Dolaşımlı Bir Akışkan Yataklı Biyokütle Tasarımı, Hidrodinamik ve Termokimyasal Modellenmesi
Design, Hydrodynamic, and Thermochemical Modelling of a Circulating Fluidized Bed Biomass Gasifier
- Tez No: 726622
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN TOPAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı-Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu doktora tez çalışmasında, biyokütle gazlaştırma süreci için dolaşımlı bir akışkan yatakta (DAY) zamana bağlı hidrodinamik yapı için üç boyutlu MFIX-PIC modelleme programı ve termokimyasal süreçler için (CSFMB) simülasyon programı ile zamana bağlı modelleme çalışmaları yapılmıştır. Hidrodinamik yapı ile ilgili yapılan model çalışmalarında Euler- Lagrange iki fazlı akış modeli kullanılmıştır. Bu teknikte akışkan davranışı Euler yapısı tarafından çözülürken, parçacık davranışı Lagrange yapısı tarafından ele alınır. Gaz-katı arasındaki momentum değişimi için Gidaspow drag modelleri kullanılmıştır. İşletme gaz hızının belirlenmesi amacıyla yapılan çalışmalar sonucunda boş kolon gaz hızının minimum akışkanlaşma hızından 40 kat daha büyük (40xUmf) olduğu durum referans alınmıştır. Boş kolon gaz hızının belirlenmesi ile yatak içindeki davranışsal özellikler ve değişimler yani gaz katı davranışları, gaz katı dağılımları, yatak içi basınç değişimleri gibi parametrik değişimler zamana bağlı olarak MFIX-PIC modelleme programı kullanılarak incelenmiştir. Termokimyasal süreçlerin en uygun gaz verimlerinin incelenmesi amacıyla CSFMB programında orman atıkları ve RDF (atıktan türetilen yakıt) gibi biyokütlelerin gazlaştırma verimlerinin belirlenmesi için simülasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Yapılan simulasyon çalışmasının doğruluğunun belirlenmesi amacıyla simulasyon sonuçları ile literatürde bulunan deneysel ve simülasyon sonuçları karşılaştırılarak elde edilen sonuçların doğrulama işlemi yapılmıştır. Belirlenen parametrelerin sentez gazı kompozisyonu, H2/CO oranı, sentez gazının alt ısıl değeri ve aynı zamanda soğuk gaz verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Modelleme çalışmaları ile elde edilen sonuçlardan yola çıkılarak, bir DAY için en uygun çalışma koşulları belirlenmiştir. Modelde biyokütle üst ısıl değerinin (HHV) 21,876 MJ/Nm3 olduğu durumda 150 kWth kurulu sistemde sentetik gaz elde etmek için, a=0,191, S/B=0,2 ve H2/C= 0,745 olarak alındığında modifiye sentez gaz HHV=5,502 MJ/Nm3 ile en yüksek değerleri vermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, 3D MFIX-PIC modeling program for the time dependent hydrodynamic structure in a circulating fluidized bed (CFB)for biomass gasification has been investigated. For the gasification process, time-dependent modeling studies were carried out with the CSFMB, depending on the CFB hydrodynamic parameters determined by the MFIX-PIC program. Euler-Lagrange two fluid models were used in model studies on MFIX-PIC hydrodynamic structure. Hydrodynamic modeling studies were carried out by determining the minimum fluidization velocity in a circulating fluidized bed. The superficial velocity has been obtained for the case where the superficial gas velocity is 40 times higher than the minimum fluidization velocity (40xUmf). In the CSFMB program, which is used for the simulation of thermochemical processes using sawdust and RDF (Refused Derived Fuel) as biomass, operating parameters such as gasification temperature, steam/biomass ratio and equivalence ratio, and biomass moisture content were determined after model validation for biomass gasification process in a circulating fluidized bed. The effects of the determined parameters on the synthesis gas composition, H2/CO ratio, the lower calorific value of the syngas and also on the cold gas yield were investigated. Based on the results obtained with parametric studies, the most appropriate running conditions for a CFB were determined. Based on the results obtained with modeling studies, the most suitable working conditions for a CFB were determined. When the HHV value is 21.876 MJ/Nm3 in the model, in order to obtain synthetic gas with highest HHV in a 150 kWth installed system, when a=0.191, S/B=0.2 and H2/C= 0.745, the modified synthesis gas HHV=5.502 MJ/Nm3.
Benzer Tezler
- Biyokütle yakıtlı dolaşımlı tip bir akışkan yataklı buhar kazanında çok fazlı akışın ve yanmanın sayısal incelenmesi
Numerical investigation of multiphase flow and combustion in a biomass fuelled circulating fluidized bed steam boiler
AHMET KEÇECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN TOPAL
- Biyokömür üretimi ve dolaşımlı akışkan yataklı bir yakma sisteminde linyit ve biyokömürün oksijence zengin ortamda birlikte yakılmasının incelenmesi
Investigation of biocoal production and combustion of coal-biocoal mixtures in circulating fluidised bed under oxygen enri̇ched environment
BABAK KEIVANI
- Investigation of combustion characteristics of biomass and coal mixtures in a circulating fluidized bed combustor
Biyokütle-kömür karışımlarının dolaşımlı akışkan yataklı kazanlarda yanma karakteristiklerinin incelenmesi
MURAT VAROL
Doktora
İngilizce
2013
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. AYSEL ATİMTAY
- Dolaşımlı akışkan yatakta düşük sıcaklıklarda orman ürünlerinden oluşan gaz ürünlerin deneysel incelenmesi
Experimental investgation of gasification products at low temperature from wood wastes in a circulating fluidized bed
BURCU BOYACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN TOPAL
- Kömür ve biyokütle karışımlarının gazlaştırılması ve aspen HYSYS programı ile simulasyonu
Coal and biomass gasification and simulation of gasification systems using aspen HYSYS program
TANJU NAYIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERHAN BÖKE