مدل‌سازی گرماپویایی فرایند گازی‌سازی پسماند شهری با پلاسمای حرارتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

گازی‌سازی به‌کمک پلاسمای حرارتی یک‌روش نوین و خلاقانه در مدیریت پسماند است. در این‌مطالعه فرایند گازی‌سازی پسماند جامد شهری در واکنشگاه پلاسمای حرارتی با استفاده از روش کمینه‌سازی انرژی آزاد گیبس، به‌کمک نرم‌افزار اسپن‌پلاس شبیه‌سازی شده‌ و با داده‌های موجود در منابع علمی اعتبارسنجی شده‌است. بیشتر شاخص‌های اجرایی مانند نسبت هوا به پسماند، دمای واکنشگاه، نسبت فشار به پسماند و ارزش حرارتی کمتر گاز با توصیف سین‌گاز تولیدی مطالعه شده‌است، بیشترین میزان هیدروژن 67% به‌دست آمد که برای گازی‌سازی با پلاسمای بخار بوده‌است و بیشترین ارزش حرارتی کمتر گاز متناسب با آن (MJ/Nm3) 6/11 حساب‌شد. با توجه‌به دمای بسیار بالایی که پلاسما
ایجاد می‌کند بسیاری از آلاینده‌‌هایی که در فعالیت روش‌های معمول خلل ایجاد می‌کنند، تأثیری بر این فرایند ندارند.

کلیدواژه‌ها


 

[1]      He, M., Hu, Z., Xiao, B., Li, J., Guo, X., Luo, S., Yang, F., Feng, Y., Yang, G., Liu, S., "Hydrogen-rich gas from catalytic steam gasification of municipal solid waste (MSW): Influence of catalyst and temperature on yield and product composition", international journal of hydrogen energy. 34,
pp. 195-203, (2009).
 
[2]       Lin, C., Zhang, J., Zhao, P., Wang, Z., Yang, M., Cui, X., Tian, H., Guo, Q.,"Gasification of real MSW-derived hydrochar under various atmosphere and temperature", Thermochimica Acta. 683, p.178470, (2020).
[3]       Panepinto, D., Tedesco, V., Brizio, E., Genon, G., "Environmental performances and energy efficiency for MSW gasification treatment", Waste and Biomass Valorization. 6, pp. 123-135, (2015).
[4]      Tavares, R., Ramos, A., Rouboa, A., "A theoretical study on municipal solid waste plasma gasification", Waste management. 90: pp. 37-45, (2019).
[5]       Fabry, F., Rehmet, C., Rohani, V., Fulcheri, L., "Waste gasification by thermal plasma: a review", Waste and Biomass Valorization.4, pp. 421-439, (2013).
[6]       Shen, L., Gao, Y., Xiao, J., "Simulation of hydrogen production from biomass gasification in interconnected fluidized beds", Biomass and Bioenergy. 32, pp. 120-127, (2008).
[7]       Trninić, M., Stojiljković, D., Manić, N., Skreiberg, Ø., Wang, L., Jovović, A., "A mathematical model of biomass downdraft gasification with an integrated pyrolysis model", Fuel, 265, p. 116867, (2020).
 
 
[8]       Xiang, X., Gong, G., Shen, Y., Wang, C., Shi, Y., "A comprehensive mathematical model of a serial composite process for biomass and coal
Co-gasification. International Journal of Hydrogen Energy". 44, pp. 2603-2619, (2019).
[9]      Hameed, S., Sharma, A., Pareek, V., Wu, H., Yu, Y., "A review on biomass pyrolysis models: Kinetic, network and mechanistic models", Biomass and bioenergy. 123, pp. 104-122, (2019).
[10]     Torres, C., Urvina, L., de Lasa, H., "A chemical equilibrium model for biomass gasification. Application to Costa Rican coffee pulp transformation unit", Biomass and Bioenergy. 123,
pp. 89-103, (2019).
[11]     Ke, C., Zhang, Y., Gao, Y., Pan, Y., Li, B., Wang, Y., Ruan, R., "Syngas production from microwave-assisted air gasification of biomass: Part 1 model development", Renewable energy.140, pp. 772-778, (2019).
[12]     Ismail, T. M., Monteiro, E., Ramos, A., El-Salam, M. A., Rouboa, A., "An Eulerian model for forest residues gasification in a plasma gasifier", Energy.182, pp. 1069-1083, (2019).
 
[13]     Ke, C., Zhang, Y., Gao, Y., Pan, Y., Li, B., Wang, Y., Ruan, R., "Syngas production from microwave-assisted air gasification of biomass: Part 1 model development", Renewable energy.140, pp. 772-778, (2019).
[14]     Ibrahimoglu, B., Cucen, A., Yilmazoglu, M. Z., "Numerical modeling of a downdraft plasma gasification reactor. International Journal of Hydrogen Energy", 42, pp. 2583-2591, (2017).
[15]     Serbin, S. I., Matveev, I. B., "Theoretical investigations of the working processes in a plasma coal gasification system", IEEE Transactions on Plasma Science. 38, pp. 3300-3305, (2010).
[16]     Zainal, Z. A., Ali, R., Lean, C. H., Seetharamu, K. N., "Prediction of performance of a downdraft gasifier using equilibrium modeling for different biomass materials", Energy conversion and management. 42, pp. 1499-1515, ( 2001).
[17]     Janajreh, I., Raza, S. S., Valmundsson, A. S., "Plasma gasification process: Modeling, simulation and comparison with conventional air gasification", Energy conversion and management.65, pp. 801-809, (2013).