Sentez gazı-metan karışımlarının ön karışımsız türbülanslı yanmasının azot oksit emisyonlarına etkisi üzerine sayısal bir çalışma
A numerical study on the effect of non-premixed turbulent combustion of synthesis gas-methane mixtures to nitrogen oxide emissions
Yazar: Öztürk, Suat
Dergi: Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Vol. 14 No. 4, 2023
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Combustion,Nitrogen oxides,Non-premixed,Synthesis gas,Turbulence ; Azot oksitler,Ön karışımsız,Sentez gazı,Türbülans,Yanma

Sunulan çalışmada, biyokütlenin gazlaştırılması ile üretilen sentez gaza farklı oranlarda metan eklenmesi ile elde edilen karışımların türbülanslı yanması sonunda azot oksitlerin emisyonlarındaki değişimler farklı şartlar altında sayısal olarak incelenmiştir. Simülasyonlar, ön karışımsız yakıt/hava karışımı jet alevleri için gerçekleştirilmiştir. Adyabatik olmayan alev sıcaklıkları ve emisyonlar ANSYS programı kullanılarak hesaplanmıştır. Alev sıcaklıkları ve yakıcı çıkışında azot oksitlerin salımlarının, hidrojen/karbon monoksit-metan karışımı içindeki metan miktarının artması ile azaldığı saptanmıştır. %50 metan eki, azot oksitlerin salımınını %58.9 düşürmektedir. Artan basıncın azot oksitlerin emisyonlarını artırdığı ve bu artışın metan oranının yükselmesi ile azaldığı belirlenmiştir. Azot oksitler, 7 bar basınçta %202.8 yükselmektedir. Tüm yakıt karışımları için, hem giriş havası hem de yakıcı duvar sıcaklıklarındaki artış alev sıcaklığını ve azot oksitlerin üretimini artırdığı tespit edilmiştir. Giriş sıcaklığının 100 K yükseltilmesi azot oksitlerin salımınını %14.4 artırmaktadır. Yakma havası içindeki nem oranının artmasının azot oksitlerin oluşumunu düşürdüğü ve yakma havası içinde karbon dioksit seyreltmesinin azot oksitlerin salınımlarını azalttığı belirlenmiştir. Karbon dioksit seyreltmesinde %5 artış, azot oksitlerin salımınını %63 düşürmektedir.

In the presented study, changes in nitrogen oxides emissions at the end of turbulent combustion of mixtures obtained by methane addition at several ratios to synthesis gas produced by gasification of biomass are numerically investigated under different conditions. Simulations are performed for non-premixed fuel/air mixtured jet flames. Temperatures and emissions of non-adiabatic flames are calculated using ANSYS program. It is determined that flame temperatures and nitrogen oxides emissions at the outlet of the combustor decrease with increase of methane amount in hydrogen/carbon dioxide-methane mixture. 50% addition of methane reduces nitrogen oxides emissions 58.9%. It is specified that raising pressure increases nitrogen oxides emissions and this increment is reduced by ascending of methane ratio. Nitrogen oxides rises 202.8% at 7 bar pressure. It is detected that increment at temperatures of both inlet air and the wall of the combustor enhances flame temperature and nitrogen oxides production for all the fuel mixtures. Increase of 100 K at inlet temperature raises nitrogen oxides emission 14.4%. It is designated that increase of humidty ratio in burning air reduces nitrogen oxides formation and carbon dioxide dilution in the burning air decreases nitrogen oxides emissions. 5% increase at carbon dioxide dilution decreases nitrogen oxides emission 63%.