پيش بيني آلاينده CO در يك محفظه احتراق توربين گاز به كمك مدل احتراقي نرخ محدود اضمحلال گردابه

CO pollutant Prediction of a Stationary Gas Turbine Combustor Using Finite Rate Eddy Dissipation Combustion Model

هدف اصلي مقاله حاضر، پيش بيني آلاينده CO در يك محفظه احتراق توربين گاز زميني 25 مگاواتي است. محفظه احتراق اين توربين گاز، متشكل از 18 مشعل EV نسل دوم مي باشد. براي نيل به هدف فوق، در مقاله حاضر، از مدل دو معادله k-ε براي مدل سازي ميدان جريان آشفته استفاده شده است. همچنين ميدان احتراقي آشفته با استفاده از مدل احتراقي نرخ محدود اضمحلال ادي به كمك يك واكنش كلي دومرحله اي شبيه سازي شده است. با توجه به تحقيقات اوليه، واكنش شيميايي كلي دومرحله اي توانايي پيش بيني آلاينده CO را ندارد. براي رفع اين نقص، در مطالعه حاضر، مكانيزم شيميايي به گونه اي بهينه شده است تا بتواند آلاينده CO را در محفظه احتراق به خوبي پيش بيني كند. بهينه سازي هاي مذكور بر روي توان ترم دما در نرخ واكنش ها انجام شده است. نتايج اين بهينه سازي ها نشان مي دهد كه مكانيزم بهينه سازي شده مي تواند آلاينده CO را با دقت مناسب در شرايط كاري مختلف توربين گاز مزبور پيش بيني نمايد. بررسي هاي حاضر نشان مي دهد كه تغييرات ايجادشده در واكنش دومرحله اي تاثيري در محل پايداري و شكل شعله در داخل محفظه ندارد و تنها اثر اين مكانيزم تصحيح پيش بيني آلاينده CO مي باشد.

The main objective of the present paper is to predict CO emission in a stationary gas turbine combustor. The gas turbine combustor comprises 18 EV burners. To such aim، k-ϵ turbulent model along with finite rate eddy dissipation combustion model and a global two step kinetic mechanism are used to simulate the combustor flow field. Primary investigations show that the global two step mechanism underestimates CO pollutant at the combustor outlet by several orders of magnitude. Therefore، the global mechanism is tuned to capture CO pollutant. To such aim، temperature exponent of the Arrhenius form of reaction rate is tuned as a function of equivalence ratio. Investigations show that the tuned global mechanism using the present methodology accurately predicts CO emission in the stationary gas turbine at various operating conditions. The obtained results show that modifications of the global mechanism have no effect on the overall flame shape and flame lift-off distance.