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

Yıl 2018, Cilt: 6 Sayı: 2, 319 - 335, 30.06.2018

Serhat Karyeyen , Mustafa İlbaş

https://doi.org/10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.350788

Cited By: 1

Öz

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 NO_X
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 NO_X probleminin oksitleyici bünyesine
su buharı ilavesi ile büyük ölçüde aşılabildiği sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Yanma, Kok fırını gazı, HAD, Su buharı

Kaynakça

• [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.