طراحي و شبيه‌سازي محفظه احتراق ميكروتوربين 30 كيلوواتي با سوخت زيستي

Design and Simulation of a 30kW Microturbine Combustor Fed by Biofuel

ميكروتوربين‌ها توربين‌هاي گازي كوچكي هستند، كه با قابليت سوزاندن گسترۀ وسيعي از انواع سوخت، به منظور توليد توان مورد استفاده قرار مي‌گيرند. منابع زيست‌توده با توجه به داشتن پتانسيل بالا براي توليد انرژي، كاهش مصرف گاز طبيعي، كاهش مشكلات دفع مواد زائد و كاهش آلاينده‌ها، يك منبع سوختي كاربردي در نيروگاه‌هاي توليد همزمان برق و گرما مي‌باشند، كه در سال‌هاي اخير بيشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. به همين دليل، علاقه به استفاده از سوخت زيستي در ميكروتوربين‌هاي گازي به طور قابل توجهي افزايش يافته است. هدف از اين پژوهش، طراحي محفظه احتراق ميكروتوربين 30 كيلوواتي، با قابليت استفاده از سوخت گاز سنتز است. پس از طراحي سيكل ترموديناميكي، مشخصات ترموديناميكي هر يك از اجزا تعيين مي‌شود. الگوريتم محاسباتي جهت طراحي محفظه احتراق بر اساس روش طراحي تجربي تدوين، و در يك كد متلب پياده‌سازي مي‌شود. ابعاد اوليه محفظه بر اساس آن محاسبه شده است. محفظه طراحي شده در نرم افزار Fluent18.2 و با استفاده از مدل احتراقي PDF شبيه سازي و عملكرد آن مورد بررسي قرار گرفته است. استفاده از گاز سنتز به عنوان سوخت زيستي انتخاب شده در اين پژوهش، موجب كاهش قابل توجه NO خروجي و افزايش ميزان CO مي‌شود.

Microturbines are small gas turbines that can be used with a wide variety of fuel to produce power. Biomass which is a practical fuel source for co-generation heat and power systems due to the fact that biomass potential is the key factor of producing energy, reducing natural gas consumption, decreasing waste disposal problems and hidden costs of energy production from fossil fuel and reducing pollutants. For these reasons, using biofuels in microturbines has been noticed significantly in recent year. The aim of this research is designing a 30kW microturbine combustion chamber which is able to use bio-fuel. Thermodynamic cycle of the system was designed to determine he thermodynamic characteristics of each component. A MATLAB code which is written based on experimental combustor design method, is calculated the primary dimension of combustor. The designed combustor is simulated with Fluent 18.2 and PDF combustion model and its performance has been investigated. Using biogas as a kind of biofuel, results in reducing NO significantly and increasing CO.