بررسي انتشار نيتروژن اكسيد در يك ديگ بخار بازيافت گرمايي با ديناميك سيالات محاسباتي

Investigation of no emission in a heat recovery steam generator boiler using computational fluid dynamics

در اين پژوهش، انتشار نيتروژن اكسيد (NO) در يك ديگ بخار بازيافت گرمايي (HRSG) با ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) بررسي شد. مقايسه بين مقادير اندازه‌گيري شده در ديگ بخار HRSG با داده‌هاي به‌دست آمده از مدل‌سازي، تطابق خوبي بين اين مقادير را نشان داد. اين تطابق بيانگر آن بود كه مدل‌هاي مورد استفاده در سوختن و توليد NO براي پيش‌بيني ويژگي‌هاي جريان، سوختن و انتشار NO در ديگ بخار مناسب هستند. نتايج مدل‌سازي نشان داد كه توليد NO به‌طور كامل به جريان سيال، توزيع دما و غلظت اكسيژن حساس است. همچنين، اثر نسبت اكي‌والان در دبي ثابت هوا بر دماي شعله و توليد NO بررسي شد. نتايج نشان داد كه با افزايش نسبت اكي‌والان در شرايط كم سوخت، دماي شعله در ديگ بخار افزايش‌يافته و مقدار بيشتري NO توليد شد. با اين حال در شرايط پرسوخت، افزايش نسبت اكي‌والان در دبي ثابت هوا، سبب كاهش دماي شعله و توليد NO شد. بيش‌ترين مقدار دماي شعله و NO توليدي در شرايط استوكيومتري مشاهده شد.

In this study, NO emission in a HRSG boiler was investigated using CFD. The comparison between the predicted results and measured values showed good agreement, which implied that the adopted combustion and NO formation models are suitable for predicting the characteristics of the flow, combustion, and NO emission in the boiler. The predicted results showed that the NO formation in the HRSG boiler is quite sensitive to fluid flow, temperature, and oxygen concentration distributions. In addition, the influence of the equivalence ratio at a fixed air mass flow rate on the flame temperature and NO formation was investigated. The results revealed that with increasing the equivalence ratio in the fuel-lean condition, higher flame temperatures established in the boiler and more NO formed. However, in the fuel-rich condition, increasing the equivalence ratio at a fixed air mass flow rate caused a decreasing trend in flame temperature and the NO formation. The maximum flame temperature and NO formation are found at the stoichiometric condition.