Zastosowanie pakietu FLUENT do symulacji procesu podziemnego zgazowania węgla : koncepcja metody

• Autorzy: Wachowicz J. , Łączny M.J. , Iwaszenko S. , Janoszek T. , Cempa-Balewicz M.

Warianty tytułu

EN

Application of the FLUENT package for simulation of the underground coalgasification process : conception of method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono koncepcję zastosowania numerycznej mechaniki płynów (CFD) do modelowania podziemnego zgazowania węgla. W tym celu opracowano model numeryczny georeaktora przy użyciu oprogramowania Ansys-Fluent. W symulacji ujęto następujące składowe: odwzorowanie geometrii i modelowanie obszaru dyskretyzacji, modelowanie przepływu czynnika zgazowującego, modelowanie turbulencji, modelowanie wymiany ciepła, modelowanie reakcji zgazowania, modelowanie ośrodka porowatego. Rozpatrzono dwa przypadki geometrii reaktora: z kanałem prostym „I” oraz z kanałem w kształcie litery „ V”. W wyniku przeprowadzonych symulacji otrzymano rozkład zmian stężenia podstawowych produktów zgazowania (CH4, H2, CO2, CO) na wylocie z reaktora w funkcji czasu trwania procesu.

EN

This article presents the idea of application of the computational fluid dynamics (CFD) for the underground coal gasification process modeling. Consequently, a numerical model of the georeactor by use of Ansys-Fluent software was developed. The following components of the model were considered: representation of geometry, modeling of the discretization area, modeling of the gasification medium flow, modeling of turbulence, modeling of heat exchange, modeling of gasification reaction, modeling of porous medium. Two cases of the reactor’s geometry were examined: straight channel ‘I’ and V-shaped channel. The simulations allowed to determine the distribution of changes in the concentration of the basic products of gasification (CH4, H2, CO2, CO) in the outlet of the reactor in time function.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie; numeryczna mechanika płynów; podziemne zgazowanie węgla

EN

modeling; computational fluid dynamics CFD; CFD; underground coal gasification

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 69, nr 2
• Strony: 64--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Wachowicz J.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Łączny M.J.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Iwaszenko S.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Janoszek T.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Cempa-Balewicz M.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

Bibliografia

• 1. Ansys Fluent 12.0 User’s Guide. Ansys Inc., 2009.
• 2. Baron R.E., Porter S.H., Hammond O.H.: Chemical equilibrium in carbon–hydrogen–oxygen systems. Cambridge The MIT Press 1976.
• 3. Białecka B.: Podziemne zgazowanie węgla. Podstawy procesu decyzyjnego. Katowice Główny Instytut Górnictwa 2008.
• 4. Cairns E.J., Tevebaugh A.D.: CHO gas phase compositions in equilibrium with carbon, and carbon deposition boundaries at one atmosphere. J Chem. Eng. Data 1964 (9), Nr 3, s. 453–62.
• 5. Golec T., Ilmurzyńska J.: Modelowanie procesów zgazowania [w:] Czysta energia, produkty chemiczne i paliwa z węgla – ocena potencjału rozwojowego pod redakcją: T. Borowieckiego, J. Kijeńskiego, J. Machnikowskiego i M. Ścieżko. Zabrze Wydaw. Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla 2008.
• 6. Gumz W.: Gas producers and blast furnaces-Theory and Methods of Calculation. New York Wiley&Sons, Inc. 1950.
• 7. Himpan J.: Vergasung von Kohlenstoff mit Luft und Wasserdampf. Gaswarme Int. 1960 (9), Nr 5, s. 172÷174.
• 8. Jarungthammachote S., Dutta A.: Equilibrium modeling of gasification: Gibbs free energy minimization approach and its application to spouted bed and spout-fluid bed gasifiers, Energy Conversion and Management 2008 (49), Nr 6, 1345÷1356.
• 9. Jaworski Z.: Numeryczna mechanika płynów w inżynierii chemicznej i procesowej. Warszawa EXIT 2005.
• 10. Kovacik G, Oguztöreli M, Chambers A., Özüm B.: Equilibrium calculations in coal gasification. Int. J. Hydrogen Energy 1990 (15), Nr 2, s.125÷31.
• 11. Kozaczka J.: Procesy zgazowania. Inżynieryjne metody obliczeń. Kraków Wydaw. AGH 1994.
• 12. MacPhee, Sellier M., Jermy M., Tadulan E.: CFD modelling of Pulverized Coal Combustion In a Rotary Lime Kiln. Seventh International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries. CSIRO, Melbourne, Australia, 9-11 December 2009.
• 13. Prins M. J., Ptasinski K. J., Janssen F.J.J.G.: From coal to biomass gasification: Comparison of thermodynamic efficiency, Energy 2007 (32), Nr 7, s. 1248÷1259.
• 14. Stańczyk K., Kapusta K., Wiatowski M., Świądrowski J., Smoliński A., Rogut J. Kotyrba A.: Experimental simulation of hard coal underground gasification for hydrogen production. Fuel (2012) 91, s. 40÷50.
• 15. Szarawara J., Skrzypek J.: Podstawy inżynierii reaktorów chemicznych. Warszawa Wydaw. Naukowo-Techniczne 1980.
• 16. Tomeczek J.: Zgazowanie węgla. Gliwice Wydaw. Politechniki Śląskiej 1991.
• 17. Wachowicz J., Janoszek T., Iwaszenko S.: Model Tests of The Coal Gasification Process. Arch. Min. Sci. 2010 (55), Nr 2, s. 245÷258.
• 18. Watanabe H., Otaka M.: Numerical simulation of coal gasification in entrained flow coal gasifier. Fuel 2006 (85), Nr 12–13, s. 1935–1943.
• 19. Yang L.: Numerical Study on the Underground Coal Gasification for Inclined Seams. AIChE Journal 2005 (51) Nr 11, s. 3059-3071.
• 20. Yuan, L., Smith, A. C. Numerical CFD modeling of spontaneous heating in a large-scale coal chamber. Journal of Loss Prevention in the Process Industries 2009 (22) Nr 4, s. 426-433.