Skip to main content
SUPERVISOR
AliAkbar AlemRajabi,Mohamadreza Salimpour
علی اکبر عالم رجبی (استاد راهنما) محمدرضا سلیم پور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Abdollahi
علی عبداللهی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Exergy Analysis of Efficiency Augmentation of a SOFC Combined with a Water Injection Gas Turbine Power Plant
Nowadays, utilization of high efficiency and low emission of pollution power production systems is one of the primacies and attractive topics for researchers. Solid oxide fuel cells are such systems; the capability of them to integrate with power cycles such as gas turbine cycles proposes a hybrid system for future power plant. This study examined the performance of a natural-gas-fed tubular solid-oxide fuel cell combined with a conventional recuperative gas turbine power plant. Then the overall system performance was analyzed by analyzing the different components separately; and further applying thermodynamic laws for the entire cycle. The results of performance of the power plant for certain operating conditions were compared against those available in the literature. The comparisons provided useful verification of the thermodynamic simulations in the present work. Then, in contrary with the previous studies, the base SOFC/GT hybrid system was combined with water injection method. Next, second law based performance analysis including irreversibility determination of the hybrid system was performed. Also, a parametric study was performed to illustrate the effects of various parameters such as compressor Pressure ratio, fuel mass flow rate, entropy generation rate, SOFC power, electrical power and CO 2 emission. By means of this system, it is possible to reach a first law efficiency around 62% and the second law efficiency about 60%. The overall power, the first law efficiency and the second law efficiency of this system were increased up to 6.5%, 4.5% and 5.6%, respectively. Key Words Solid oxide fuel cell, Gas turbine, hybrid, Water injection, performance, exergy, CO 2 emission.
امروزه بدست آوردن سیستم‌های تولید توان با راندمان بالا و پخش آلودگی کم بسیار حائز اهمیت است. پیل‌های سوختی اکسید جامد به خاطر انعطاف پذیری در مصرف انرژی‌های تجدید پذیر و پتانسیل بسیار خوب برای استفاده در ترکیب با نیروگاه‌های گازی بسیار مد نظر پژوهشگران قرار گرفته است. در این پایان‌نامه یک سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد با یک نیروگاه گازی با سوخت ورودی گاز طبیعی به عنوان سیستم پایه در نظر گرفته شده است. از آن جا که تزریق آب به سیکل توربین گاز یکی از فناوری‌های شناخته شده افزایش کارایی می‌باشد، در این جا برای افزایش کارایی سیستم پایه بکار رفته است. برای تمام اجزا سیستم تحلیل ترمودینامیکی بطور مجزا انجام شده است. نتایج کارایی سیکل پایه در شرایط عملکرد خاص با تحقیقات گذشته مورد مقایسه قرار گرفت که از تطابق بسیار خوبی برخوردار بود. نتایج نشان می‌دهد که سیستم ارتقا یافته می‌تواند به راندمان قانون اول بالاتر از 62% و عملکرد اگزرژی بالاتر از 59% برسد. برای سیستم ارتقا یافته دیده می‌شود که توان سیستم و بازده قانون اول ودوم به ترتیب 5/6، 5/4و 6/5 درصد افزایش یافته است و می‌توان بطورشهودی گفت که یک روش بسیار مفید در جهت هرچه بهینه کردن سیستم پایه برای نیروگاه‌های آینده خواهد بود. همچنین با مطالعه پارامتری سیستم، تاثیر تغییر نرخ جریان سوخت و فشار عملکرد سیستم و چگالی جریان پیل سوختی بر عملکرد قانون اول، اگزرژی وآلایندگی آن در جو بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد افزایش نرخ جریان سوخت و چگالی جریان پیل سوختی باعث کارایی ضعیف سیستم شده و افزایش فشار عملکرد پیل سوختی باعث کارایی بهتر سیستم خواهد شد. کلمات کلیدی: پیل سوختی اکسید جامد، توربین گاز، تزریق آب، عملکرد، اگزرژی، انتشار دی اکسید کربن.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی