The Dynamic Modeling of Oxyfuel Combustion Furnace with Flue Gas Recirculation System

การจำลองของระบบการเผาไหม้แบบใช้ออกซิเจนแบบมีระบบนำกลับก๊าซเสีย

Name: Purinut Thanavibulchai

Name: ภูริณัฐ ธนวิบูลย์ชัย

keyword: Dynamic Modell Oxyfuel Combustion

Abstract: Global warming is a serious problem which is largely concerned around the world. The major cause of this problem occurs from carbon dioxide (CO2) gas that has been released around the world. The important major source of carbon dioxide is coal combustion in power plants to generate electricity. This study focuses on the use of oxyfuel combustion process to increase the purity of carbon dioxide in the flue gas for easy treatment process. The objectives of this study are to develop a dynamic model of oxyfuel combustion furnace with flue gas recirculation system and use the developed model to study the dynamic behavior of the furnace system. The result of this study can be divided into 2 parts: model development and validation which use gPROMs program to develop the dynamic model of the oxyfuel combustion process from the data of Greenfield oxyfuel power plant. The study shows that the developed model can represent the furnace operation correctly, as the flue gas composition result is almost the same when compared with the flue gas composition data from the reference data with a maximum error of 1.29 % for major components. A sensitivity analysis is performed and shows that the coal flow rate, the oxygen flow rate, and the percentage of recycle flue gas affect the performance of the furnace in both gas phase temperature and purity of carbon dioxide in the flue gas. The higher coal flow rate, the higher gas phase temperature, and the higher the carbon dioxide purity since it increase the combustion reaction. On the contrary, increased oxygen flow rate decrease the gas phase temperature and purity of carbon dioxide, as oxygen stream entering furnace has a lower temperature. The percentage of recycle flue gas show different results. The gas phase temperature in the furnace is decreased if the percentage of recycle flue gas increases as a result from total mass in the furnace increased while the carbon dioxide purity is decreased. For efficient operation, controllers should be installed in the system to control vital parameters at suitable values. In this study, there are 2 controllers installed to control the ratio of recycle flue gas to flue gas and the primary air flow rate to secondary air flow rate. The study result from the impact from changes in coal and oxygen flow rates shows that the controllers are able to control the gas phase temperature and carbon dioxide purity as close to the normal operation than the system without controllers.

Abstract: ปัญหาโลกร้อนนั้นเป็นเปัญหาสำคัญที่ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง สาเหตุสำคัญของปัญหานี้นั้น มาจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากแหล่งกำเนิดต่างๆ ทั่วโลก โดยแหล่งกำเนิดที่สำคัญนั้น มาจากการเผาไหม้ของถ่านหินสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า งานวิจัยนี้จะมุ่งเน้นไปที่การ ใช้ระบบเผาไหม้แบบใช้ออกซิเจน เพื่อทำการเพิ่มความบริสุทธิ์ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในก๊าซเสีย และเป็นผลให้สามารถกำจัดได้ง่ายยิ่งขึ้น วัตถุประสงค์อของงานวิจัยนี้คือการสร้างแบบจำลองทาง พลศาสตร์ของระบบเผาไหม้แบบใช้ออกซิเจน โดยรวมระบบนำกลับก๊าซเสียเอาไว้ด้วย และนำมา ศึกษาพฤติกรรมทางพลศาสตร์ของเตาปฎิกรณ์ ผลการวิจัยนี้สามารถแบ่งได้เป็นสองส่วน ในส่วนแรก นั้นจะเป็นการวิเคราะห์ความถูกต้องของแบบจำลองที่ได้ถูกพัฒนาชึ้นมาจากโปรแกรม gPROMS โดย ใช้ข้อมูลจาก Greenfield Oxyfuel power plant เป็นต้นแบบ จากผลการวิจัยสามารถสรุปได้ว่าแบบจำ ลองสามารถแสดงผลทางพลศาสตร์ได้อย่างถูกต้อง โดยสามารถวิเคราะห์ส่วนประกอบของก๊าซเสียได้ ใกล้เคียงกับผลการทดสอบจากแห่งอ้างอิงมาก โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนที่มากที่สุดเพียงร้อยละ 1.29 เท่านั้น และส่วนหลังที่จะแบบจำลองไปศึกษาผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ต่อประสิทธิภาพ ของเตาปฎิกรณ์ในเชิงของอุณหภูมิในเตาปฎิกรณ์ และปริมาณของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในระบบ ในการศึกษานี้ได้ทำการศึกษาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอัตราการป้อนของถ่านหิน, อัตราการ ป้อนของก๊าซออกซิเจน, และอัตราส่วนการนำกลับของก๊าซเสีย จากผลการศึกษาสามารถสรุปได้ว่า ทั้งหมดมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานของเตาปฎิกรณ์ โดยเมื่ออัตราการป้อนของถ่านหินเพิ่ม ขึ้น จะมีผลทำให้อุณหภูมิของก๊าซในเตาปฎิกรณ์เพิ่มขึ้น และยังมีผลทำให้เกิดปริมาณก๊าซคาร์บอนได ออกไซด์เพิ่มขึ้นอีกด้วย ซึ่งเป็นผลมาจากการที่มีเชื้อเพลิงเข้าไปในเตาปฎิกรณ์เพิ่มมากขึ้นนั่นเอง สำ หรับอัตราการป้อนของก๊าซออกซิเจนนั้น มีผลตรงกันข้ามกล่าวคือจะทำให้อุณหภูมิของก๊าซในเตาปฎิ กรณ์และอัตรส่วนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในก๊าซเสียลดลง เนื่องมาจากปริมาณของออกซิเจนที่ให้ กับระบบนั้น เดิมทีมีมากเกินพออยู่แล้ว จึงไม่มีผลต่อการเผาไหม้ ยิ่งไปกว่านั้นก๊าซออกซิเจนที่ป้อนเข้า ไปนั้นมีอุณหภูมิต่ำ ทำให้ไปลดอุณหภูมิของก๊าซในเตาปฎิกรณ์แทน ซึ่งมีผลให้อุณหภูมิของก๊าซใน เตาปฎิกรณ์ลดลง และอัตราส่วนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก็ลดลงตามมา สำหรับตัวแปรสุดทัาย นั่นคื่ออัตราการนำกลับของก๊าซเสีย ตัวแปรนี้มีผลเหมือนกับอัตราการป้อนของก๊าซออกซิเจน นั่นคือ เมื่อเพิ่มปริมาณการนำกลับของก๊าซเสีย จะมีผลทำให้อุณหภูมิของก๊าซภายในเตาปฎิกรณ์ลดลง และทำ ให้อัตราส่วนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในก๊าซเสียมีค่าลดลงด้วย ทั้งนี้เป็นผลมาจากปริมาณของมวล สารรวมในเตาปฎิกรณ์ และมีผลทำให้อุณหภูมิของก๊าซในเตาปฎิกรณ์มีค่าลดลง นอกจากนี้ ยังได้ทำ กรณีศึกษาของระบบเตาปฎิกรณ์ที่มีการติดตั้งตัวควบคุมในระบบ ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมอัตราการนำกลับ ของก๊าซเสียให้คงที่, ควบคุมอัตราการแบ่งของอากาศปฐมภูมิ และทุติยภูมิ , และควบคุมอัตราส่วนการ ป้อนของถ่านหิน กับออกซิเจนและได้ทำการศึกษาผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงของประสิทธิภาพ ของเตาปฎิกรณ์ ผ่านทางอุณหภูมิของก๊าซในเตาปฎิกรณ์ และอัตราส่วนน้ำหนักของก๊าซคาร์บอนได ออกไซด์ในก๊าซเสีย จากการเปลี่ยนแปลงของอัตราการป้อนของถ่านหิน และออกซิเจน ซึ่งผลปรากฎ ว่าระบบที่มีตัวควบคุม สามารถควบคุมระบบให้ยังมีประสิทธิภาพใกล้เคียงเดิมได้ถึงแม้ว่าจะมีการ เปลี่ยนแปลงของอัตราการป้อนของถ่านหิน หรือออกซิเจนก็ตาม

King Mongkut's University of Technology Thonburi. KMUTT Library

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Hong-ming Ku

Role: Advisors

Created: 2010

Modified: 2011-09-16

Issued: 2011-09-13

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: CHE2204

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE2204.pdf	794.92 KB	23	2024-12-19 13:07:13
2	CHE2204ab.pdf	28.15 KB	6	2018-05-11 01:54:46

ใช้เวลา

0.034021 วินาที