شاخص های نسبی بهره وری انرژی که برای مخلوط سوخت های زباله با پراکندگی بالا با استفاده از تصمیم گیری چند معیار محاسبه می شود

در این مقاله ، ما یک ارزیابی جامع از ترکیبات سوخت کم رتبه به دست آمده با استفاده از روش های تصمیم گیری چند معیار ارائه می دهیم. در اینجا ما از ترکیبی منحصر به فرد از پارامترها استفاده کردیم ، به ویژه برای به دست آوردن بینش در مورد چشم انداز احتراق صنعتی دوغابهای آب بر اساس زباله. این تحقیق شامل شش مجموعه از معیارها (هزینه ، بهره وری انرژی ، سهولت آماده سازی و ذخیره سازی ، اتمی سازی ، تکه تکه شدن و انتشار) از جمله کل هفده ویژگی تعیین شده به صورت تجربی است. یک شاخص کارایی انتگرال در هر مجموعه با استفاده از مدل SUM وزنه دار محاسبه شد. پس از آن ، یک شاخص کلی برای همه عوامل اصلی محاسبه شد. شاخص انتگرال از 0. 4 تا 0. 9 در هر شش دسته معیارها متغیر بود. کمترین شاخص های کارآیی کلی (0. 239-0. 487) معمولی برای سوخت حاوی 50 ٪ کیک فیلتر زغال سنگ شعله ، 40 ٪ آب و 10 ٪ روغن توربین بود. طبق تجزیه و تحلیل ، ترکیبات مبتنی بر لجن زغال سنگ و آب می توانند بهترین سوخت ها در نظر گرفته شوند. کاربرد اصلی یافته های تحقیق ، توسعه ترکیبات برای ارائه تأثیرات مثبت در مراحل تهیه سوخت ، ذخیره ، حمل و نقل ، اتمی سازی و احتراق است.

چکیده گرافیکی

معرفی

تیم های تحقیقاتی که در حال توسعه پروژه های مرتبط با انرژی هستند ، اغلب با نیاز به تجزیه و تحلیل چندین راه حل جایگزین روبرو هستند ، در حالی که مجموعه ای از عوامل مؤثر را در نظر می گیرند. اصطلاح راه حل در اینجا برای اشاره به ترکیبی از تنظیمات خاص ، سوخت ها ، تجهیزات ، محل ارائه دهنده انرژی و غیره استفاده می شود. با این حال ، تصمیم گیری با افزایش تعداد گزینه های دیگر و یا مشارکت کنندگان پیچیده تر می شود. در این موارد ، ممکن است فرد به تصمیم گیری معیارها (MCDM) متوسل شود [1]. رویکردهای تجزیه و تحلیل و ارزیابی گزینه های دیگر از نظر روش محاسبه متنوع است. روشهای زیر کاملاً مشهور هستند: تکنیک ترجیح سفارش با شباهت به راه حل ایده آل (TOPSIS) [2] ، فرآیند سلسله مراتب تحلیلی (AHP) [3] ، روش تجزیه و تحلیل شبکه (ANP) [4] ، مدل جمع وزنی (WSM)، مدل محصول وزنی (WPM) [5] ، و غیره. هنوز هم ، با وجود فراوانی روش ها ، ایده اصلی برای اکثر آنها یکسان است: گزینه های دیگر از نظر مجموعه ای از خصوصیات نرمال (بدون بعد) رتبه بندی می شوند و با مقایسه بابهترین راه حل جایگزین یا ایده آل [1]. رتبه بندی شامل اختصاص وزن بر اساس نظرات متخصص [6] یا اولویت های دیگر (به عنوان مثال ، به منظور به حداقل رساندن زمان و منابع یا بهبود شاخص های زیست محیطی) است. راه حل ها یا محصولات جدید برای پایداری با استفاده از ابزارهای ارزیابی چرخه زندگی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند [7،8].

MCDM به طور گسترده ای در برنامه های مربوط به انرژی برای ارزیابی سوخت های جدید و تجزیه و تحلیل عملکرد ماشین ها و گیاهان مورد استفاده قرار می گیرد. در جدول 1 داده های نشان دهنده تنوع معیارهایی که می توان در نظر گرفته شد ، ارائه می شود. شاخص های در نظر گرفته شده توسط تیم های تحقیقاتی مختلف (جدول 1) کاملاً معمولی هستند و می توانند به گروههای فناوری ، اقتصادی ، زیست محیطی و اجتماعی طبقه بندی شوند.

طبق ادبیات ، تجزیه و تحلیل تصمیم گیری معیارها به طور عمده برای ارزیابی سوخت های جدید برای موتورهای دیزلی استفاده می شود. سوخت های دیزل اغلب با استفاده از شاخص هایی مانند کدورت دود ، میزان احتراق ، مدت احتراق و انتشار آلاینده از احتراق ارزیابی می شوند [32]. عملکرد موتور همچنین برای محققان بسیار مهم است [6،11،12،15]. به عنوان مثال ، راندمان سوخت های دیزل کامپوزیت بر اساس دیزل ، نیترومتان و دی اتیل اتر توسط کومار و همکاران مورد بررسی قرار گرفت.[11] بر اساس داده های تجربی و مدل سازی ریاضی با استفاده از روش TOPSIS. عملکرد موتور (راندمان حرارتی ترمز و مصرف سوخت خاص ترمز) و شاخص های محیطی احتراق سوخت (دود ، نه_x، HC و غلظت CO در گازهای اگزوز) به عنوان معیارهایی برای تصمیم گیری استفاده شد [11]. یک ماتریس تصمیم گیری عادی وزن بر اساس این معیارها ایجاد شد تا اهمیت هر عامل را به خود اختصاص دهد. تمام ترکیبات سوخت سه گانه در عملکرد کلی بهتر از سوخت دیزل بودند [11]. تکنیک تصمیم گیری چند معیار ترکیبی (MCDM) بر اساس ANP-TOPSIS توسط Sakthivel و همکاران استفاده شد.[9] برای انتخاب مخلوط سوخت بیودیزل بهینه. آنها سوخت های زیستی را از زباله های ماهی با دیزل اضافه شده مطالعه کردند. طبق محاسبات ، ترکیبی با 80 ٪ بیودیزل در رتبه بهترین قرار گرفت [9]. ارزیابی سوخت ها بر اساس تجزیه و تحلیل پارامترهای احتراق سوخت و احتراق در یک موتور دیزل با تزریق مستقیم با سرعت تک سیلندر در شرایط بارگذاری مختلف انجام می شود. Sakthivel و همکاران.[9] از ANP برای تعیین وزن نسبی معیارها و TOPSIS و VIKOR برای به دست آوردن رتبه نهایی مخلوط های جایگزین استفاده کرد [9].

در این تحقیق ، ما امکان استفاده از تکنیک های MCDM برای ارزیابی سوخت های غیر متعارف برای اهداف صنعت گرما و برق را بررسی کردیم. موضوع این تحقیق مجموعه ای از ترکیبات با رطوبت بالا (انواع دوغابهای آب زغال سنگ [33]) بر اساس ضایعات با منشأ مختلف است. بر خلاف سوخت های موتورهای دیزلی ، آنها با استفاده از روشهای MCDM به طور گسترده مورد مطالعه قرار نگرفته اند. به عنوان مثال ، Vershinina و همکاران.[34] شاخص های کارایی یک دوغاب و سوخت آب زغال سنگ را بر اساس لجن زغال سنگ در مقایسه با زغال سنگ قیر محاسبه کرد. در محاسبات ، آنها از روشهای AHP ، WPM و WSM از نظر 16 معیار مربوط به صنعت انرژی ، اقتصاد ، جنبه های اجتماعی ، ایمنی در گیاهان و حفاظت از محیط زیست استفاده کردند [34]. ما همچنین می توانیم Refs را جدا کنیم.[[35] ، [36] ، [37]] ، که سوخت ها را بر اساس ضایعات پردازش زغال سنگ با مواد افزودنی مختلف در نظر می گیرند. معیارهای ارزیابی ارزش کالری ، هزینه ، احتراق و احتراق ، محتوای خاکستر و غلظت آلاینده ها در گازهای دودکش بود.

با این وجود ، با وجود دستاوردهای موجود در این حوزه ، هیچ تجزیه و تحلیل جامعی تاکنون در مورد کاربرد دوغاب سوخت منتشر نشده است ، که برای رفتار رئولوژیکی آنها ، پارامترهای پاشش و تکه تکه شدن ، ترکیب گازهای دودکش ، هزینه و همچنین احتراق و رفتار احتراق حساب می شود.

این تحقیق اولین تلاش جامع برای پذیرش مقدار زیادی از داده های تجربی از انواع مختلف با استفاده از تجزیه و تحلیل تصمیم چند معیار است. تمام محاسبات بر اساس آزمایش های داخلی انجام شده در یک آزمایشگاه انجام می شود ، که همچنین به منحصر به فرد بودن تحقیق می افزاید. سوخت های مورد مطالعه حاوی مؤلفه های درجه پایین هستند که هنوز در یک چرخه زباله به انرژی در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار نمی گیرند ، در حالی که یک منبع انرژی مهم هستند. این یافته ها می تواند برای تجزیه و تحلیل نقاط قوت و ضعف مخلوط های مشتق از زباله و همچنین برای شناسایی مناطق کلیدی بهبود از نظر آماده سازی ، ذخیره سازی ، حمل و نقل ، اتمیزاسیون و احتراق در یک دیگ مفید باشد.

قطعه قطعه

اجزای سوخت

دوغاب سوخت مخلوط همگن از چندین مؤلفه است [38]. به طور کلی ، یک دوغاب حاوی یک قسمت جامد و یک قسمت مایع است. به طور خاص ، هر دو قطعات جامد و مایع ممکن است حاوی چندین مؤلفه مختلف باشند. در این تحقیق ، ما از مؤلفه های زیر برای تهیه دوغاب سوخت استفاده کردیم: کیک های فیلتر از رده های مختلف (لجن زغال سنگ ، یعنی زباله های پردازش زغال سنگ). Lignite و شعله ذغال سنگ به درجات مختلف ظرافت. خاک اره چوب ؛پوسته های بادام زمینی (پریکارپ). مایع اصلی

اتمی سازی ترکیبات سوخت

جدول 2 کارایی اتمی سازی اولیه ترکیبات سوخت ، یعنی دوغاب ها را بر اساس کیک های فیلتر ، ذغال سنگ اندازه ذرات مختلف با روغن توربین اضافه شده و خاک اره ارزیابی می کند. شکل 2 فریم های ویدئویی معمولی از آزمایشات و یافته های تحقیق در مورد اتمی سازی سوخت دوغاب را نشان می دهد. شاخص های کارآیی یکپارچه از اتمی سازی سوخت دوغاب در شکل 3 ارائه شده است

نتیجه

از بین تمام سوخت های مورد مطالعه بر اساس لجن زغال سنگ و ذغال سنگ در رده های مختلف ، امیدوار کننده ترین ترکیبات حاوی زباله های شناور زغال سنگ (لجن زغال سنگ) هستند. این امر به دلیل کمبود هزینه ، پایداری بالا و شاخص های ویسکوزیته و همچنین بهره وری قابل قبول انرژی و خصوصیات محیطی است. با توجه به اهمیت اجتماعی بالا که به بازیابی مواد اولیه درجه پایین وصل شده است ، می توانیم در مورد اولویت بالای استفاده از لجن زغال سنگ به عنوان پایه سوخت نتیجه گیری کنیم

بیانیه نویسنده اعتباری

ما تأیید می کنیم که نسخه خطی "شاخص های نسبی بهره وری انرژی محاسبه شده برای مخلوط سوخت های مبتنی بر پیست بالا با استفاده از تصمیم گیری چند معیار" در جای دیگری منتشر نشده است و توسط مجله دیگری مورد بررسی قرار نمی گیرد. همه نویسندگان نسخه خطی را تصویب کرده و با ارسال به انرژی موافق هستند. تمام اطلاعات اصلی است.

اعلام علاقه رقیب

نویسندگان اعلام می كنند كه آنها هیچ منافع مالی رقیب یا روابط شخصی را كه به نظر می رسد بر اثر گزارش شده در این مقاله تأثیر می گذارد ، ندارند.

تصدیق

این مطالعه با کمک هزینه ای از وزارت علوم و آموزش عالی روسیه ، توافق شماره 075-15-2020-806 (قرارداد شماره 13. 1902. 21. 0014) پشتیبانی شد.