17608

17608

مدل سازي و بهينه سازي كوره زباله سوز

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اسفند 1395

دكتر سپهر صنايع

مكانيك

امروزه يكي از معضلات مهم شهرنشيني روند رو¬به¬رشد توليد زباله است و كاهش توليد پسماند وشيوه دفع مناسب امري ضروري به¬حساب مي¬آيد. احتراق در زباله¬سوزهاي گريت متحرك در دو ناحيه بستر و ناحيه آزاد انجام مي¬شود كه هواي مورد نياز احتراق در دو مرحله اوليه در بستر و ثانويه در ناحيه آزاد به سيستم تزريق مي¬شود. در اين طرح يك مدل گازساز بستر ثابت پايين سوي توسعه يافته براي ناحيه بستر به كار رفته و براي ناحيه آزاد يك واكنش احتراق كامل استفاده شده در حالي كه اثر توزيع هواي ثانويه و مطالعه ديناميك سيالات ناحيه آزاد لحاظ نشده است. معادلات بقاي اجزا، انرژي، افت فشار و معادله حالت براي ناحيه بستر به صورت عددي حل شده است. بعد از طراحي كوره توسط روابط نيمه تجربي، يك بهينه-سازي دو هدفه براي يافتن نقطه بهينه با توابع هدف سطح مقطع گريت و حجم كوره با هدف كمينه كردن اين مقادير در راستاي كاهش هزينه توليد با شرط ثابت ماندن دماي گازهاي خروجي از كوره انجام گرفت. مقادير بهينه براي سطح مقطع گريت و حجم كوره براي ظرفيت kg/hr3000، نسبت هم¬ارزي 0.4، سوخت با ارزش حرارتي MJ/kg 18 و هواي با دمايK 300 به ترتيب m222 و m3 74 به¬دست¬آمد. تاثير افزودن نيتروژن موجود در سوخت بر روي تركيب گازهاي توليدي مورد مطالعه قرار گرفت و مشاهده شد براي سوخت¬هايي كه داراي نيتروژن قابل توجهي در ساختارشان هستند در نظر گرفتن تاثير آن بهتر است. تاثير پارامترهاي عملكردي مانند نسبت هم¬ارزي هواي اوليه و ثانويه، دماي هواي اوليه، فشار اوليه ورودي هوا، سرعت اوليه ورودي هوا، طول ناحيه گاز¬سازي، ميزان بازچرخش گازهاي دودكش و رطوبت سوخت بر دماي گازهاي خروجي و بازده كوره مورد مطالعه قرار گرفت. همچنين تاثير تشعشع ساطع شده از ناحيه آزاد و ديواره¬هاي كوره بر تركيب و دماي گونه¬هاي گازي آزاد شده از بستر بررسي شد كه نتايج نشان مي¬دهد با افزايش ميزان تشعشع، دماي گازهاي حاصل از بستر افزايش مي¬يابد و همچنين سبب تغيير در تركيب گازهاي توليدي از بستر مي¬شود به نحوي كه توليد نيتروژن و كربن¬دي¬اكسيد كاهش و هيدروژن و كربن¬مونوكسيد افزايش مي¬يابد.

1396/04/20

1/1/1900 12:00:00 AM

One of the most important problems of urbanization is growing trend of waste generation. Therefor reduction of waste production and proper disposal procedures are essential. Combustion in moving grate incinerators occurs in two regions of bed and freeboard zone which the required air enters in two stages, primary air in bed and secondary air in freeboard zone. In this thesis, a developed fixed bed gasifier model is used for modeling the bed region and for freeboard region a thermodynamical combustion model is used while effects of secondary air distribution and fluid dynamics are not considered. Continuity, energy, pressure drop and state equations are solved for bed region. After designing the furnace by semi-empirical corelations, a multiobjective optimization is done to minimize two objective functions, grate surface area and furnace volume with a constant range of flue gas temperature to reduce the production costs and required installation place. Optimum grate surface area and furnace volume for a 3000 kg/hr incinerator with equivalence ratio 0.4, fuel heating value 18 MJ/kg and air temperature 300 K are 22 m2 and 74 m3 respectively. The effects of fuel nitrogen on composition of produced gases are studied and it was found that for fuels with high content of nitrogen, it is better to consider its effect. The effects of performance parameters such as equivalence ratio of primary and secondary air, primary air temperature, air inlet pressure and velocity, length of reduction zone, flue gas recirculation on exhaust gas temperature and furnace efficiency are studied. Also the effect of radiation from frreboard zone and fuenace walls on gas composition and temperature is investigated. Results show that with increasing the radiation intensity, the temperature of bed gases will increase and it causes gas composition change which leads to an increase of H2 and CO and decrease in N2 and CO2 production.