Katı yakıt yakan hareketli ızgaralı kazanların sayısal akışkanlar dinamiği ile analizi

Abstract

Enerjiye olan ihtiyaç dünya nüfus artışı ile giderek artmaktadır. Artan enerji ihtiyacını karşılamak için en fazla kullanılan kaynaklar fosil yakıtlardır. Fosil yakıtlar içerisinde ise kömür, en geniş kullanım alanına sahiptir. Ancak özellikle endüstrilerde kömürün yanlış yakılması, hava kirliliğine neden olmakta ve atmosfere zarar vermektedir. Bu nedenle kömürden enerji elde edilirken çevreci, ekonomik, verimli yakıtların ve yakıcıların kullanılması gerekmektedir. Düşük kaliteli yakıtları yakan hareketli ızgaralı kazanlar kömürün yüksek ısı transferi ve düşük emisyon ile yanmasını sağlamaktadır.Bu çalışmada, hareketli ızgaralı kazanın sayısal modellemesi, ANSYS yazılımı içindeki FLUENT modülü kullanılarak yapılmıştır. Kazan gerçek çalışma koşullarına uygun şekilde üç boyutlu olarak modellenmiştir. Denklemler zamandan bağımsız olarak çözdürülmüştür. Modelde türbülans modeli olarak standart k-ε türbülans modeli seçilmiştir. Işınım modeli olarak, P1 ışınım modeli kullanılmıştır. Yanma modelinde ise Eddy Dissipation yanma modeli uygulanmıştır. Ayrık faz modeli kullanılarak gaz fazındaki türbülansın katı parçacıkların yörüngelerine olan etkisi göz önünde bulundurulmuştur. Yakıt olarak antrasit, linyit ve turba kömürleri kullanılmıştır. Bu doktora tezi çalışmasın da hareketli ızgaralı bir kazanda farklı kömürler yakılmış, akış, ısı transferi ve emisyon sonuçları verilmiştir. Ayrıca, Mimsan şirketin de faaliyette olan bir hareketli ızgaralı kazan ile karşılaştırılarak doğruluğu teyit edilmiştir.

Energy need is increasing steadily with the growth of world population. Fossil fuels are the most used resources to meet the growing energy need. In fossil fuels, coal is used most commonly. However, especially in industries, improper burning of the coal causes air pollution and harms the atmosphere. For this reason, it is necessary to use environmentally friendly, economical and efficient fuels while obtaining coal energy. Moving grate boiler, that burn low-quality fuels, make the coal burn with high heat transfer and low emissions.In this study, numerical modeling of the moving grate boiler was carried out using the FLUENT module in ANSYS software. The boiler is modeled in three dimensions in accordance with the actual operating conditions. Equations solved independently in time. A standard k-ε turbulence model was chosen as the turbulence model in the model. As radiation model, P1 radiation model was used. In the combustion model, the Eddy Dissipation combustion model was applied. The effect of gas-phase turbulence on the orbits of solid particles is taken into account using the discrete phase model. Anthracite, lignite and peat coals were used as fuel. In this doctoral dissertation study, different coals was burned, flow, heat transfer and emission results were obtained in a moving grate boiler. In addition, the accuracy of the Mimsan company was confirmed by comparison with a boiler in operation.