بررسی عددی افزودن بخارآب به هوای احتراق دیگ بخار صنعتی

چکیده مسائل زیست­ محیطی و آلودگی هوا در سال های اخیر توجه بسیاری را به­ خود جلب کرده است. نیروگاه های حرارتی ازجمله عوامل آلوده کننده هوایند. یکی از راهکارهایی که برای احتراق بهتر و آلایندگی کمتر در سیستم های احتراقی، ازجمله توربین های گاز، به­ کار رفته ایده افزودن بخار آب است. در این تحقیق، مد نظر بوده تا با ایده افزودن بخار آب به توربین گازی کاری مشابه در دیگ های بخار انجام شود که برای این کار یک محفظه احتراق تک­مشعل متقارن محوری ۱۱ مگاواتی با استفاده از نرم افزار متن باز OpenFoam و حلگر ReactingFoam مدل شده است. برای شبیه سازی، معادلات بقای جرم، تکانه، انرژی و گونه به صورت کوپل باهم حل شدند و تصحیح فشار در معادلات تکانه طبق الگوریتم PIMPLE انجام شده است. مدل به­کاررفته برای اغتشاش مدل ، مدل تشعشعی fvDOM، مدل احتراقی استفاده شده PaSR و مکانیزم واکنش GRI-۳ بوده که شامل ۵۳ گونه و ۳۲۵ واکنش است. برای اعتبارسنجی حلگر و مدل های به­کاررفته، از مسئله معیاری استفاده شده که یک مشعل ساده بوده و نتایج تجربی آن موجود است. بعد از اثبات صحت حل، مسئله ذکرشده شبیه سازی شد که مشاهده شد در محفظه احتراق در حالت هوای خشک دما و به تبع آن ناکس تولیدی زیاد است. دمای شعله در محفظه بعد از تزریق بخار در سه نسبت ۵، ۱۰ و ۱۵ درصد از کل هوای ورودی کمتر شده به­صورتی که دمای شعله ۳۷۰ درجه کلوین پایین آمد و همچنین مقدار NO خروجی ۸۱ درصد و مقدار  خروجی ۷۶ درصد کاهش پیدا کرد، اما مقدار خروجی OH ۷/۲ برابر شد. در عین حال، آلایندگی های کربنی و به طور خاص برای گونه CO، که مورد توجه تحقیق حاضر است، ۵۸ درصد افزایش یافت و به مقدار ppm ۱۷ رسید، اما همچنان از استاندارهای ملی و اروپایی بسیار کمتر بود.  

Keywords:

دیگ بخار , نیروگاه , انرژی , شبیه سازی , مشعل