مطالعه عددی تاثیر تزریق هیدروژن و بخارآب به منظور کاهش میزان مونوکسیدکربن تولید شده ناشی از تزریق دی‌اکسید کربن درون اکسید کننده در احتراق سوخت-اکسیژن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

در مقاله حاضر تزریق بخار آب درون اکسیدکننده و تزریق هیدروژن درون سوخت به منظور کاهش میزان مونوکسید کربن تولید شده در فرآیند احتراق سوخت-اکسیژن همراه با تزریق CO2 درون اکسیدکننده مطالعه شده است. بدین منظور از شبیه‌سازی یک بعدی با استفاده از حلگر شعله نفوذی جریان متقابل و شبیه‌سازی سه بعدی با کمک نرم افزار اپن فوم استفاده شده است. در حل یک بعدی به بررسی تاثیر تزریق بخار آب درون اکسیدکننده و هیدروژن درون سوخت پرداخته شده و تاثیر آن بر میزان شاخص انتشار مونوکسید کربن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از این شبیه‌سازی نشان دهنده آن است که تزریق بخار آب درون اکسیدکننده منجر به کاهش شاخص انتشارمونوکسیدکربن در فرآیند احتراق سوخت-اکسیژن می‌شود، در حالی‌که تزریق هیدروژن درون سوخت منجر به افزایش میزان شاخص انتشار مونوکسید کربن می‌شود؛ از این‌رو در مطالعه سه‌بعدی با توجه به هزینه محاسباتی بسیار بالا در آن تنها به بررسی تاثیر تزریق بخار آب درون اکسیدکننده به عنوان راه حلی مناسب جهت کاهش مونوکسید کربن تولید شده پرداخته شده است. نتایج بدست آمده در شبیه‌سازی سه بعدی نشان می‌دهند که تزریق بخارآب در جریان اکسیدکننده باعث کاهش تولید مونوکسیدکربن در ناحیه واکنشی و کاهش میزان انتشار مونوکسیدکربن از خروجی کوره می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical study of hydrogen and steam injection in order to reduce Carbon monoxide production due to Carbon dioxide injection into Oxidizer in Oxy-Fuel combustion

L. Zheng, Oxy-fuel combustion for power generation and carbon dioxide (CO2) capture, Elsevier, 2011.
٢. C. Yin, L. A. Rosendahl and S. K. Kær, “Chemistry and radiation in oxy-fuel combustion: a computational fluid dynamics
modeling study,” Fuel, 90, No. 7, 2011, pp. 2519-2529.
٣. C. Galletti, G. Coraggio and L. Tognotti, “Numerical investigation of oxy-natural-gas combustion in a semi-industrial
furnace: validation of CFD sub-models,” Fuel, 109, 2013, pp. 445-460.
٤. J. Andersen, C. L. Rasmussen, T. Giselsson and P. Glarborg, “Global combustion mechanisms for use in CFD modeling
under oxy-fuel conditions,” Energy & Fuels, 23, No. 3, 2009, pp. 1379-1389.
٥. P. Glarborg and L. L. Bentzen, “Chemical effects of a high CO2 concentration in oxy-fuel combustion of methane,” Energy
& Fuels, 22, No. 1, 2007, pp. 291-296.
٦. L. Chen and A. F. Ghoniem, “Modeling CO2 Chemical Effects on CO Formation in Oxy-Fuel Diffusion Flames using
Detailed, Quasi-Global, and Global Reaction Mechanisms,” Combustion Science and Technology, 186, No. 7, 2014, pp.
829-848.
٧. A. Amato, D. Scarborough and T. C. Lieuwen, “Methane Oxy-Combustion for Low CO2 Cycles: Measurements and
Modeling of CO and O2 Emissions,” ASME Turbo Expo, Scottish Exhibition & Conference Centre, Glasgow, United Kingdom,
2010, pp. 213-222.
٨. A. Amato, B. Hudak and T. Lieuwen, “Measurements and analysis of CO and O2 emissions in CH4/CO2/O2 flames,”
Proceedings of the Combustion Institute, 33, No. 2, 2011, pp. 3399-3405.
٩. “ANSYS CHEMKIN THEORY MANUAL 17.0” ANSYS Reaction Design: San Diego, 2016.
١٠. http://combustion.berkeley.edu/gri-mech/version30/text30.html (visited at. 2016 February)
١١. J. Lim, J. Gore and R. Viskanta, “A study of the effects of air preheat on the structure of methane/air counterflow diffusion
flames,” Combustion and Flame, 121, No. 1, 2000, pp. 262-274.
١٢. X. Li, H. Yang, X. Wang and D. Zhao, “Stretch extinction characteristics of CH4/CO2 versus O2/H2O/CO2 and O2/H2O
counterflow non-premixed flames at different oxidizer temperatures,” Fuel, 186, 2016, pp. 648-655.
١٣. N. Lallemant, J. Dugue and R. Weber, Analysis of the experimental data collected during the OXYFLAM-1 and OXYFLAM-
2 experiments, International Flame Research Foundation (IFRF) Doc No F 85/y/4, Velsen Noord, Netherlands, 1997.
١٤. S. Hjärtstam, K. Andersson, F. Johnsson and B. Leckner, “Combustion characteristics of lignite-fired oxy-fuel flames,”
Fuel, 88, No. 11, 2009, pp. 2216-2224