شبيه‌سازي و بهينه‌سازي توليد هيدروژن به كمك فرايند گازسازي زغال‌سنگ

در اين مطالعه، توليد هيدروژن با استفاده از فرايند گازسازي زغال‌سنگ در راكتور بستر متحرك شبيه‌سازي و بهينه‌سازي شده است. در اين راكتور زغال‌سنگ از بالا و تركيب گاز اكسنده و بخار آب از پايين به ‌صورت متقابل با جامد در تماس قرار گرفته و گاز به‌دست آمده از واكنش از بالاي راكتور خارج مي‌شود. نتيجه‌هاي به‌دست آمده از شبيه‌سازي با مقدارهاي تجربي مربوط مقايسه شده است و داراي خطاي نسبي ميانگين 2.47% بوده كه نشانگر دقت قابل قبول نتيجه‌هاي شبيه‌سازي مي‌باشد. در ادامه اثرهاي دماي گاز ورودي، فشار راكتور، نسبت بخار آب به اكسيژن و زغال به اكسيژن بر روي بازده توليد هيدروژن بررسي شده است. گرچه آثاري در خصوص مدل‌سازي راكتور بستر متحرك گازسازي زغال به چاپ رسيده اما مطالعه‌هاي پارامتريك محدودي براي بررسي اثر متغيرهاي گوناگون روي عملكرد راكتور با زغال پيتزبورگ به عنوان خوراك در دسترس است. همچنين در اين مطالعه شبيه‌سازي با دماي مجزا براي گاز و جامد براي تعيين دماي بيشينه‌ دقيق فاز جامد، اعمال سينتيك تمام واكنش‌هاي ممكن، استفاده هم‌زمان از مدل‌هاي هسته كوچك‌شونده و حجمي در ناحيه‌هاي گوناگون راكتور و در نظر گرفتن توزيع اجزاي گاز در مرحله‌ي پيروليز، صورت گرفته كه اين امر براي يافتن هرچه دقيق‌تر تركيب گاز فراورده مفيد مي‌باشد. سرانجام، عملكرد راكتور براي توليد بيش‌ترين بازده توليد هيدروژن با استفاده از روش الگوريتم ازدحام ذره‌هاي بهينه‌سازي شده است. نتيجه‌هاي بهينه‌سازي نشان از افزايش 24.3 % بازده توليد هيدروژن نسبت به حالت پايه دارد.