مدل‌سازي و شبيه‌سازي احتراق غيركاتاليستي متان با شعله آرام براي توليد گاز سنتز

اثر شرايط عملياتي بر عملكرد احتراق غيركاتاليستي متان با شعله آرام به منظور توليد گاز سنتز مورد بررسي قرار مي‌گيرد. به اين منظور اثر نسبت متان به اكسيژن خوراك بر حداقل دماي پيش‌گرم لازم براي احتراق و اثرهاي نسبت متان به اكسيژن، نسبت بخار آب به متان خوراك و نيز فشار محفظه احتراق بر ميزان تبديل متان و گزينش‌پذيري و بهره توليد گاز سنتز مورد بررسي قرار مي‌گيرد. برهمكنش همزمان پديده‌هاي انتقال جرم و گرما با سينتيك واكنش‌هاي شيميايي با استفاده از يك مدل يك‌بعدي انجام مي‌شود. سينتيك واكنش‌هاي احتراق متان با استفاده از سازوكار شيميايي GRI 3.0 مدل مي‌شود. حل عددي معادله‌هاي مدل با استفاده از زيربرنامه TWOPNT انجام مي‌شود. مدل مي‌تواند داده‌هاي آزمايشگاهي را به خوبي پيش‌بيني نمايد. تاثير افزايش فشار بر كاهش حداقل دماي پيش‌گرم لازم براي احتراق خوراك غليظ بيش‌تر از خوراك رقيق است به‌طوري كه افزايش فشار از 1 به 60 اتمسفر حداقل دماي پيش‌گرم لازم براي خوراك با نسبت متان به اكسيژن 0.25 و 1 را به ترتيب 200 و 800 كلوين كاهش مي‌دهد. در نسبت متان به اكسيژن 0.5 تا 0.7، مخلوط واكنش قابليت اشتعال در دماي 298 كلوين را داراست. افزايش موجودي متان و بخار آب در خوراك، بر روند تغيير تبديل متان اثر همسو و بر روند تغيير گزينش‌پذيري و بهره توليد گاز سنتز اثر متقابل دارند. افزايش نسبت آب به كربن خوراك تا مقدار 4 سبب كاهش 83 تا 90 درصدي بهره توليد گاز سنتز مي‌شود. تزريق بخار آب سبب كاهش نرخ تشكيل دوده و توليد گاز سنتز غني از هيدروژن مي‌شود. در خوراك رقيق با نسبت متان به اكسيژن 0.25، تبديل متان و دماي محفظه‌ احتراق همواره با افزايش فشار افزايش مي‌يابند در حالي كه در خوراك غليظ‌تر با نسبت‌هاي 2 و 2.5، به ترتيب در فشارهاي حدود 30 و 35 بار داراي مقدار بيشينه هستند.