مطالعه عددي تاثير تزريق هيدروژن و بخارآب به منظور كاهش ميزان مونوكسيدكربن توليد شده ناشي از تزريق دي اكسيد كربن درون اكسيد كننده در احتراق سوخت-اكسيژن

Numerical study of hydrogen and steam injection in order to reduce Carbon monoxide production due to Carbon dioxide injection into Oxidizer in Oxy-Fuel combustion

در مقاله حاضر تزريق بخار آب درون اكسيدكننده و تزريق هيدروژن درون سوخت به منظور كاهش ميزان مونوكسيد كربن توليد شده در فرآيند احتراق سوخت-اكسيژن همراه با تزريق CO2 درون اكسيدكننده مطالعه شده است. بدين منظور از شبيه سازي يك بعدي با استفاده از حلگر شعله نفوذي جريان متقابل و شبيه سازي سه بعدي با كمك نرم افزار اپن فوم استفاده شده است. در حل يك بعدي به بررسي تاثير تزريق بخار آب درون اكسيدكننده و هيدروژن درون سوخت پرداخته شده و تاثير آن بر ميزان شاخص انتشار مونوكسيد كربن مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج بدست آمده از اين شبيه سازي نشان دهنده آن است كه تزريق بخار آب درون اكسيدكننده منجر به كاهش شاخص انتشارمونوكسيدكربن در فرآيند احتراق سوخت-اكسيژن مي شود، در حالي كه تزريق هيدروژن درون سوخت منجر به افزايش ميزان شاخص انتشار مونوكسيد كربن مي شود؛ از اين رو در مطالعه سه بعدي با توجه به هزينه محاسباتي بسيار بالا در آن تنها به بررسي تاثير تزريق بخار آب درون اكسيدكننده به عنوان راه حلي مناسب جهت كاهش مونوكسيد كربن توليد شده پرداخته شده است. نتايج بدست آمده در شبيه سازي سه بعدي نشان مي دهند كه تزريق بخارآب در جريان اكسيدكننده باعث كاهش توليد مونوكسيدكربن در ناحيه واكنشي و كاهش ميزان انتشار مونوكسيدكربن از خروجي كوره مي شود.

In this article, steam injection into oxidizer and hydrogen injection into fuel are studied in order to reduce carbon monoxide production with CO2 injection into oxidizer in oxy-fuel combustion. For this purpose, one dimensional simulations with a counter flow diffusion flame solver and three dimensional simulations with openFoam software were performed. In the one dimensional simulations, the effects the injections on carbon monoxide emission index are investigated. The results indicate that injecting steam into the oxidizer decreases carbon monoxide emission index, while injecting hydrogen into the fuel acts in reverse. In the three dimensional study, due to very high computational costs, only the effect of steam injection into oxidizer is investigated as a suitable solution for reducing carbon monoxide emissions. The results obtained in these simulations show that steam injection in the oxidizer reduces of carbon monoxide production in the reaction zone and also the emissions from the furnace outlet.