ميرمحمدمهدي ميرمحمدي

Numerical Simulation of a Fluidized Bed Gasification Chamber for Investigating Syngas Composition an‎d Reducing Carbon Dioxide Emissions

فرآيند گازي‌سازي زيست‌توده به‌عنوان يكي از روش‌هاي مؤثر در تبديل انرژي‌هاي تجديدپذير به سوخت‌هاي پاك و گاز سنتزي، جايگزيني مناسب براي سوخت‌هاي فسيلي محسوب مي‌شود. در اين پژوهش، به‌منظور بررسي تأثير پارامترهاي عملياتي بر رفتار ترموديناميكي و تركيب گاز سنتز، شبيه‌سازي عددي سه‌بعدي يك راكتور بستر سيال در ابعاد آزمايشگاهي انجام شد. مدل عددي با استفاده از نرم‌افزار باراكودا و بر پايه روش MP-PIC توسعه داده شد و براي اعتبارسنجي، نتايج حاصل با داده‌هاي تجربي مقايسه گرديد كه ميانگين خطاي نسبي 81/9 درصد را نشان داد. در مرحله اول، اثر پارامترهاي كليدي شامل دما (900 تا 1100 كلوين)، نسبت هم‌ارزي (5 تا 5/6)، نسبت بخار به زيست‌توده (0 تا 2/0) و نسبت جاذب به زيست‌توده (0 تا 75/0) بر تركيب گاز سنتز (CO، CO₂، H₂، CH₄ و H₂O) و شاخص‌هاي عملكردي نظير بازده گاز سرد، ارزش حرارتي پايين و نسبت H₂/CO مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه افزايش دما موجب تسريع واكنش‌هاي گرماگير و افزايش گونه‌هاي احيايي مي‌شود، در حالي‌كه افزودن بخار به خوراك، نسبت H₂/CO را به‌طور چشمگيري افزايش داده و تركيب گاز سنتز را به سمت غني‌تر شدن از هيدروژن سوق مي‌دهد. از سوي ديگر، افزايش نسبت جاذب كلسيم‌اكسيد منجر به جذب مؤثر دي‌اكسيدكربن و بهبود كيفيت گاز سنتز گرديد، به‌طوري‌كه مقدار دي‌اكسيدكربن در گاز خروجي تا حدود 4 درصد كاهش يافت و همزمان ارزش حرارتي و بازده گاز سرد به‌ترتيب تا حدود 6 مگاژول بر كيلوگرم و 73 درصد افزايش يافتند. واكنش جذب دي‌اكسيدكربن در مدل حاضر با استفاده از مدل سينتيكي مبتني بر مدل هسته منقبض‌شونده شبيه‌سازي شد كه توانست رفتار جذب را با دقت قابل قبولي بازتوليد كند. نتايج اين مطالعه نشان داد كه افزايش دما و استفاده از جاذب كلسيم‌اكسيد تأثير چشمگيري بر ارتقاي بازده فرآيند گازي‌سازي دارد و تركيب گاز سنتز را به سمت گازي با ارزش حرارتي بالا و محتواي هيدروژن بيشتر هدايت مي‌كند. يافته‌هاي اين پژوهش مي‌تواند به‌عنوان مبنايي براي طراحي بهينه راكتورهاي بستر سيال گازي‌سازي و توسعه فناوري‌هاي جذب و گازي‌سازي در مقياس صنعتي مورد استفاده قرار گيرد.

گازي‌سازي بستر سيال حبابي , شبيه‌سازي عددي , زيست‌توده , راكتور گازي‌سازي