بررسي اثر عدد چرخش و بازچرخش گازهاي خروجي از دودكش در شبيه سازي عددي مشعل دوگانه سوز نيروگاهي رايج

Investigation of Swirl Number and Exhaust Gas Recirculation Impact in Numerical Simulation of Common Dual Fuel Power Plant Burner

هدف تحقيق حاضر بررسي اثر عدد چرخش مسير هواي اوليه و بازچرخش گازهاي خروجي از دودكش در جهت دسترسي به احتراقي بهتر در مشعل دوگانه سوز نيروگاهي DDZ-G12 است. براي صحت سنجي نتايج حاصل از حل گرهاي توسعه داده شده، دو مسئله معيار حل و نتايج عددي با داده هاي تجربي مقايسه و مدل هاي قابل اعتماد به منظور شبيه سازي جريان اغتشاشي و احتراقي غيرپيش آميخته انتخاب شده است. با توجه به مشكل وجود دماي بالا در دهانه مشعل، ابتدا نقش عدد چرخش هواي اوليه بررسي شده است. نتايج نشان دادند كه كاهش عدد چرخش از ۰/۸ به ۰/۴۸ باعث كاهش 423 درجه اي دما بر روي دهانه مشعل گشته و ميزان آلاينده ناكس را به مقدار ۳۴/۸۸ درصد كاهش مي دهد. نتايج بازچرخش گازهاي خروجي از دودكش نشان مي دهد كه افزايش 30 درصدي بازچرخش گازهاي خروجي از دودكش سبب كاهش 360 درجه اي دما بر روي دهانه مشعل و كاهش ۶۹/۴۳ درصدي آلاينده ناكس مي شود. همچنين، نتايج نشان مي دهد كه بازچرخش گازهاي خروجي از دودكش، منجر به پهن ترشدن شعله نيز شده است. اگرچه افزايش عرض شعله منجر به يكنواختي بهتر دما مي شود، اما از طرفي، با افزايش بيش ازاندازه عرض شعله، احتمال برخورد شعله با ديواره ها نيز وجود خواهد داشت.

The purpose of this study is to investigate the impacts of swirl number and exhaust gas recirculation (EGR) to access better combustion، in a power plant burner. For this purpose، the dual fuel power plant burner DDZG12 in a wall fired boiler، has been chosen as case study. In order to validate the results، two benchmark problems were solved using two developed solvers. The numerical results were compared with experiments and the reliable models to simulate turbulent flow and non-premixed combustion were selected. Firstly، the role of primary air swirl number was evaluated considering that high temperature is one of the main challenges of these types of burners. The results show that reducing the swirl number from 0.8 to 0.48، causes the temperature to reduce 423K at the burner tip as well as 34.88 percent reduction in NOx emissions. The results of EGR show that recirculating 30 percent of the exhaust gas leads to 360K reduction in the temperature on the burner tip and 69.43 percent reduction in NOx emission. The results of EGR also show that recirculating the exhaust gases leads to widening of the flame. This leads to a more uniform temperature، but on the other hand increases the probability of flame impingement on the walls.