بررسی تاثیر قطر و رطوبت ذرات در احتراق سوخت مشتق شده از زباله‌ها (RDF)

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

بخش مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

با استفاده از نرم افزار فلوئنت، احتراق سوخت مشتق شده از زباله در یک کوره شبیه­سازی و نتایج حاصل با استفاده از داده­های آزمایشگاهی صحت­سنجی شده است. به دلیل دو فازی بودن جریان از مدل اویلری برای شبیه­سازی میدان سیال و از مدل لاگرانژی برای دنبال کردن ذرات سوخت مشتق شده از زباله استفاده شده است. برای مدل­سازی فرآیند آزاد شدن گازهای فرار و احتراق مواد نیم سوز به ترتیب از مدل سینتیک تک نرخی و مدل نفوذ-سینتیک استفاده شد. برای شبیه­سازی جریان سیال از معادلات متوسط­گیری شده نویر-استوکس و برای مدل سازی تنش رینولدز از مدل k-ε استاندارد استفاده شده است. قطر و رطوبت ذرات یکی از پارامترهای مهم در احتراق سوخت های می­باشد. با بررسی قطرهای مختلف مشاهده شد که با افزایش قطر ذرات سوخت مشتق شده از زباله بیشینه دما کاهش یافته و ناحیه دما بالا از ورودی فاصله می­گیرد. همچنین با افزایش رطوبت ذرات مشاهده شد که ماکزیمم دما در کوره کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها


 

 [1] Liakos, H. H., Thoelogos, K. N., Boundovis, A. G., and Markatos, N. C., “Pulverized Coal Char Combustion: The Effect of Particle Size on Burner Performance”, Applied Thermal Engineering, Vol. 18, No. 11, pp. 981-989, (1998).

 

[2] Weber, R., Kupka, T., and Zając, K., “Jet Flames of a Refuse Derived Fuel”, Combustion and Flame, Vol. 156, No. 4, pp. 922-927, Apr. (2009).

 

[3] Pallares, J., Gil, A., Cortes, C., and Herce, C., “Numerical Study of Co-firing Coal and Cynara Cardunculus in a 350 MWe Utility Boiler”, Fuel Processing Technology, Vol. 90, No. 10, pp. 1207-1213, (2009).

 

[4] Yin, C., Kær, S. K., Rosendahl, L., and Hvid, S. L., “Co-firing Straw with Coal in a Swirl-stabilized Dual-feed Burner: Modeling and Experimental Validation”, Bioresource Technology, Vol. 101, No. 11, pp. 4169–4178, (2010).

 

[5] Agraniotis, M., Nikolopoulos, N., Grammelis, P., and Kakaras, E., “Numerical Investigation of Solid Recovered Fuels’ Co-firing with Brown Coal in Large Scale Boilers-evaluation of Different Co-combustion Modes”, Fuel, Vol. 89, No. 12, pp. 3693–3709, (2010).

 

[6] Lu, H., Ip, E., Scott, J., Foster, P., Vickers, M., and Baxter, L. L., “Effects of Particle Shape and Size on Devolatilization of Biomass Particle”, Fuel, Vol. 89, No. 5, pp. 1156–1168, (2010).

 

[7] Gubba, S. R., Ma L., Pourkashanian M., and Williams, A., “Influence of Particle Shape and Internal Thermal Gradients of Biomass Particles on Pulverised Coal/Biomass Co-fired Fames”, Fuel Processing Technology, Vol. 92, No. 11, pp. 2185 –2195, (2011).

 

[8] Shirolkar, J. S., Coimbra, C. F. M., and McQuay, M. Q., “Fundemental Aspect of Modeling Turbulent Particle Dispersion in Dilute Flows”, Progress in Energy and Combustion Science, Vol. 22, No. 4, pp. 363-399, (1996).

 

[9] Poinsot, T., and Veynante, D., “Theoretical and Numerical Combustion”, 2nd ed. R.T. Edwards, Inc, pp. 540-, (2005).

 

[10] Ettouati, H., Boutoub, A., and Benticha, H., “Radiative Heat Transfer in Pulverized Coal Combustion: Effects of Gas and Particles Distributions”, Turkish Journal of Engineering & Environmental Sciences, Vol. 31, pp. 345-353, (2007).

 

[11] Magnussen, B. F.,  and Hjertager, B. H., “On Mathematical Models of Turbulent Combustion with Special Emphasis on Soot Formation and Combustion”, Symposium (International) on Combustion, Vol. 16, No. 1, pp. 719–729, (1976).

 

 [12] Williams, A., Jones, J. M., Ma, L., and Pourkashanian, M., “Pollutants From the Combustion of Solid Biomass Fuels”, Progress in Energy and Combustion Science, Vol. 38, No. 2, pp. 113-137, (2012).

 

[13] Fluent Inc, Fluent 6.3.26 User's Guide, (2006).

 

[14] Incropera, F. P.,  and DeWitt, D. P., “Introduction to Heat Transfer”, 4th ed. Wiley, pp. 912-, (2001).

 

[15] Badzioch, S., and Hawksley, P. G. W., “Kinetics of Thermal Decomposition of Pulverized Coal Particles”, Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development, Vol. 9, No. 4, pp. 521-530, (1970).

 

[16] Agraniotis, M., “Coal Substitution of Alternative and Support in Fuel Boilers for Pulverized Fuel CO2 Emission Reduction”, Ph.D. Thesis, National Technical University of Athens, (2010).

 

[17] Field, M. A., “Rate of Combustion of Size-graded Fractions of Char from a Low Rank Coal Between 1200 K–2000 K”, Combustion and Flame, Vol. 13, No. 3, pp. 237–252, (1969).