شبيه‌سازي استفاده از مواد جاذب مختلف براي كاهش غلظت گازي دي‌اكسيد گوگرد از دودكش بويلرهاي صنعتي

Simulating the effects of different absorbers for reducing SO2 from flue gases in industrial boilers

پژوهش حاضر راه هاي كاهش آلاينده هاي گوگرددار ناشي از احتراق سوخت مازوت حاوي گوگرد را به صورت عددي بررسي مي‌كند. راه حلهاي مختلفي براي كاهش اين آلاينده تاكنون ارائه شده است كه يكي از كاربرديترين و اصلي‌ترين آنها جداسازي دي اكسيد گوگرد از گازهاي خروجي پس از احتراق است. در اين پژوهش فرآيند كاهش آلاينده سولفور موجود در دود خروجي محفظه‌هاي احتراق به كمك جاذب هاي مختلف شبيه‌سازي شده است. پژوهش حاضر سه نوع مختلف جاذب براي كاهش غلظت گاز دي‌اكسيد گوگرد را مورد مقايسه قرار داده است. نتايج حاكي از آن است كه مواد جاذب با پايه سديم مي‌تواند راندمان بالاتر و بيشتري نسبت به مواد جاذب با پايه كلسيم داشته باشد. همچنين در اين شبيه‌سازي نشان داده شده است كه راندمان مربوط به جاذب سديم بي‌كربنات در حدود 96%، به عنوان بيشترين بازده و راندمان مربوط به كلسيم اكسيد با 74% به عنوان كمترين بازده معرفي شده است. بالاتر بودن راندمان جاذب‌هاي سديم در مقايسه با كلسيم به دليل تفاوت چگالي آن در مقايسه با مواد جاذب كلسيم‌دار و سرعت در انجام واكنش به دليل انرژي فعالسازي كمتر براي مواد جاذب بر پايه سديم نسبت به جاذب با پايه كلسيم است، كه باعث ايجاد پراكندگي بيشتر و واكنش بهتر با گاز دي‌اكسيد گوگرد مي‌شود.

This work presents the numerical results on reduction of sulfur emission from combustion of heavy oil in a combustion chamber. One of the most practical methods for sulfur emission reduction is flue gas desulfurization (FGD). In this study various FGD absorbers have been studied by means of numerical simulations. The flow is assumed turbulent two-phase flow while gas is the continuous and droplets form the dispersed phase. Heavy oil with considerable sulfur contents has been used as the fuel. The results show that, the Na-based absorbers are more efficient than the calcium-based absorbers. In addition, it is found that the efficiency of Sodium bicarbonate (NaHCO_3) is about 96% while the efficiency of calcium oxide (CaO) is about 74%. The efficiency of the Na-based absorbers is higher than the Ca-based absorbers due to the low density of Na-based absorbers. The low density of Na-based absorbers leads to a better dispersion of the absorber particles. The second reason for higher efficiency Na-based absorber is lower activation energy compared with Ca-based absorber. In addition, the mixing of Na-based absorbers dominates the mixing of the Ca-based absorbers. Thus, the reaction efficiency and kinetics of Na-based absorbers dominate in the same conditions with Ca-based absorbers.