Genetic Algorithm and considering two objective functions of exergy efficiency and net present cost have shown that at optimum operating point, the design parameters of gasification temperature C913 ° C, gasification pressure 1.9 bar, methane temperature °. C224, methane strain of 11.6 bar6 and 0.48 STBR have been recorded which result in exergy efficiency of 32.11%, $ 718697 annualized relative return and 4.47 year return on investment. Also under optimum operating conditions, net output power, net heat load and carbon dioxide absorbed by separation units were obtained 335 kW, 377.77 kW and 339 kW / h respectively, which indicate 20.97% electrical efficiency and efficiency. Co-production is 44.49%. Finally ، by ​​examining the performance of the optimized system for setting up an industrial greenhouse ، lettuce cultivation with 254132 m ^ or tomato cultivation with 25280 m ^ can be utilized. In both scenarios, the surplus of electricity and heat is spent on the office-building units in the suburbs of the greenhouse and the carbon dioxide surplus is deposited after the accumulation of carbonated beverage plants.