Pulverize kömür kazanında yakıcı açılarının alev yapısı üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of pulverized coal burner flame structure regarding to the injector angle
- Tez No: 455441
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Kütahya ili sınırları içersinde yer alan Tunçbilek termik santralinin 150 MW kapasiteye sahip olan 5 numaralı kazanı sayısal olarak incelenmiştir. 5 numaralı kazan teğetsel yanma tipi olup, 3 farklı yükseklikte ve her yükseklikte 6 adet olmak üzere toplam 18 yakıcıya sahiptir. Her sıradaki yakıcıların 4 adeti köşelerde ve 2 adeti de karşılıklı yüzeylerde yer almaktadır. Kazanın katı modellemesi ANSYS Design Modeller R16.2 versiyonu kullanılarak yapılmıştır. Hazırlanan katı modelde Ansys Meshing R16.2 programı kullanılarak ve bölgesel iyileştirme yapılarak ayrık uzay oluşturulmuştur. Oluşturulan ayrık uzayda toplam 4.4 milyon eleman kullanılmaktadır. Yapılan analizlerde burgaç hareketini daha iyi yakalamak adına realizable k-ε çalkantı modeli ve Menther-Lencher duvar fonksiyonu kullanılmıştır. Kömür yanma odasına tanecikler halinde yollanmış ve kömür taneciklerinin takip edilmesinde Lagrangian yöntemi kullanılmıştır. Yanma reaksiyonu için ön karışımsız yanma modeli kullanılmış ve PDF tabloları oluşturulmuştur. Işınım modeli olarak P1 modeli seçilmiş ve sayısal analizde yanma odasındaki sıcaklık, katı ve gaz emisyon dağılımı hesaplanmıştır. PDF tablosu hazırlanırken santralden alınmış olan kömür elemental analizleri kullanılmış ve bu analizin sonuçları Fluent programı altında yer alan kömür hesaplama aracı kullanılarak PDF tablosu oluşturmada kullanılmıştır. Yapılan sayısal analizelerde gerçek boyutlarda kazan kullanılmıştır. Kazan hava ve kömür debileri sınır şartları belirtilirken sahadan alınan gerçek koşul verileri kullanılmıştır. Duvar sıcaklıkları ölçümler sonucunda suyun doyma sıcaklığından 50K yüksek olarak sabit sıcaklıkta tanımlanmıştır. Kazanın içindeki boruları modellemenin zorluğu ve işlem gücünün kısıtlı olması nedeniyle gözenekli ortam yaklaşımı yapılmış ve analizler bu yaklaşım ile tamamlanmıştır. Bu çalışmada 4 farklı durum üzerinde durulmuştur. Mevcut durum, yakıcı açılarının yukarıya kaldırıldığı ve aşağıya indirildiği durumlarla karşılaştırılmış ve yanma gazları çıkış alanı 2 katına çıkarılmıştır. Yapılan bu incelemelerde öncelikle mevcut durum analizleri test sonuçları ile karşılaştırılmış ve sonuçlar kontrol edilmiştir. Sonuçların doğrulanması sonrasında ise sırasıyla sıcaklık ve hız dağılımları incelenmiş, yanma gazları olan karbonmonoksit ve karbondioksit gazları karşılaştırılmış ve son olarak kirletici gazları olan hidrojen sülfür, azot oksit ve diazot monoksit gazları salınımları karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Today's World wealth level measured with the usage and generation of the energy, mostly the electric energy. In Turkey, we have coal beds so the coal-fired power plants became very important. When making a literature survey, you can see that there is lots of new publication about this subject. It also show that coal-fired power plants still very important for electricity producing. In this thesis, the Tunçbilek coal-fired power plant's number five boiler was investigated. This boiler is tangential boiler and it could provide 150 MW power. It has three level of coal injectors and each level has six injectors, four of them stays on the corners and two of the stay on the opposite sites. Solid model of the boiler was modelled with Ansys Design Modeller R16.2 the original geometry was modelled for the analysis. The boiler has 69 m length, 12 m width and 12m depth. It is modelled from slag zone to exhaust outlet zone. The tangential boiler has 3 level of burner. First level stays on the 10.4 meter height, second level stays on 13.03 meter and the last one stays on 15.66 meter. First level's burners stays parallel to the ground, but the second and third ones have upper 7° angle regarding to the ground. Meshing of the geometry was prepared with Ansys Meshing R16.2 program. Tetrahedral mesh method was chosen because of the automatic meshing procedure. Model have 4.4 million elements. On the model, both coarse and fine elements were used. On the fire region, and inlet and outlet boundaries, fine mesh was used. Other sides, of course with the reasonable growth rate, coarse mesh used for the calculation time and required memory. For computation fuid dynamics analysis, realizable k-ε turbulence model was used. Realizable k-ε turbulence model can be used wide range of application and tested lots of time. Realizable k-ε turbulence model predict better results for the rotational flow compared to the standard k-ε turbulence model so for this problem, rotational flow is dominant. Also two equations models required less computational power and computational time. For near wall treatment model, Menther-Lencher method was used. According to the Fluent, this model is independent y+ model. Because of the size of the geometry, boundary layer could not be used results of the computational power. Boudary layer was modelled with Menter Lencher method. Non-Premixed PDF model was used to mimic combustion reaction. Emprical coal fuel was calculated with coal calculater tool under the Fluent R16.2. The required data for coal calculater was getting from elemental analysis of the coal. For the radiation, P1 radiation model was used for the analysis. Also radiation from coal particles included to analysis. P1 model can provide reasonable results with less computation power regarding to the other models on the Fluent. Calculation of the pollutants, NOx calculation model was used. NO, HCN and N2O gases investigated for the analysis. Lagrangian method of particle track was used for coal particles. Injection of the coal was defined for the injectors. %43 of coal injected from bottom injectors, %35 of coal injected from the middle injectors and %22 of coal injected from the upper injectors. Rosin-Rammler method was used to define coal distribution between measured maximum and minimum diameter. Also mass flow, velocity magnitude and temperature was defined for the coil injector boundary condition. Pipes and economizer of the boiler was not modelled since they have very complex geometries and they need very fine mesh to resolve. Porous zone was used to simulate pressure drop. Porosity ratio was taken as 0.8 to model it. For the walls, no slip boundary condition was defined. The temperature of the walls are 659 K. %43 of air was sent to the lower injectors, %43 of the air was sent to the middle injectors and %14 of total air was sent to the upper ones. Mass flow inlet condition used to define. There is a test results of the temperature from 8 point inside the boiler and average temperature from outlet. This temperature were used to validate standard case of the analysis. Then three different case were prepared for calculations. Case 1 is the standard case, case 2's injectors have a bigger angle between ground. Case 3 injectors have smaller angle (negative angle for bottom injectors) regarding to the standard case. And case 4 have a double outlet area regarding to the standard case. While examining the results it was seen that bottom air and coal was filled the center of the swirl, middile air and coal particules could go little bit inside of the swirl, however the upper ones just goes around the swirl.
Benzer Tezler
- Pulverize linyit yakıtlı termik santrallarda değirmenlerin öğütme performanslarının tespiti ve kazan yanma veriminin iyileştirilmesi
Assesment of coal mills' performance and improvement of boiler combustion efficiency in pulverized lignite fired thermal power plants
MUSTAFA METİN ÇAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SALİH ÖZEN ÜNVERDİ
- Pulverize kömür yakma kazanında sıcaklık dağılımı üzerine had çözümlemeleri
Cfd analyzes on temperature distribution in pulverized coal boiler
NURİ CEYLAN
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZER AYDIN
- Otomatik stokerli katı yakıtlı 20t/h buhar kazanında toz kömürünün pülverize edilmesi ve termik verim olarak sağladığı avantajlar
The advantage of combined system which are pulverized coal combustion and automatic solid fuel burning steam boiler output capacity of 20t/h for the thermal efficency
GÖKHAN HADİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Makine Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SUAT CANBAZOĞLU
- Vidalı stokerde alttan beslemeli bir kömür yakma sisteminin incelenmesi
An Investigation on the underfeed combustion of coal with the screw stoker
LEVENT ŞENOL
- Numerical investigations of models for use in computational fluid dynamics simulations of pulverized coal flames with emphasis on thermal decomposition and combustion stages
Pülverize kömür alevlerinin hesaplamalı akışkanlar mekaniği simülasyonlarında kullanılan modellerin, termal ayrışma ve yanma etapları irdelenerek nümerik olarak incelenmesi
ERİNÇ KAPUSUZ
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ YILMAZ
DR. İSKENDER GÖKALP