سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

شبیه سازی عددی احتراق در کوره حرارتی و ارائه راهکار جهت کاهش دمای گازهای ورودی به دودکش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
اسرین قنبریان 1
ایوب عادلی کودهی 2
علی اکبر پورفاتح 3
وحید جلالوندی 4
1 واحد تحقیق و توسعه شرکت شعله صنعت
2 مدیرعامل شرکت شعله صنعت
3 رئیس مهندسی پالایش
4 مسئول مهندسی پالایش تبدیل و تصفیه گاز
10.22034/jfnc.2024.451687.1386
چکیده
 
در تحقیق حاضر، شبیه‌سازی عددی احتراق در یکی از کوره‌های صنعتی واحد تبدیل کاتالیستی شرکت پالایش نفت کرمانشاه به‌منظور بررسی علت آسیب به دمپر آن و ارائه راهکار جهت رفع این مشکل انجام شده است. در ابتدا، بررسی وضعیت موجود انجام شده است. بدین منظور مدل عددی کوره و مشعل، تهیه شده و شبیه‌سازی‌های عددی برای بررسی وضعیت حاضر صورت گرفته است. همخوانی بین داده‌های واقعی کوره با داده‌های حاصل از شبیه‌سازی عددی، در حد قابل قبول است. بدین ترتیب با اعتماد به روش به کار گرفته شده در شبیه‌سازی حاضر، در گام بعد با تغییر مشعل و تغییر شکل شعله، شبیه‌سازی‌های عددی در جهت رفع ایراد انجام شده است. نتایج حاصله نشان می‌دهد که با تغییر مشعل و استفاده از 4 مشعل کوچکتر به جای یک مشعل و با حفظ ظرفیت، شکل شعله شاخه‌ای شده و با افزایش انتقال حرارت ناشی از این وضعیت، دما در محل نصب دمپر با وجود هوای اضافه کمتر، حدود 170 درجه سانتی‌گراد کمتر می‌شود. این کاهش دما می‌تواند مشکل آسیب دیدن دمپر به واسطه ضعیف شدن سازه اتصال آن به دودکش را رفع کند.
 
کلیدواژه‌ها
کوره حرارتی
احتراق
حل عددی
انتقال حرارت
مشعل
دودکش

موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical simulation of combustion in a fired heater and providing a solution to reduce the flue gases temperature

نویسندگان English

Asrin Ghanbarian 1
Ayoub Adeli Kodehi 2
Ali Akbar Pourfateh 3
vahid Jalalvandi 4
1 خیابان ولیعصر- خیابان بزرگمهر- بین فلسطین و وصال- پ 36-ط5
2 CEO
3 Head of Refining Engineering
4 Responsible of refining engineering
چکیده English

In this paper, the numerical simulation of combustion in one of the industrial furnaces of Kermanshah Oil Refining Company has been carried out in order to investigate the cause of high temperature damage to its damper and provide a solution to solve this problem. At first, the current situation has been investigated. For this purpose, the numerical model of furnace and burner has been produced and numerical simulations have been carried out to check the current situation. The agreement between the actual factory data and the numerical simulation data is acceptable. In the next step, by changing the burner and changing the shape of the flame, numerical simulations have been performed in order to solve the problem. The obtained results show that by changing the burner and using 4 smaller burners but with a longer flame, the shape of the flame becomes branched and with the increase of heat transfer caused by this situation, the temperature at the place where the damper is installed decreases by about 170 degrees Celsius. This decrease in temperature can solve the problem of damaging the damper and softening the structure connecting it to the flue.
 
.

کلیدواژه‌ها English

Heater
combustion
Numerical Solution
Heat Transfer
Burner
Stack
] L. Zhang, C. Wu, J. Zhang, B. Zhang, and C. Sui, “Numerical Simulation of the Combustion Characteristics in a Flue Gas Internal Recirculation Burner”, ACS Omega, vol. 7 , no. 46, pp. 42264–42271, November 2022.
[2] P.J. Coelho, and N. Peters, “Numerical simulation of a mild combustion burner”, Combustion and Flame, vol. 124, pp. 503-518, February 2001.
[3] D. Moell, D. Lorstad, and X.S. Bai, “Numerical Investigation of Methane/Hydrogen/Air Partially Premixed Flames in the SGT-800 Burner Fitted to a Combustion Rig”, Flow Turbulence Combust, vol. 96, no. 4, pp. 987-1003, March 2016.
[4] B. Danon, E.S. Cho, W.D. Jong, and D.J. Roekaerts, “Numerical investigation of burner positioning effects in a multi-burner flameless combustion furnace”, Applied Thermal Engineering, vol. 31, no. 17, pp. 3885-3896, December 2011.
[5] A.C. Benim, S. Iqbal, A. Nahavandi, W. Meier, A. Wiedermann, and F. Joos, Analysis of Turbulent Swirling Flow in an Isothermal Gas Turbine Combustor Model: In Proceedings of the ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition. Volume 4A: Combustion, Fuels and Emissions. Düsseldorf, Germany, ASME, pp. 16–20, Paper number V04AT04A001, 2014.
[6] M.J. Wankhede, F.A. Tap, P. Schapotschnikow, and W.J.S. Ramaekers, Numerical Study of Unsteady Flow-Field and Flame Dynamics in a Gas Turbine Model Combustor: In Proceedings of the ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition, ASME, Paper number V04AT04A050, 2014.
[7] ANSYS Inc, 2021. ANSYS FLUENT User’s Guide, Release 2021 R2.
[8] S. Karyeyen, “Combustion characteristics of a non-premixed methane flame in a generated burner under distributed combustion conditions: A numerical study”, Fuel, 230, pp. 163-171, October 2018.
[9] S.T. Thynell, “Discrete-ordinates method in radiative heat transfer”, International Journal of Engineering Science, vol. 36, no. 12, pp. 1651-1675, September 1998.
[10] C. E. Baukal, Ed., The John Zink Hamworthy Combustion Handbook. New York: CRC Press, 2013.
[11] Burners for Fired Heaters in General Refinery Services, API Standard- API Recommended Practice 535, American Petroleum Institute, Third Edition, May 2014.