در این پژوهش، یک دستگاه بستر فوارهای مخروطی در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شده و برای تولید سوخت زیستی از ضایعات زیست توده در شرایط پیرولیز، مورد استفاده قرار گرفته است. اثر دمای راکتور بررسی شده و پارامترهایی مانند درصد محصول تولیدی و کیفیت سوخت تولیدی در یک آزمایش پیوسته و پایا گزارش شدند بصورتی که حداکثر بازده سوخت زیستی ) wt% 425- 55 بر مبنای خیس( در محدوده دمایی 511 درجه سانتی گراد به دست آمد. همچنین اثر سرعت گاز ورودی، زمان ماند و دمای راکتور مورد بررسی قرار گرفت و یک مدل سینتیکی برای تجزبه زیستتوده ارائه گردید. طرح واکنش پیشنهاد شده در این مدل، واکنشهای اولیه تولید محصولات از زیستتوده )گاز، سوخت زیستی و زغال( و یک واکنش ثانویه شکست سوخت زیستی را برای تولید گاز در نظر میگیرد. افزودن این واکنش ثانویه در فاز گاز، امکان وارد نمودن اثر زمان ماند در مدل را فراهم کرده که برای استفاده از آن در افزایش مقیاس راکتور بستر فوارهای مخروطی ضروری میباشد. نشان داده شد که مدل سینتیکی پیشنهاد شده با دقتی بالا نتایج تجربی را در محدوده وسیعی از شرایط پیرولیز پیشبینی میکند. در گام بعدی مدلسازی هیدرودینامیک، انتقال حرارت و انتقال جرم این سیستم توسط مدلسازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) انجام شد. به منظور اعتبار سنجی مدل، پارامترهای هیدرودینامیکی از جمله افت فشار بستر، توزیع دما و کسر حجمی گاز و جامد در راکتور مطالعه شد. اثر سرعت ورودی گاز و دمای دیواره و همچنین شرایط مرزی دیواره جامد بر افت فشار و ضریب انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفتند. تاثیر ضرایب ارتجاع و آیینهای بر هیدرودینامیک و پایداری بستر نیز مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفتند. همچنین در ارتباط با انتقال جرم در بستر، شبیه سازی توسط CFD با در نظر گرفتن مدل سینتیکی بدست آمده در مرحله قبل انجام شده و میزان محصولات تولید شده توسط CFD با نتایج تجربی اعتبارسازی شدند. از نتایج چنین استنتاج می شود که مدل پیشنهاد شده قابلیت پیش بینی هیدرودینامیک، انتقال حرارت و میزان تولید سوخت زیستی در بستر فوارهای مخروطی در شرایط پیرولیز را داراست. در ارزیابی پارامترهای طراحی، نتایج مدل سازی نشان داد که ارتفاع بهینه ناحیه مکش و قطر لوله مکش 1 سانتیمتر برای بدست آمدن پایدارترین رژیم فوارهای و در نتیجه میزان بهینه محصولات -1/ 1 سانتیمتر و 35 /5-1/ به ترتیب در محدوده 75 میباشند. این مقادیر بهینه منجر به تولید محصولات با درصد وزنی مشابه با محصولات به دستآمده در آزمایشهای تجربی به دست آمده در 11 درصد میباشند. با توجه به نتایج، لوله مکش باعث گردش بهتر ذرات بستر - مدت زمان 15 ثانیه شده و دارای اختلاف نسبی در محدوده 15 شده، رژیم جریان را تثبیت کرده و ویژگیهای اختلاط را بهبود بخشیده که منجر به تجزیه بهتر ذرات زیست توده میگردد.
