Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi (Mar 2022)
Ön Karışımlı Bir Yakıcıda Kok Fırını Gazı Yanma Karakteristiklerinin Sayısal Olarak İncelenmesi
Abstract
Her geçen gün daha da artan enerji ihtiyacımızı karşılamak için ülkemizde de çokça bulunan kömür rezervini doğrudan kullanmak, gerek taşınmasının zor olması, gerek büyük hacimli yakıcıya ihtiyaç duyması gerekse de kül, cüruf gibi atıklar bırakması ve özellikle kirletici emisyonlarının fazla olması nedeniyle doğrudan kullanılması elverişli olmayabilir. Oksijensiz ortamda ısıl işleme maruz kalan kömürden elde edilen gazlar ise hem taşınması kolay, hem basit ve küçük yakıcıya ihtiyaç duyması hem de yakma sırasında daha az havaya ihtiyaç duyması ve özellikle daha az kirletici emisyon oluşturması nedeniyle bu gaz yakıtın tüketilmesi daha uygun olacaktır. Bu çalışmada, kömürün koklaştırma yan ürünü olan kok fırını gazının, ön-karışımlı olarak yanma performansı ve emisyon karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Kok fırını gazını yakmak için yakıtı ve havayı önceden karıştırırarak yanma odasına gönderen ön-karışımlı bir yakıcı kullanılmıştır. Yanma koşullarında fakir karışım bölgesinde kalınarak hava fazlalık katsayısı λ=1,2 ve λ=1,5 koşullarında yakıt-hava karışımı ön-karışımlı olarak tüketilmiştir. Çalışmada 10 kW güce karşılık gelen yakıt miktarı yanma odasına gönderilmiştir. Ölçümlerin yapıldığı deney düzeneği ANSYS-Fluent ticari kodu ile üç boyutlu olarak modellenmiştir. Yanma modeli olarak GRI-Mech 3.0 kimyasal kinetiği yardımıyla kok fırını gazı ve yanma sonu NO_X tahminleri için 21, 27, 78, 162 ve 239 basamaklı reaksiyonlar oluşturulmasıyla Eddy Dissipation Concept yanma modeline entegre edilerek yanma modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Radyasyon modeli olarak P-1 seçilmiş olup, türbülans modelinin etkisini belirlemek için de 3 farklı türbülans modeli kullanılmıştır. Elde edilen sıcaklık ve NO_X profilleri deneysel verilerle karşılaştırılmış ve oldukça iyi bir uyum olduğu saptanmış, 162 basamaklı reaksiyonun yeterli olduğu görülmüştür.
Keywords
