تجزيه و تحليل انرژي و اگزرژي يك چرخه تركيبي كوچك براي توليد انرژي از بيوماس كربن خنثي

Thermodynamic analysis of a small scale combined cycle for energy generation from carbon neutral biomass

هدف از اين مقاله بررسي كارايي ترموديناميكي يك نيروگاه كوچك با مقياس كوچك است كه از يك چرخه تركيبي براي توليد انرژي از بيوماس كربن خالص استفاده مي كند، چـرخه تركيبي از يك سيكل برايتون در بالادست خارج شده سپس به يك سيك بخاردر پايين دست وارد مي شود.درآغازدرسيكـل بالادستي ازيك موتور توربو شارژرخودروجهت راه اندازي سيكل استفاده مي شود. توربو شارژر مي تواند با اتصــــال مستقيم به ژنراتور الكتريكي با توربين قــدرت حركت ژنراتور باعث به حركت درآمدن سيكل گردد. استفــاده از بيوماس در نيروگــــاهها با استفاده ازاين سوخت توسط مشعلهائي مانند يك مبدل عمل مي كندو توليد گازهاي داغ در سيكل را باعث مي شود. گـــازهاي گــازهاي داغ پس از عمل كردن در مبدل سيكل برايتون بالادستي مقداري از انرژي گرمائي خود را از دست داده و مابقي گاز خروجي كه هنوز داراي گرماي قابل توجهي مي باشد با عبور از مبدل سيكل بخار كه در پايين دست قرار دارد باعث به كاركر سيكل بخار مي گردد. توربين توليد الكتريسيته در قسمت بالا دست سيكــــــل رنكين توانائي توليد جريان الكتريسيته تا 30 كيلو وات را خواهد داشت.

power plant that employs a combined cycle for the energy generation from carbon-neutral biomass, such as pruning residues. The combined cycle is composed of an externally fired Joule Brayton cycle followed by a bottoming steam cycle. The topping cycle has the unique particularity of being composed of a cost-effective turbocharger taken from the automotive industry, in place of a more expensive commercial micro-turbine. The turbocharger can be either directly connected to the electric generator (after a few modifications) or coupled (without modifications) with a power turbine moving the generator. The use of solid biomass in the proposed plant is allowed by the presence of an external combustor and a gas-to-gas heat exchanger. The warm flue gases exhausted by the topping cycle are used in a bottoming cycle to produce steam, which can power a steam expander. This paper thermodynamically assesses the novel combined cycle in the configuration for the topping cycle that employs a turbocharger coupled with a power turbine capable of generating 30 kW of electrical power. Furthermore, the comparison between the performance obtained using the bottoming water Rankine cycle and a bottoming Organic Rankine Cycle is provided.