پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 410 |
| تعداد مقالات | 5,457 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,872,505 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,231,156 |
ارزیابی پتانسیل انرژی گازسنتزی حاصله از امحاء و گازسازی پسماند خطرناک بیمارستانی با راکتور مذاب-پلاسما | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| دوره 56، شماره 2، 1403، صفحه 295-318 اصل مقاله (1.46 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2024.23022.7709 | ||
| نویسندگان | ||
| حسن امیراحمدی1؛ محمد حسن نوبختی* 1؛ غلامرضا صالحی2؛ شهروز ساویز3 | ||
| 1گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران. | ||
| 2گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران. | ||
| 3مرکز تحقیقات فیزیک پلاسما، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران. | ||
| چکیده | ||
| فرآیند گازسازی ضایعات بیمارستانی، برخلاف روش‌های سنتی مانند سترون‌سازی و دفن کردن پسماند و سوزاندن متداول قابلیت آن را دارد، که علاوه بر آنکه استانداردهای زیست‌محیطی را ارضاء کند، از گاز سنتزی حاصله به‌منظور تولید توان و الکتریسیته بهره برد. در مقاله حاضر، ضایعات زیست پزشکی بیمارستان فرهیختگان تهران با راکتور گازساز مذاب-پلاسما که دارای مشعل 90 کیلووات است، گازسازی شد. سه پارامتر نسبت هم ارزی، دما و عامل گازسازی از عوامل مؤثر بر راکتور گازساز مذاب-پلاسما به‌حساب می‌آیند، با ثابت در نظر گرفتن پارامترهای نسبت‌هم‌ارزی و عامل گازسازی فرآیند گازسازی در دماهای مختلف برای راکتور گازساز انجام شد و گازسنتزی حاصله از آن تحلیل و بررسی عنصری شد و درصد گازهای تشکیل‌دهنده گازسنتزی شامل؛ CO، ، و تعیین گردید. در دمای 1400 درجه‌سانتی‌گراد میزان گازهای CO و به ترتیب به میزان 37/1درصد و 32درصد اندازه‌گیری شد، که در این دما، ارزش حرارتی بالا از مخلوط گازسنتزی 9/635 مگاژول برکیلوگرم به دست آمد. همچنین آلاینده‌هایی مانند؛ ، و در حد بسیار کمی در تحلیل و بررسی گازسنتزی مشاهده شد. در فاز دوم این پژوهش، مدل‌سازی تعادلی ترمودینامیکی فرآیند گازسازی این پسماند با نرم‌افزار اسپن‌پلاس در بازه دمایی 1000 تا 1800 درجه‌سانتی‌گراد بررسی شد. تمام زیر فرآیندهای گازسازی شامل؛ خشک‌کردن، پیرولیز، احتراق جزئی و احیاء با ماژول‌های موجود در نرم‌افزار به‌صورت تعادلی مدل شد. نتایج حاصل از این مدل‌سازی فرآیند گازسازی تطابق بسیار خوبی با نتایج تجربی داشت. و قسمت بعدی مدل گازسازی با توربین بخاری ترکیب شد، تا میزان الکتریسیته قابل‌دسترس بررسی گردد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| گازسنتزی؛ انرژی تجدید پذیر؛ گازسازی؛ پسماند بیمارستانی؛ اسپن پلاس | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Evaluating the energy potential of gas synthesis obtained from the destruction and gasification of hazardous hospital waste with a melting-plasma reactor | ||
| نویسندگان [English] | ||
| hasan Amirahmadi1؛ Mohammad Hasan Nobakhti1؛ Gholamreza Salehi2؛ Shahrooz Saviz3 | ||
| 1Department of Mechanical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran | ||
| 2Department of Mechanical engineering, Islamic Azad University, Central Tehran Branch, Tehran, Iran | ||
| 3Plasma Physics research Center, Science and Research Branch, Azad Islamic University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| The gasification process of hospital waste, unlike traditional methods such as sterilization and burying waste and conventional incineration, has the ability to use the resulting synthetic gas to produce power and electricity in addition to satisfying environmental standards. In this article, the biomedical wastes of Farhikhtegan Hospital in Tehran were gasified with a molten plasma gasifier reactor that has a 90 kW torch. Three parameters of equivalence ratio, temperature, and gasification factor are considered to be effective factors in the molten-plasma gasification reactor, by keeping equivalence ratio parameters and gasification factor fixed, the gasification process was carried out at different temperatures for the gasification reactor and the gas synthesis resulting from It was analyzed elementally and the percentage of gases that make up gas synthesis includes; CO, H2, CO2, and CH4 were determined. At the temperature of 1400 ℃, the amount of CO and H2 gases were measured as 37.1% and 32%, respectively, and at this temperature, the high heat value (HHV) of the gas synthesis mixture was 9.635 MJ/kg. Also, pollutants such as; H2S, NO2, and SO2 were observed in a very small amount in gas synthesis analysis. In the second phase of this research, the thermodynamic equilibrium modeling of the gasification process of this waste was investigated with Aspen Plus software in the temperature range of 1000 to 1800 ℃. All gasification sub-processes including; Drying, pyrolysis, partial combustion, and regeneration were modeled in equilibrium with the modules in the software. The results of this modeling of the gasification process were in very good agreement with the experimental results. And the next part of the gasification model was combined with the heater turbine, to check the amount of available electricity. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Syngas, Renewable Energy, Gasification, Hospital Waste, Aspen Plus | ||
| مراجع | ||
|
[1] N. Jafarzadeh, Introducing hazardous waste according to the Basel Convention and reducing their effects using clean technologies, Sustainability, Development and Environment, 1 (2014) 31-42. (In Persian). [2] w. Bidlingmeier, Biological waste treatment and energy production, in: Sardinia2017-30th Anniversary book, 16th International Waste and Landfill symposium, 2017. [3] Islamic Republic News Agency, https://www.irna.ir/news/83893669/, 2020, (In Persian). [4] L. Gray, Plasma gasification as a viable waste-to-energy treatment of municipal solid waste, MANE-6960, (2014). [5] S. Ilyas, R.R. Srivastava, H. Kim, Disinfection technology and strategies for COVID-19 hospital and bio-medical waste management, Science of the Total Environment, 749 (2020) 141652. [6] N. Indrawan, S. Thapa, P.R. Bhoi, R.L. Huhnke, A. Kumar, Electricity power generation from co-gasification of municipal solid wastes and biomass: Generation and emission performance, Energy, 162 (2018) 764-775. [7] P. Basu, Biomass gasification and pyrolysis: practical design and theory, Academic press, 2010. [8] R.F.S. Paulino, A.M. Essiptchouk, L.P.C. Costa, J.L. Silveira, Thermodynamic analysis of biomedical waste plasma gasification, Energy, 244 (2022) 122600. [9] Z. Wang, C. Baniotopoulos, Thermodynamic analysis of steam gasification for syngas production in Biomass renewable energy using parametric investigation, Advances in Engineering and Intelligence Systems, 2(03) (2023). [10] N. Mohammadi, E. Afra, Brickets and pellets, solid fuel from biomass, alternative sources of energy, Scientific Journal of Renewable and New Energies, 7 (2019) 1. (In Persian). [11] https://www.farsnews.ir/news/14020709000612/, (In Persian). [12] V.E. Messerle, A.L. Mosse, A.B. Ustimenko, Municipal solid waste plasma processing: thermodynamic computation and experiment, IEEE Transactions on Plasma Science, 44(12) (2016) 3017-3022. [13] Q. Zhang, L. Dor, L. Zhang, W. Yang, W. Blasiak, Performance analysis of municipal solid waste gasification with steam in a Plasma Gasification Melting reactor, Applied energy, 98 (2012) 219-229. [14] N. Indrawan, S. Mohammad, A. Kumar, R.L. Huhnke, Modeling low temperature plasma gasification of municipal solid waste, Environmental technology & innovation, 15 (2019) 100412. [15] R.F.S. Paulino, A.M. Essiptchouk, J.L. Silveira, The use of syngas from biomedical waste plasma gasification systems for electricity production in internal combustion: Thermodynamic and economic issues, Energy, 199 (2020) 117419. [16] S. Saviz, A. Sari, Disposal of Hazardous Waste with The New Thermal Plasma Technology, publication of Rahe farda., Iran, Tehran, (2019). (In Persian) [17] G. Su, H.C. Ong, M. Mofijur, T.I. Mahlia, Y.S. Ok, Pyrolysis of waste oils for the production of biofuels: A critical review, Journal of hazardous materials, 424 (2022) 127396. [18] K. Xiangdong, W. Zhong, D. Wenli, Q. Feng, Three stage equilibrium model for coal gasification in entrained flow gasifiers based on aspen plus, Chinese journal of chemical engineering, 21(1) (2013) 79-84. [19] G.C. Umenweke, I.C. Afolabi, E.I. Epelle, J.A. Okolie, Machine learning methods for modeling conventional and hydrothermal gasification of waste biomass: A review, Bioresource Technology Reports, 17 (2022) 100976. [20] P. Mondal, From municipal solid waste (MSW) to hydrogen: performance optimization of a fixed bed gasifier using Box-Benkhen method, International Journal of Hydrogen Energy, 47(46) (2022) 20064-20075. [21] J. Kumirska, N. Migowska, M. Caban, A. Plenis, P. Stepnowski, Chemometric analysis for optimizing derivatization in gas chromatography‐based procedures, Journal of Chemometrics, 25(12) (2011) 636-643. [22] S. Saviz, D. Dorranian, A.H. Sari, Chemical and pharmaceutical waste disposal with thermal plasma pyrolysis-melting, Journal of Theoretical and Applied Physics, 16(4) (2022) 1-6. [23] H. Ronald, Dieck, ISBN10: 1-55617-915, (2007). [24] H. Ghassemi, R. Shahsavan-Markadeh, Effects of various operational parameters on biomass gasification process; a modified equilibrium model, Energy Conversion and Management, 79 (2014) 18-24. [25] V. Messerle, A. Mosse, A. Ustimenko, Processing of biomedical waste in plasma gasifier, Waste management, 79 (2018) 791-799. [26] A.A. Erdogan, M.Z. Yilmazoglu, Plasma gasification of the medical waste, International journal of hydrogen energy, 46(57) (2021) 29108-29125. [27] E. Fermi, Thermodynamics, Courier Corporation, 2012. [28] M.J.T.I. www.turbomachinerymag.com. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 235 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 257 |
||