شبیه‌سازی و تعیین نقطه بهینه عملکرد یک گازی‌ساز رو به پایین با در نظر گیری تولید آلاینده‌ها

ستفاده از زیست توده ها به روش گازی سازی به منظور تولید زیست سوخت و کاهش اثرات مخرب زیست محیطی سوخت های فسیلی در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در مطالعه حاضر از روش دینامیک سیالات محاسباتی به منظور پیش بینی فرایند گازی سازی، درون یک گازی ساز رو به پایین استفاده شده است. بررسی مطالعات گذشته نشان می دهد که علی رغم انجام پژوهش های بسیار توسط محققان مختلف به منظور بیشینه سازی راندمان فرایند گازی سازی، تاکنون مطالعه ای به منظور کمینه سازی میزان نشر آلاینده های حاصل از این فرایند به عنوان یکی دیگر از اهداف مهم طراحی، انجام نگرفته است. بنابراین در این مطالعه، تاثیر تغییر نسبت هم ارزی به عنوان متغیر طراحی روی راندمان گازی ساز و همچنین میزان آلاینده تولید شده به صورت هم زمان مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین در این مطالعه نسبت های مولی , co/co و h/h2o به عنوان یکی دیگر از عوامل موثر در انتخاب نقطه بهینه فرایند در نظر گرفته شده است. به منظور بررسی صحت نتایج، داده های حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی و مطالعه عددی پیشین، مقایسه شده و تطابق خوبی از مقایسه آنها مشاهده شده است. نتایج به دست آمده از مطالعه حاضر نشان می دهد در بازه نسبت هم ارزی0.64 تا0.79 نرخ تولید اکسیدهای نیتروژن به نسبت راندمان گاز سرد با در نظر داشتن بیشینه تولید نسبت های مولی 2co/co و h2/h20 دارای مقدار بهینه بوده و این محدوده، بازه مناسب تحت شرایط کاری فرایند گازی سازی می باشد. همچنین نتایج نشان داده اند که نسبت هم ارزی 0.79 دارای بهینه ترین شرایط برای انجام فرایند گازی سازی با در نظر گرفتن سایر توابع هدف هم چون بیشینه راندمان تبدیل کربن و غیره می باشد.

Numerical simulation and optimum operational point determination of a downdraft gasfier regarding pollutant emissions

The use of biomass by means of gasification to produce bio fuels and reducing the environmental impact of fossil fuels has been the focus of many researchers in recent years. In the present study, the computational fluid dynamics method is used to predict the process of gasification inside a downdraft gasifier. Recent studies have shown that although many studies have been carried out by various researchers to maximize the cold gas efficiency in the gasification process, so far, no study has been done to minimize the emission of pollutants as one of the other important design parameters along with the increase of cold gas efficiency. So, in this study, the effect of changing the equivalence ratio as design variable on the gasification efficiency as well as the amount of pollutant produced simultaneously is investigated. Also, in this study, CO/CO2 and H2 /H2O molar ratios are considered as another objective function in selecting the optimal process point. In order to verify the validity of the results, the simulation data was compared with the experimental results and the previous numerical study, and a good agreement was shown between their comparison. The results of this study show that in the ratio of 0.64, the rate of production of nitrogen oxides relative to cold gas efficiency is optimal considering the maximum production of CO/CO2 and H2/H2O molar ratios . This point is the optimal point. Under the working conditions of the gasification process.