تحلیل پارامتریک و بهینه‌سازی سیستم تولید سه‌گانه بر پایه پیل سوختی اکسید جامد لوله‌ای

در این تحقیق، مطالعه پارامتریک و بهینه‌سازی سیستم تولید سه‌گانه جدید پیل سوختی اکسید جامد ، توربین گاز، مولد بخار بازیافت حرارت، چرخه تبرید جذبی گکس و مبدل بازیافت حرارت جهت تولید توان، سرمایش و گرمایش موردبررسی قرارگرفته است. در این تحقیق به‌منظور مدیریت گرمای هدر رفت، مولد بخار بازیافت حرارت در بالادست چرخه تبرید قرار داده‌شده و درنهایت از حرارت موجود در خروجی سیستم در یک مبدل بازیافت حرارت استفاده می‌شود. با توجه به اهمیت نقش پیل سوختی در سیستم معرفی‌شده تحلیل الکتروشیمیایی کاملی در پیل انجام‌ می‌شود. در ادامه، بامطالعه پارامتریک سیستم ترکیبی اشاره‌شده، تاثیرات چگالی جریان، ضریب مصرف سوخت، نسبت فشار کمپرسور و ضریب بهره‌برداری هوا بر روی پارامترهای عملکردی سیستم، بررسی‌شده است. پس از بررسی پارامتریک، بهینه‌سازی سیستم به روش الگوریتم ژنتیک به‌منظور تعیین نقاط بهینه عملکردی انجام‌گرفته است. با توجه به نتایج بهینه‌سازی و اگزرژواکونومیکی سیستم بهینه ، کمینه مجموع هزینه واحد اگزرژی محصولات، نرخ هزینه تخریب اگزرژی و ضریب اگزرژواکونومیکی کل سیستم بهینه به ترتیب 277/2 دالر بر گیگا ژول، 40/8 دالر بر ساعت و 27/8 درصد حاصل شدند؛ بنابراین افزایش هزینه سرمایه‌گذاری اولیه اجزا می‌تواند عملکرد اگزرژواکونومیکی سیستم را بهبود بخشد.

Parametric Analysis and Optimization of a Trigeneration System Based on the Tubular Solid Oxide Fuel Cell

In this article, a new power, cooling and heating trigeneration system consisting of solid oxide fuel cell gas turbine, a heat recovery steam generator, generatorabsorber[1]heat exchange absorption refrigeration cycle and a heat exchanger for heat recovery has been studied from a parametric and optimization perspective. In the present research, in order to control the wasted heat, HRSG is located upstream of GAX, and then, the wasted heat at the system output is used at HR. Due to the important role of the fuel cell in the introduced system, the electrochemical analysis is complete for the fuel cell. Then, the influences of current density, fuel utilization factor, compressor pressure ratio and air utilization factor on the performance of the system are investigated. The optimization of the system is performed in the method of the genetic algorithm to determine the optimal functional points. After optimization and exergoeconomic analysis, the the minimum sum of the unit costs of products, the exergy destruction cost rate and exergoeconomic factor for the overall system is equal to 277.2$/GJ, 40.8$/h and 27.8%, respectively. Therefore, increase in the components’ capital costs can improve the exergoeconomic performance of the system.