عنوان
بررسي فرآيند احتراق گاز طبيعي و انتشار گازهاي آلاينده در بويلر نيروگاه بخار
نويسنده اصلي
سينا خرم پور
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
در پژوهش حاضر، با استفاده از روش مدلسازي CFD، فرآيند احتراق در يك بويلر گازسوزِ 250 مگاواتي و از نوع احتراق رو در رو، مورد بررسي قرار گرفته است. براي شبيهسازي دقيقتر فرآيند احتراق گاز طبيعي، از مكانيزم 4 مرحلهاي JL استفاده شده و اندركنش شيميايي و توربولانس در جريان واكنشي، با مدل توسعهيافتهي اضمحلال گردابه (EDC)، مدلسازي شده است. در مدل تهيهشده براي مشعلها، براي شبيهسازي دقيقتر فرآيند احتراق و شكل شعلهها، ابعاد و محل دقيقِ قرارگيري نازلهاي گاز طبيعي، محل ورودِ جريانهاي هوا و همچنين، تأثير پرههاي چرخشيِ هدايت كنندهي جريان، لحاظ گرديده است. تشكيل NOx، با استفاده از مكانيزم زلدويچ، مكانيزم فوري و مكانيزم گونهي مياني N2O، مدلسازي شده و از روش PDF، براي درنظر گرفتن تأثير آشفتگيِ جريان بر تشكيل NOx، استفاده شده است. پس از اعتبارسنجي مدل CFD، تأثير تغيير پارامترهاي مختلفي همچون نسبت هوا به سوخت و شدت چرخش جريانِ مشعلها، بر كيفيت احتراقِ بويلر و انتشار آلايندهها، به منظور بهينهسازي فرآيند احتراق، مورد تحليل قرار گرفته است. در نهايت، روشي جديد بهمنظور بهينهسازي احتراق، بر مبناي استفادهي تركيبي از سيستمهاي OFA و FGR، ارائه گرديده است. نتايج نشان دادند كه بهازاي نسبت هوا به سوخت 17/6368، راندمان احتراق كوره، به بالاترين مقدار (96/32 درصد) ميرسد، اما غلظت NOx در خروجي كوره، به ppm 273/83 افزايش مييابد. همچنين، نتيجه شد كه با كاهش نسبت هوا به سوخت به 17/122، ميتوان با كمترين كاهشِ راندمان كوره (0/95 درصد كاهش)، انتشار NOx را تا حداكثر 45/96 درصد كاهش داد. بر اساس نتايج CFD، بهينهترين نسبت چرخش جريانِ مشعلها، براي بهبود پايداري شعلهها، كاهش آسيبديدگي واتروالها و كاهش 4 درصدي توليد NOx، مقدار 0/6 محاسبه شد. همچنين، نتايج مدلسازي CFD نشان داد كه اگر كلِ جريان تزريق شده از نازلهاي OFA و FGR، شامل 35/95 درصد RFG و 64/05 درصد هوا باشد، شرايط بهينه براي كاهش انتشار اكسيدهاي نيتروژن، بدون افت راندمان احتراق و دماي گازهاي خروجي از كوره، حاصل ميگردد و تحت اين شرايط، مقدار توليد NOx به مقدار 57/43 درصد در مقايسه با طرح اوليهي بويلر، كاهش مييابد.
شماره ركورد
195886
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
استاد راهنما
دكتر سپهر صنايع