Energetic, economic, exergetic, and exergorisk (4E) analyses of a novel multi-generation energy system assisted with bagasse-biomass gasifier and multi-effect desalination unit
Highlights•Bagasse gasification based novel sustainable multi-generation system is proposed.•Investigating sensitivity of system performance and costs to the key parameters.•The system is optimized decreasing total cost rate and exergorsik analysis.•Optimized system has high energetic and exergetic efficiency (92.1% and 77.49%).•Bagasse biomass contribution leads to higher power generation.AbstractThis study presents a novel multi-generation system (MGS) assisted by sugarcane bagasse to produce power, freshwater, and cooling. The proposed integrated MGS consisted of a bagasse-biomass based gasifier-Brayton cycle, a Rankine cycle, a Kalina cycle, an ejector refrigeration cycle, and a multi-effect desalination unit. Comprehensive energy, economic, exergy, exergorisk (4E) analyses of the proposed system were performed. The effects of operating parameters on thermodynamic performance and economic feasibility were investigated. An optimal configuration of the proposed system was determined via weighted multi-objective optimization approach considering exergorisk, exergy, and economic analyses. The results showed that bagasse-biomass flowrate was the dominant factor affecting variation in energy and exergy efficiencies, and total cost rate. An increase in bagasse-biomass flowrate from 1.5 kg/s to 10 kg/s led to decreases of 34.42% and 50.75% in overall energy and exergy efficiencies. The most substantial increase (43.07%) in exergy efficiency occurred at a high compression ratio. The optimization results showed that the total accidental risk impact was improved by 92.59% and energetic and exergetic efficiency was increased to 92.10% and 77.49%, respectively. The proposed optimum system can provide power, cooling, and freshwater at loads of 28.72 MW, 13.64 kg/s, and 3.43 MW, respectively.Graphical abstractDownload : Download high-res image (168KB)Download : Download full-size image
تحلیل اکسرژی، اقتصادی، اکسرژی و اگزردیسک (۴ E)یک سیستم جدید انرژی چند نسلی با استفاده از دستگاه گازی ساز باگاس - زیست‌توده و واحد نمک‌زدایی چند اثری
نکات برجسته * گازی سازی باگشاس مبتنی بر سیستم چند نسلی پایدار جدید پیشنهاد شده‌است.
* بررسی حساسیت عملکرد سیستم و هزینه‌ها به پارامترهای کلیدی.
* سیستم با کاهش کل نرخ هزینه و تجزیه و تحلیل اکسپورسیک بهینه شده‌است.
* سیستم بهینه دارای بهره‌وری انرژی و اکسرژی بالایی است (۹۲.۱ % و ۷۷.۴۹ %).
سهم زیست توده بناس منجر به تولید توان بالاتر می‌شود. واکنش ناپذیری این مطالعه یک سیستم چند نسلی جدید (MGS)را با کمک باگاس نیشکر برای تولید برق، آب شیرین و خنک سازی ارائه می‌دهد.
MGS یکپارچه پیشنهادی متشکل از یک چرخه گاز - زیست توده مبتنی بر باگاس - بریتون، یک چرخه رانکین، یک چرخه کالینا، یک چرخه تبرید اجکتور، و یک واحد نمک‌زدایی چند اثر است.
تحلیل‌های انرژی جامع، اقتصادی، اکسرژی، اگزرژی (۴ E)سیستم پیشنهادی انجام شده‌است.
اثرات پارامترهای عملیاتی بر عملکرد ترمودینامیکی و امکان‌سنجی اقتصادی مورد بررسی قرار گرفت.
پیکربندی بهینه سیستم پیشنهادی از طریق رویکرد بهینه‌سازی چندمنظوره وزنی با در نظر گرفتن آنالیزهای اگزردیسک، اکسرژی و اقتصادی تعیین شد.
نتایج نشان داد که نرخ جریان زیست توده - باگاس عامل غالب موثر بر تغییر در راندمان انرژی و اکسرژی و نرخ هزینه کل بود.
افزایش نرخ جریان زیست توده - باگاس از kg / s ۵ / ۱ به kg / s ۱۰ منجر به کاهش ۴۲ / ۳۴ % و ۷۵ / ۵۰ % در بازده انرژی و اکسرژی کلی شد.
بیش‌ترین افزایش (۴۳.۰۷ %)در بازده اکسرژی در نسبت تراکم بالا رخ داد.
نتایج بهینه‌سازی نشان داد که اثر ریسک اتفاقی کل با ۹۲.۵۹ % بهبود یافت و بازده انرژی و اکسرژی به ترتیب به ۹۲.۱۰ % و ۷۷.۴۹ % افزایش یافت.
سیستم بهینه پیشنهادی می‌تواند برق، سرمایش و آب شیرین را به ترتیب در باره‌ای ۲۸.۷۲ MW، ۱۳.۶۴ kg / s و ۳.۴۳ MW تامین کند.
ترجمه شده با 
ترجمه کنید