Istraživanje termomehaničkih procesa prilikom razgradnje tečnih goriva velikih gustina u fluidizovanom sloju
Research of thermomechanical proces during decomposition of high density liquid fuel in the fluidized bed
Author
Mladenović, Milica R.
Mentor
Komatina, Mirko
Committee members
Stojiljković, Dragoslava
Banjac, Miloš
Gojak, Milan
Nemoda, Stevan

Metadata
Show full item recordAbstract
U zemljama, poput naše, sa ograničenim izvorima primarne energije, sve je
izraženija potreba za korišćenjem sopstvenih raspoloživih goriva, ne bi li se delimično
supstitusali uvezeni energenti. U tom slučaju, nekonvencijalna tečna goriva velikih
gustina (TTG) predstavljaju jedno od mogućih izbora goriva, koji podrazumeva i
primenu tehnologija sagorevanja u fluidizovanom sloju (FS). Činjenica da se u FS
kotlovima mogu sagorevati goriva i sa 85% inertnog materijala, sa efikasnim
odsumporavanjem i nižom emisijom NOx koja zadovoljava ekološke standarde, ovoj
tehnologiji sagorevanja u odnosu na druge daje izrazitu prednost.
U okviru teze urañena su obimna teorijska i eksperimentalna istraživanja složenih i
meñusobno spregnutih strujno-termičkih procesa koji se odvijaju pri termičkoj
dezintegraciji TTG-a u fluidizovanom sloju (FS), u cilju razvoja tehnologije za
energetski efikasno sagorevanje ovakvih materija na ekološki prihvatljiv način.
Predstavljeni su rezulti eksperimenata sagorevanja ...različitih tečnih nekonvencijalnih
goriva u FS, na poluindustrijskoj laboratorijskoj aparaturi sa akcentom na ostvarivanje
niske emisije štetnih materija u dimnim gasovima, na potpunost sagorevanja i lociranje
zone intenzivnog sagorevanja.
Detaljno poznavanje i razumevanje procesa doziranja goriva, njegovog mešanja sa
inertnim materijalom i vazduhom u okviru radnog prostora ložišta je od izuzetnog
značaja za definisanje optimalnih radnih parametara FS, a numeričke simulacije
predstavljaju efikasno sredstvo za ostvarenje tog cilja. U tezi su predstavljena dva 2D
matematičko-numerička (CFD) modela za detaljnu simulaciju prodora bočnog mlaza u
fluidizovani sloj: sopstveni fluid-porozni medijum i granularni Euler-Euler model
simulacije FS, koja koriste dvo-fluidni pristup modeliranja gde se gas i gusta faza FS
posmatraju kao dva fluida sa različitim karakteristikama.
Fluid-porozni medijum model prodora mlaza u FS, je zasnovan na postupku
proračuna kod koga se gusta faza FS posmatra kao fiksni porozni medijum. Interakcija
izmeñu gasa i čestica, kao i pojava mehuraste faze, je modelirana na osnovu bilansa sila
trenja izmeñu gasa i čestica u gustoj fazi FS, pri čemu su uzete u obzir interakcije
ii
izmeñu čestica i efekti sudara čestica. Ovakav pristup modeliranju FS pogodan je za
brze inženjerske proračune stacionarnog stanja fluidizacionog medijuma u
postrojenjima sa FS...
In countries like ours, with limited primary energy sources, there is a need, which
will be even more pronounced in the future, to use own fuels available, in order to
partially substitute imported fuel. In that case, unconventional liquid large density fuels
(heavy liquid fuels - HLF) are one of the possible choices of fuel, which implies the
application of fluidized bed (FB) combustion technology. The fact that fluidized bed
boilers can burn fuels with 85% of inert materials, with effective retention of SO2 by
adding limestone into the furnace, and lower NOx emissions to meet environmental
standards, gives significant advantages to this technology compared to other combustion
technologies.
As part of the thesis extensive theoretical and experimental studies of complex
and mutually coupled flow-thermal processes occurring during thermal disintegration
TTG in a fluidized bed (FB) were performed, in order to develop a technology for
energy-efficient combustion of these materials in an e...nvironmentally sound manner.
The results of combustion experiments of different unconventional liquid fuels in the
fluidized pilot furnace apparatus were presented, with emphasis on achieving low
emissions of pollutants in flue gases, completeness of combustion and locating zones of
intense combustion.
Detailed knowledge and understanding of the process of fuel feeding and its
mixing with inert bed material and air in the working space of furnace is of great
importance for defining optimal operating parameters of the FB, and numerical
simulations are an effective tool for achieving this goal. In the thesis two 2D
mathematical-numerical (CFD) models for detailed simulation of lateral jet penetration
into the fluidized bed are presented: a previously developed fluid-porous media model,
and granular Euler-Euler model, which both simulate the FB and use the two-fluid
modeling approach, where gas and dense phase of the FB are considered as two fluids
with different characteristics...