DEVELOPMENT OF THERMO-CHEMICAL MODEL AND EXERGETIC ASSESSMENT OF A BIOMASS DERIVED SYNGAS FUELED COMBINED CYCLE FOR COGENERATION OF POWER AND COOLING. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Robhul_eprint_format_thesis.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

من بين جميع مصادر الطاقة المتجددة، وُجِد أن الوقود الحيوي أنجعها وذلك لأنها متاحة بكثرة ولطبيعة غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 المحايدة. الطريقة الفعّالة والسليمة للبيئة لتحويلها إلى منتج غازي ثمين هي باستخدام طريقة حرارية-كيميائية. في هذا الصدد، الدراسة الحالية تهدُف إلى تطوير نموذج حراري-كيميائي لتحويل مادة الكتلة الحيوية لوقود غازي مفيد يسمى الغاز المتزايد Syngas. النموذج المطور بُنيَ بدمج تحويل الفحم وتشكيل القطران مع مبدأ التوازن الحراري-الحركي، ما يمكننا من حساب تركيز الغاز المتزايد. تم اختبار آثار التغير في العوامل التشغيلية – مثل: ضغط ضاغط الهواء، تكافؤ التحويل الغازي GER، نسبة البخار إلى الكتلة الحيوية SBR، ونقطة الَقرصة لـجهاز HRSG – على أداء جهازي BIGCC و BIGCC-VAR، مثل كفاءة الطاقة والجودة الإكسرجية. وقد وُجِدَ أنهُ عند قيم منخفضة من نسبة تكافؤ التحويل الغازي أن قيمةLHV للغاز المتزايد بالإضافة إلى كفاءة الطاقة و الجودة الإكسرجية للمحول الغازي عالية لجميع مواد الكتلة الحيوية، في حين أن تأثير تكافؤ التحويل الغازي على كفاءة الطاقة والجودة الإكسرجية لجهازBIGCC أكثر وضوحاً عند القيم العالية. كفاءة كل من الطاقة والجودة الإكسرجية للمحول الغازي تنقص بزيادة نسبة البخار إلى الكتلة الحيوية. في المقابل نجد أن كفاءة الطاقة و الجودة الإكسرجية لجهازBIGCC تزيد بزيادة نسبة البخار إلى الكتلة الحيوية. أخيراً، نجد أن كفاءة الطاقة و الجودة الإكسرجية لجهازBIGCC تزيد بزيادة ضغط المحول الغازي وتنقص بزيادة درجة حرارة نقطة القَرصة لجهاز HRSG. استخدام نظام التبريد الامتصاصي بسائل LiBr-H2O عند مخرج جهاز HRSG أظهر تحسناً في كل من كفاءة الطاقة و الجودة الإكسرجية لجهازBIGCC . إدراج الخصائص الكيميائية و الفيزيائية للجودة الإكسرجية لسائلLiBr-H2O يظهر نتائج مثيرة للاهتمام، حيث كشفت النتائج أن الحسابات التي تمت بعد أخذ هذه الخصائص في الاعتبار عن تغيير واسع النطاق على الجودة الإكسرجية للمكونات الرئيسية لدورة القدرة والتبريد المقترحة.

English Abstract

Among all the renewable sources of energy, biomass has been found as the most promising one due to its abundant availability and CO2 neutral nature. The efficient and environmentally benign method for its conversion to the valuable gaseous product is gasification which is a thermo-chemical method. In this regard, the present study was aimed to develop a generalized thermo-chemical model for the conversion of biomass material to useful gaseous fuel called syngas. The model developed incorporated the phenomena of char conversion, tar formation and thermodynamic equilibrium concept, which can compute the composition of syngas. The effects of change in the operating variables like; compressor pressure ratio, gasification equivalence ratio (GER), steam-biomass ratio (SBR), and pinch point of HRSG were examined on the performance parameters of BIGCC, and combined BIGCC-VAR cycle, like the energy and exergy efficiency of BIGCC, and combined cycle. It has been found that at low values of gasification equivalence ratio the LHV of syngas as well as the energy and exergy efficiency of the gasifier are high for all biomass materials. The effect of GER on the energy and exergy efficiencies of BIGCC is more pronounced at higher values of GER. Both energy and exergy efficiencies of the gasifier decrease with increase in SBR but the energy and exergy efficiencies of BIGCC increases as the SBR increases. The energy and exergy efficiency of BIGCC increases with the increase in the gasifier pressure and decreases with the increase in the pinch point temperature of HRSG. Employment of LiBr-H2O absorption refrigeration system at the exit of HRSG show an improvement in both the energy and exergy efficiency of the BIGCC. The inclusion of the chemical exergy of LiBr-H2O along with the physical exergy show very interesting results and these results clearly reveal that computations made after taking into account the chemical exergy widely change the exergy efficiency of the major components of the proposed combined power and cooling cycle.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Khaliq, Abdul
Committee Members:	Habib, Mohamed and Sahin, Ahmet Z
Depositing User:	ROBHUL MIAH (g201403960)
Date Deposited:	19 Jan 2017 13:07
Last Modified:	01 Nov 2019 16:36
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140188