مدلسازي سيستم تبديل انرژي از پسماندهاي شهري با بهره گيري از سيستم هيبريدي گازي‌سازي-پيل سوختي كربنات مذاب

Energy conversion modelling of municipal waste applying hybrid gasifier-molten carbonate fuel cell system

زيست توده يكي از منابع انرژي تجديدپذير، است. استفاده از گاز سنتز ناشي از گازي‌سازي پسماندها در يك سيستم پيل سوختي دما بالا مي‌تواند منجر به افزايش سهم توليد انرژي از زيست توده شود. همچنين مي‌تواند باعث كاهش هزينه‌هاي دفن و اثرات مخرب زيست محيطي گردد. در اين مقاله از زباله شهر تهران به عنوان سوخت سيستم استفاده شده است كه خود مي‌تواند يك ايده جديد براي استفاده از زباله شهر تهران باشد. در اين تحقيق يك مدل ترموديناميكي براي سيستم هيبريدي گازي‌سازي - پيل سوختي بر اساس شرايط پسماندهاي شهر تهران ارائه شده است. ابتدا يك مدل براي سيستم گازي‌سازي بر پايه ثابت‌هاي تعادل واكنش‌هاي معروف گازي‌سازي ارائه شده است و به بررسي اثر رطوبت زائدات روي تركيب گاز سنتز خروجي، ارزش حرارتي گاز سنتز و دماي تعادل پرداخته شده است. سپس يك مدل ترموديناميكي براي پيل سوختي كربنات مذاب ارائه شده است. در نهايت آناليز اقتصادي براي نيروگاه هيبريدي گازي‌سازي-پيل سوختي با ظرفيت 14 مگاوات و 20 مگاوات انجام شده است. نتايج طرح پيشنهادي، بر اساس ارزش حرارتي گاز سنتز بدست آمده، ميزان توان قابل استحصال و آناليز اقتصادي سيستم هيبريدي گازي‌سازي - پيل سوختي براي زباله شهر تهران ارائه شده است

Biomass is one of the most commonly used renewable energy sources. Using synthesis gas that is generated from gasification of municipal solid waste in a high temperature fuel cell system can lead to an increase in the contribution of biomass in the future global energy supply. In addition it can cause a significant reduction in waste disposal costs and adverse environmental effects. In this paper municipal solid waste of Tehran is considered as the main feed of the proposed system. The proposed system can be considered as a new idea for using the municipal waste of Tehran. In this study, a thermodynamic equilibrium model was developed based on hybrid gasifier-molten carbonate fuel cell to evaluate the effect of waste moisture content on synthesis gas composition. In addition, equilibrium temperature and heating value of synthesized gas have been analyzed. Then, a thermodynamic model is presented for MCFC. The modeling results showed reasonable agreement with the experiment. The results showed a promising performance based on the heating value of synthesized gas, power production and economic analysis for gasification-MCFC power plant in Iran. Finally, an economic analysis for gasification-MCFC power plant with a capacity of 14 MW and 20 MW is presented.