شبیه‌سازی عددی احتراق پودر زغال در یک محفظه احتراق استوانه‌ای

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی، دانشگاه کاشان

2 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی، دانشگاه کاشان

چکیده

در کار حاضر به بررسی عددی احتراق پودر زغال در یک محفظه احتراق استوانه‌ای و تحلیل پارامترهای عملکرد آن در شرایط پایا و در حضور انتقال حرارت تشعشعی پرداخته شده است. استفاده از سوخت‌های کمکی مانند پودر زغال و غیره در محفظه‌های احتراق به منظور افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌های تولید و بالا بردن راندمان در اکثر نقاط دنیا استفاده می‌شود. پارامترهای عملکرد شامل درصد اکسیژن موجود در هوای دم (هوا با دما و فشار بالا) از 21-35 درصد، دمای هوای دم از 1000-1400 درجه سانتی‌گراد و دبی جرمی پودر زغال از 0.01-0.1 کیلوگرم بر ثانیه می‌باشد که اثر آن روی دما و سرعت در خروجی محفظه احتراق بررسی شده است. مدل احتراق مورد استفاده، مدل احتراق اتلاف ادی می‌باشد، رژیم جریان مغشوش و مدل موردنظر k-ε استاندارد انتخاب گردیده است. همچنین برای شبیه‌سازی انتقال حرارت تشعشعی ناشی از گازهای داغ از مدل DO استفاده شده است. نتایج به صورت خطوط همدما، کانتورهای سرعت و نمودار تغییرات دما و سرعت در خروجی محفظه احتراق ارائه شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که افزایش اکسیژن موجود در هوای دم و دمای هوای دم سبب افزایش دما و سرعت در خروجی محفظه احتراق می‌گردد و افزایش دبی جرمی پودر زغال کاهش دما و افزایش سرعت در خروجی را نتیجه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[۱] جنتی, ابوالفضل و صابر, داریوش. بررسی اجمالی طرح تزریق پودر ذغال pci‌ به کوره بلند. در اولین کنفرانس بین المللی
رویکردهای نوین در نگهداشت انرژی. دانشگاه صنعتی امیرکبیر, 1390.
[2] Mathieson, John G., Truelove, John S., and Rogers, Harold. Toward an understanding of coal combustion in blast furnace tuyere injection. Fuel, 84(10):1229 – 1237, 2005. Special Issue Dedicated to Professor Terry Wall.
[3] Shen, Yansong, Yu, Aibing, Austin, Peter, and Zulli, Paul. Modelling in-furnace phenomena of pulverized coal injection in ironmaking blast furnace: Effect of coke bed porosities. Minerals Engineering, 33:54 – 65, 2012. Computational Modelling.
[4] de Castro, José Adilson, de Mattos Araújo, Giselle, de Oliveira da Mota, Izabel, Sasaki, Yasushi, and ichiro Yagi, Jun. Analysis of the combined injection of pulverized coal and charcoal into large blast furnaces. Journal of Materials Research and Technology, 2(4):308 – 314, 2013.
[5] de Almeida Santos, Bruno Orlando, Maia, Breno Totti, Garajau, Fabricio Silveira, de Souza Lima Guerra, Marcelo, Assis, Paulo Santos, and Barros, José Eduardo Mautone. A new concept of auxiliary fuel injection through tuyeres in blast furnaces developed by numerical simulations. Journal of Materials Research and Technology, 3(2):142 – 149, 2014.
[6] Zhao, Zhilong, Tang, Huiqing, Quan, Qiang, Zhang, Jiangliang, and Shi, She. Simulation study on performance of novel oxygen-coal lances for pulverized coal combustion in blast furnace tuyere. Procedia Engineering, 102:1667 – 1676, 2015. New Paradigm of Particle Science and Technology Proceedings of The 7th World Congress on Particle Technology.
[7] Shen, Y.S. and Yu, A.B. Modelling of injecting a ternary coal blend into a model ironmaking blast furnace. Minerals Engineering, 90:89 – 95, 2016. Computational Modelling.
[8] Gu, Mingyan, Chen, Guang, Zhang, Mingchuan, (Frank) Huang, D., Chaubal, Pinakin, and Zhou, Chenn Q. Threedimensional simulation of the pulverized coal combustion inside blast furnace tuyere. Applied Mathematical Modelling, 34(11):3536 – 3546, 2010.
[9] Launder, B.E. and Spalding, D.B. The numerical computation of turbulent flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3(2):269 – 289, 1974.
[10] Li, Yongqing, Zhang, Xiaohui, Zhang, Jiayuan, Zhou, Jiemin, and Yan, Hongjie. Numerical simulation and optimization of pulverized coal injection with enriched oxygen into blast furnace. Applied Thermal Engineering, 67(1):72 – 79, 2014.