شبيه سازي راكتور تبديل به گاز ذغال با تأمين گرما از راكتور هسته اي دما بالا

Simulation of Coal Gasifier by providing heat from a high temperature nuclear reactor

ذغالسنگ توانسته است با فرآيند تبديل به گاز، جايگزين نفت و گاز طبيعي شود؛ محصول اين فرآيند مي¬تواند به عنوان يك منبع انرژي يا به عنوان يك ماده¬ي خام در صنايع پالايش و پتروشيمي، به¬كار رود. واكنش اين فرآيند گرماگير است و گرماي لازم مي¬تواند توسط احتراق بخشي از ذغال تأمين شود اما انتشار دي¬اكسيد كربن زيادي به عنوان گاز گلخانه¬اي در پي دارد؛ ¬گرم نمودن گاز با منبع خارجي از راه¬حل¬هاي كاهش اين آلاينده است. در اين تحقيق معادلات بيلان جرم و حرارت براي راكتور بستر متحرك تبديل به گاز استخراج شده و جهت رسيدن به تركيب گاز و توزيع دما در طول راكتور، با روش عددي رانگ-كوتا حل شده و در شبيه سازي به¬كار رفته است. نزديكي مقادير حاصل از شبيه¬سازي به مقادير تجربي دال بر دقت اين شبيه¬سازي بود. همچنين اثر برخي متغيرهاي عملياتي مثل غلظت هليم و دماي گاز ورودي روي ميزان تبديل و تركيب گاز محصول بررسي شد. با افزايش دماي گاز ورودي يا افزايش نسبت هليم به بخار آب ميزان تبديل جامد زياد شد؛ به¬طوريكه با افزايش 300 درجه دماي گاز ورودي از 1000 كلوين، ميزان تبديل كربن 40 درصد افزايش داشت.

The coal has succeeded in replacing natural gas and oil with the process of coal gasification; the product can be used as a source of energy or as a raw material in the refining and petrochemical industries. The reaction of process is endothermic and the necessary heat can be supplied by combustion of a portion of the coal, but the release of a large amount of carbon dioxide as a greenhouse gas; the heating of gas from the external source is a way of the reduction of carbon dioxide. In this study, the mass and energy balance equations for the moving bed reactor have been extracted and to reach the gas distribution and temperature distribution along the reactor have been solved by Runge-Kutta s numerical method and used in simulation. The proximity of the simulated values to experimental values indicates the accuracy of this simulation. Also, the effect of some operational variables such as helium concentration and inlet gas temperature on the solid conversion and gas composition were investigated. With the increase in the temperature of the inlet gas or the increase helium to steam mole ratio, the solid conversion increased; as the temperature increased by 300 K from the 1000 K, the solid conversion increased by 40%.