ارزيابي عملكرد و بهينه سازي دو هدفه سيستم توليد سه گانه با استفاده ازمدل بهبوديافته گازسازي زيست توده

Performance assessment and multi-objective optimization of a trigeneration system with a modified biomass gasification model

استفاده از زيست توده به سبب كاهش اثرات گازهاي گلخانه اي و تاثيرات مخرب زيست‌محيطي در سال هاي اخير مورد توجه بسياري از محققان بوده است. دستيابي به سيستمي كه بتواند بهترين عملكرد براي به‌كارگيري اين نوع سوخت باارزش حرارتي پايين را داشته باشد يكي از موضوعات مورد توجه محققان است. در اين مقاله تمركز بر روي مدل كردن دقيق فرآيند گازسازي از زيست توده و طراحي بهينه سيستم توليد سه گانه سرمايش، گرمايش و توان الكتريكي براي بهره گرفتن از اين انرژي پاك است. سيستم مورد مطالعه در اين مقاله در حالت پايه قابليت توليد توان الكتريكي MW18/2، توان سرمايشkW 4/223و توليد آب گرم به مقدارkW 1060را دارا است. در فرآيند مدل‌سازي توليد گاز از زيست توده از يك مدل واقعي نسبت به كارهاي پيشين استفاده شده است كه شامل شبيه‌سازي محتواي قير در محصولات گازسازي است. همچنين تحليل دقيق پارامتري سيستم توليد سه گانه براي پي بردن به رفتار توابع هدف با تغيير پارامترها و دستيابي به بهينه‌ترين پارامترهاي عملكردي سيستم نيز انجام شده است. نتايج نشان مي دهد كه توابع هدف در بازه مورد بررسي در تقابل با هم هستند كه بر بهينه سازي چند هدفه سيستم تاكيد دارد. همچنين نتايج حاصله نشان مي‌دهد كه در بازه هاي مورد بررسي متغيرهاي تصميم‌گيري، راندمان اگزرژي مي تواند از 10% تا 20% افزايش پيدا كند. با رسم منحني پارتو براي توابع هدف يك رابطه مناسب براي تعيين رفتار اين توابع نيز بدست آمده است.

Recently, many researchers have considered biomass utilization due to reduction of greenhouse gas effects and environmental impact. Achieving a system with the best performance for the application of this type of fuel with low calorific value has become a topic of interest to researchers. This study focuses on precise modeling of biomass gasification and designs a trigeneration system to produce cooling, heating and electricity using this clean source of energy. The capacity of system under study in the base case is 2.18 MW electrical power, 223.4 kW cooling and 1060 kW hot water. In the process modeling of biomass gasification a realistic model including tar content in syngas is developed. A parametric study of trigeneration system to find the objective function’s trend and to achieve the best performance parameter is carried out. Results show that two objective functions in the reasonable range conflict, which indicate the multi-objective optimization. In addition, results indicate that for the studied system in the reasonable range of decision variables, the exergy efficiency can improve between 10 % and 20%. Furthermore, by drawing Pareto front curve, a suitable relation to estimate the trend of objective function is derived.