Oksitleyiciye su buharı ilavesinin kok fırını gazı yanma davranışlarına olan etkisinin sayısal olarak incelenmesi

Bu çalışma kapsamında, oksitleyiciye su buharı ilavesinin kok fırını gazı yanma davranışlarına olan etkileri sayısal olarak araştırılmıştır. Çalışmada, ticari bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği programı olan Ansys Fluent yazılımı kullanılmıştır. Oksitleyici olarak kuru havanın kullanıldığı tahmin sonuçları deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve sonuçların deneysel verilerle oldukça iyi bir uyum içerisinde oldukları trend ve değerler bakımından belirlenmiştir. k-Ɛ standard türbülans modeli, türbülans modeli olarak seçilmiş olup, üç boyutlu sayısal modellemeler için PDF / Mixture Fraction yanma modeli ve P-1 radyasyon modeli kullanılmıştır. Yapılan tahmin sonuçlarına göre, oksitleyici bünyesine ilave edilen su buharının kok fırını gazı için elde edilen sıcaklık değerlerini düşürdüğü belirlenmiştir. Sonuçlar emisyon bakımından değerlendirildiğinde, yapılan su buharı ilavesi ile birlikte NOX emisyonlarının önemli derecede, CO2 emisyonlarının ise bir miktar azaldığı tespit edilirken CO emisyonlarının ise bir miktar arttığı ortaya konulmuştur. Sonuç olarak, alternatif bir yakıt olarak kok fırını gazı kullanımının yol açtığı yüksek NOX probleminin oksitleyici bünyesine su buharı ilavesi ile büyük ölçüde aşılabildiği sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler:

Yanma, Kok fırını gazı, HAD, Su buharı

PDF

___

[1] S. Karyeyen, Model bir gaz türbini yanma odasında kömür gazları yanma davranışının sayısal analizi, Yüksek Lisans Tezi, Ankara, Türkiye, 2013.
[2] K. Wright, Coke Oven Gas Treatment Tar, Liquor, Ammonia, The Coke Oven Managers’ Year-Book, COMA (Coke Oven Managers Association), 2003.
[3] J. G. Speight, Synthetic Fuels Handbook: Properties, Process, and Performance, United States of America: The McGraw-Hill Companies, 2008.
[4] T. Asai, S. Dodo, H. Koizumi, H. Takahashi, S. Yoshida, H. Inoue, Effects of multiple injection-burner configurations on combustion characteristics for dry low NOX combustion of hydrogen-rich fuels, ASME 2011 Turbo Expo: Turbine Technical Conference and Exposition, 1–10.
[5] M. C. Lee, J. Yoon, S. Joo, Y. Yoon, Gas turbine combustion characteristics of H2/CO synthetic gas for coal integrated gasification combined cycle. International Journal of Hydrogen Energy, 40: (2015) 11032–11045.
[6] M. C. Lee, S. B. Seo, J. H. Chung, S. M. Kim, Y. J. Joo, D. H. Ahn, Gas turbine combustion performance test of hydrogen and carbon monoxide synthetic gas. Fuel, 89: (2010) 1485–1491.
[7] M. C. Lee, S. B. Seo, J. Yoon, M. Kim, Y. Yoon, Experimental study on the effect of N2, CO2, and steam dilution on the combustion performance of H2 and CO synthetic gas in an industrial gas turbine. Fuel, 102: (2012) 431–438.
[8] M. A. Habib, E. M. A. Mokheimer, S. Y. Sanusi, M. A. Nemitallah, Numerical investigations of combustion and emissions of syngas as compared to methane in a 200 MW package boiler. Energy Conversion and Management, 83: (2014) 296–305.
[9] S. Göke, M. Füri, G. Bourque, B. Bobusch, K. Göckeler, O. Krüger, S. Schimek, S. Terhaar, C. O. Paschereit, Influence of steam dilution on the combustion of natural gas and hydrogen in premixed and rich-quench-lean combustors. Fuel Processing Technology, 107: (2013) 14-22.
[10] Y. Tian, S. Zang, B. Ge, Experimental investigation on the combustion performance of N2 dilution in syngas non-premix combustion in humid air conditions. Applied Thermal Engineering, 107: (2016) 560-564.
[11] S. Li, S. Li, D. Mira, M. Zhu, X. Jiang, Investigation of dilution effects on partially premixed swirling syngas flames using a LES-LEM approach. Journal of the Energy Institute, https://doi.org/10.1016/j.joei.2017.09.005, In Press.
[12] M. Ilbas, S. Karyeyen, An experimental and numerical study on turbulent combustion of hydrogen-rich coal gases in a generated non-premixed burner. Fuel, 194: (2017) 274-290.
[13] H. K. Versteeg, W. Malalasekera, An introduction to computational fluid Dynamics. Second Edition, PEARSON Prentice Hall, 2007.
[14] M. Ilbas, Studies of Ultra Low NOX Burner, PhD Thesis, Cardiff, UK: University of Wales, 1997.
[15] M. Ilbas M, The effect of thermal radiation and radiation models on hydrogen– hydrocarbon combustion modelling. International Journal of Hydrogen Energy, 30: (2005) 1113-1126.
[16] S. Karyeyen, Geliştirilen bir yakıcıda kömür gazlarının yanma karakteristiklerinin deneysel ve sayısal olarak araştırılması, Doktora Tezi, Ankara, Türkiye, 2016.