شبيه سازي و تعيين نقطه بهينه عملكرد يك گازي ساز رو به پايين با در نظر گيري توليد آلاينده ها

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

استفاده از زيست توده ها به روش گازي سازي به منظور توليد زيست سوخت و كاهش اثرات مخرب زيست محيطي سوخت هاي فسيلي در سال هاي اخير مورد توجه بسياري از محققان قرار گرفته است. در مطالعه حاضر از روش ديناميك سيالات محاسباتي به منظور پيش بيني فرآيند گازي سازي، درون يك گازي ساز رو به پايين استفاده شده است. بررسي مطالعات گذشته نشان مي دهد كه علي رغم انجام پژوهش هاي بسيار توسط محققان مختلف به منظور بيشينه سازي راندمان فرآيند گازي سازي، تاكنون مطالعه اي به منظور كمينه سازي ميزان نشر آلاينده هاي حاصل از اين فرآيند به عنوان يكي ديگر از اهداف مهم طراحي، انجام نگرفته است. بنابراين در اين مطالعه، تاثير تغيير نسبت هم ارزي به عنوان متغير طراحي روي راندمان گازي ساز و همچنين ميزان آلاينده توليد شده به صورت هم زمان مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين در اين مطالعه نسبت هاي مولي CO/CO2 و H2/H2O به عنوان يكي ديگر از عوامل موثر در انتخاب نقطه بهينه فرآيند در نظر گرفته شده است. به منظور بررسي صحت نتايج، داده هاي حاصل از شبيه سازي با نتايج آزمايشگاهي و مطالعه عددي پيشين، مقايسه شده و تطابق خوبي از مقايسه آن ها مشاهده شده است. نتايج به دست آمده از مطالعه حاضر نشان مي دهد در نسبت هم ارزي0. 64 نرخ توليد اكسيدهاي نيتروژن به نسبت راندمان گاز سرد با در نظر داشتن بيشينه توليد نسبت هاي مولي CO/CO2 و H2/H2O داراي مقدار بهينه بوده و اين نقطه بهينه ترين نقطه تحت شرايط كاري فرآيند گازي سازي مي باشد.

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.