Prediccin de las caractersticas de recuperacin del calor

de oxicorte Combustion Caldera Utilizando CFDMakoto Takafuji, Toshiyuki Suda, Takamasa Ito, y Toshihiko Yamada

Abstracto

Oxicombustin es una de las tecnologas ms prometedoras para reducir CO2 emisin de carbn pulverizado dispar planta de energa.Para la aplicacin de esta tecnologa a la comercial caldera, es importante para predecir el rendimiento de la caldera (especialmente de recuperacin de calor caractersticas) en oxicorte condiciones de combustin.En este estudio, la prediccin de la recuperacin de calor se llev a cabo caractersticas de oxicorte caldera de combustin utilizando CFD.Como resultado, era se muestra que el mismo rendimiento de la caldera se puede lograr en modo de combustin como oxicorte que en el modo de combustin de aire.Palabras clave

Oxicombustin - CFD - Recuperacin de calor1 Introduccin

El carbn se distribuye en todo el mundo ampliamente, y hay son muchos depsitos.Y el carbn es ms barato que el petrleo crudo y gas natural, sigue siendo una fuente de energa valiosa.Pero, de carbono dixido causada por la combustin de carbn es un material de factor de la el calentamiento global, la necesidad de la utilizacin de alta eficiencia del carbn y CCS (Carbon Capture-dixido y almacenamiento) se eleva.Uno de los mtodos para separar el dixido de carbono incluye una Tecnologa de oxicombustin.La combustin oxicorte es una tcnica para quemar combustible con oxgeno.Oxicombustin puede darse cuenta de ahorro de energa, ya que puede reducir la prdida de calor de el gas de escape.En el caso de esta combustin oxicorte tecnologa aplicada a la caldera de combustin de carbn pulverizado, gas de escape se hace casi dixido de carbono, dixido de carbono se recoge fcilmente sin necesidad de separar otra com- componentes.Pero, la temperatura de combustin se eleva demasiado en tubos de combustin con oxgeno puro, y de calderas pueden ser daado.A partir de estudios fundamentales [1], se revel que el dixido de carbono y oxgeno mezcla reciclada de gas de escape podra controlar la temperatura de combustin.IHI participa en Callide oxicorte Proyecto que se aplicaban

Oxicorte combustin de carbn de la caldera, y los planes para demostrar operacin de oxicorte caldera de combustin.Figura1 indica el diagrama de flujo de oxicorte caldera de combustin.Ella es necesario precisar las caractersticas de la combustin, el calor la recuperacin, la adherencia de cenizas, de emisiones (NOx, SOx), la seguridad, y por lo

en.En este estudio, la combustin y recuperacin de calor caracteristicas ha observado, y trat de predecir la combustin y las caractersticas de recuperacin de calor en la caldera utilizando CFD.

Se inform El contorno de los resultados.2 Clculo Ajuste

2.1Clculo de objetos

Clculo objeto es hogar de la caldera y el quemador de Callide planta de energa.La Figura2muestra la malla clculo de Callide-Un horno de la caldera.Cuatro quemadores se instalan en la pared frontal.

Para la evaluacin de la velocidad y la distribucin de la temperatura, a la izquierda plano de la hornilla, avin quemador derecho, avin quemador superior y inferior plano quemador se establecen.En segundo calentador de sper se posiciona en el fuera del horno.Se evala de recuperacin de calor tanto horno y calentador de segunda super.La Figura3muestra el quemador malla de clculo.EB significa quemador existente, y posicionado plano quemador superior.NB significa nuevo quemador instalada este momento por IHI, y se coloca a un menor avin quemador.NB se basa en

IHI quemadores de bajo NOx originales nombrado DF (doble flujo) del quemador.

El clculo de los resultados del quemador se omite en el presente documento, velocidad axial de NB es mayor que la de EB, por lo que la ignicin posicin puede salir de la base del quemador en NB.

2.2Mtodo de clculo

La Figura4indica el flujo de clculo.En un primer momento, informacin

sobre la velocidad, la composicin del gas y de partculas de carbn concentracin a la salida del quemador se obtienen por el quemador clculo.A continuacin, condicin de contorno se ajusta utilizando informacin de la salida del quemador como la informacin de la entrada del horno. Finalmente, se lleva a cabo el clculo del horno.

2.3Clculo Modelo

FLUENT 6.3 ha sido utilizado en el clculo.Esta bien sabido que la pirlisis y Char caractersticas de combustin cambiar en condiciones oxicorte.Por lo tanto, algunos parametros utilizados en el modelo de combustin se han modificado de acuerdo con la investigacin existente [2,3] y tambin algunos resultados experimentales obtenidos desde el horno de tubo de cada experimentos como se muestra en la Tabla1.Adicionalmente, CO2 voluntad

Fig.1 Diagrama de flujo de oxicorte caldera de combustin

Fig.2 Clculo de malla horno

Fig.3 Clculo de malla quemador

Fig.Flujo 4 Clculo

absorber la radiacin de la llama, que ser fuerte afectar a la recuperacin de calor en el horno.Con el fin de incluir el efecto de absorcin por CO2

y H2 Gas O, WSGGM (Suma ponderada de Gray Gases Modelo) ha sido adoptado.

2.4Clculo del caso

Tabla2muestra la propiedad carbn utilizado en este clculo.Este carbn est prevista para su uso en Callide caldera.Como se muestra en la Tabla3, tres casos se calculan.De ms experimentos en IHI laboratorio, O2 concentracin en el modo de oxicorte se establece en 27%.

Si O2 se establece en 27% en el modo de oxicorte, pared de flujo de calor en el se logra mismo nivel que el modo Aire.Por lo tanto, en este estudio, propsitos son a continuacin.

1. Varidity de esta precisin de clculo por la comparacin entre el clculo (Caso 1) y la medicin en Callide caldera de combustin operacin.

2. Varidity de diferencia modo de combustin por la comparacin hijo entre Caso2 y Caso 3.

3. Confirmacin de logro de misma pared nivel de flujo de calor en el modo de oxicorte como modo de Aire por Caso2 y Caso 3.

3Resultados de clculo3.1Varidity de este clculo Precisin

Esta precisin de clculo se varidated por la comparacin entre el clculo (Caso 1) y la medicin en Callide caldera de combustin operacin.La

Figura5muestra la comparacin

de la pared de flujo de calor.En comparacin posiciones son (a) segundo sper calentador y (b) del quemador superior en la pared de la izquierda desde el quemador lado de entrada a lado de la pared trasera.(A) En la segunda parte sper calentador, reaccin de combustin casi terminado y alta temperatura la llama no existe, la prediccin (clculo) y medicin es casi igual cuantitativamente.(B) En la parte superior del quemador, la tendencia general es casi el mismo, pero la diferencia se produce en el barrio del quemador.Se considera que este clculo modelo de la no simula el comportamiento de encendido con precisin.

Esto es causado que la velocidad de la liberacin de materia voltil no simular la real.Por lo tanto, algunos experimentos se han llevado a cabo para obtener la velocidad real de la liberacin de materia voltil utilizando tubo del horno cada a alta condicin de temperatura.

3.2Varidity de modo de combustin Diferencia

Varidation se lleva a cabo por distribucin de velocidad (Fig.6), distribucin de la temperatura (Fig.7) y la pared de flujo de calor distribucin (Fig.8) en cada plano respectivamente.

De la Fig.6, la velocidad axial de NB es ms rpido que el de EB en ambos modos de combustin.Esto es debido al quemador estructura.NB tiene caractersticas que se arremolinan vigor de la segunda gas ary es componente inferior y axial de gas primario es ms fuerte que EB.Estas tendencias son notables en Modo de oxicorte.Debido N2 no existe en primaria y gas secundario, la fuerza del remolino de gas secundario es ULTERIORES ms baja.

De la Fig.7, La llama se estabiliza en la base del quemador en EB.

Por otra parte, la llama sale de la base del quemador en NB.Esta tendencia es ms fuerte en el modo de oxicorte.La razones son que componente axial de gas primario es fuerte, O2 concentracin del gas primario es baja, y la mezcla del carbn pulverizado y el gas circundante no es pro- promovido debido a la fuerza remolino del gas secundario es baja.

Punto de ignicin se aleja de la base del quemador, el quemador llama en el modo de oxicorte mueve a la salida del horno en comparacin con eso en modo Aire.Hay una posibilidad de disminuir la eficiencia de la combustin en caso de que el carbn se quema en el lado de salida del horno.Sin embargo, la diferencia de com- la eficiencia de combustin entre el modo Aire y el modo de oxicorte es poco, para el control de ajuste del ngulo de remolino bajar la diferencia ENCE ms.

De la Fig.8, Pared posterior tiene el mayor flujo de calor en el paredes.Este resultado es razonable que se debe a que el quemador

Fig.6 Comparacin de la velocidad distribucin

la llama sale desde la base del quemador.Las altas temperaturas posicin de flujo en

Modo de oxicorte est cerca de la salida del horno que en el modo de aire, es porque esa llama del quemador en el modo de oxicorte se traslada a la salida del horno en comparacin con los que en el modo de aire.Por lo tanto, flujo de calor en el segundo sper calentador en el modo de oxicorte es mayor que que en el modo de aire.

3.3Confirmacin de Logro de Same

Muro Heat Flux Nivel al Modo oxicorte como modo de Aire

Figura9muestra la recuperacin de calor del horno y segundo sper calentador.La recuperacin de calor del horno en el modo de oxicorte disminuye un 6,9% que en el modo de aire, pero la recuperacin de calor del segundo sper calentador en el modo de oxicorte aumenta un 10,4% de que en el modo de aire.Recuperacin de calor total en el modo de oxicorte, que significa suma de horno y segundo de recuperacin de calor sper calentador, disminuye slo el 1,6% de lo que en modo Aire.Por lo tanto, es confirm que la recuperacin total de calor en el modo de oxicorte es casi al mismo nivel que en el modo de aire, se muestra que la mismo rendimiento de la caldera se puede lograr en oxicorte com- caldera de combustin.

4Conclusin

En este estudio, la combustin y el calor caractersticas de recuperacin en oxicorte caldera de combustin ha sido predicho usando CFD.

Como resultado, se obtiene algo de conocimiento abajo.

Fig.7 Comparacin de las distribucin de la temperatura

Fig.8 Comparacin de calor de la pared distribucin de flujo

Fig.9 Comparacin de la recuperacin de calor

1. En el modo de aire, se confirm que los resultados de los clculos casi corresponda a la medicin cualitativa, por lo este mtodo de clculo tena cierta varidity.

2. En el modo de oxicorte, la llama del quemador se trasladaron al horno

Salida.Esto se debe a que el punto de la ignicin se alej de la base del quemador debido a la estructura del quemador y la condicin de la operacin.

3. En el modo de oxicorte, recuperacin de calor en el horno disminuye, pero la recuperacin de calor en el segundo calentador sper aument, por lo que el suma de recuperacin de calor disminuy slo un 1,6%.Por lo tanto, Se confirm que mismo rendimiento de la caldera puede ser logrado en oxicorte caldera de combustin en comparacin con el aire caldera de combustin.

En el futuro, el estudio se llevar a cabo de forma continua a mejorar varidity clculo mediante la obtencin de nuevo modelo de liberacin de materia voltil y combustin char, y comparando ing medicin de operacin Callide caldera de oxicorte.

Agradecimientos Expresamos nuestra profunda gratitud al METI (Ministerio de Economa, Comercio e Industria) por su apoyo para este estudio.