Numerical study of natural gas combustion in a pusher furnace

• Autorzy: Wilk M. , Straka R. , Szajding A. , Telejko T.

Warianty tytułu

PL

Badania numeryczne spalania gazu ziemnego w piecu przepychowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents results of the preliminary numerical model of the natural gas combustion in the furnace. The production technology requirements strongly limit the possibility of any action interfering in the process, which could improve the gas pollutants emission. The optimization of the pollutants generation, which strongly depends on the parameters of the process, is important aim to understand concerning the environmental protection regulations. The simple model of methane com-bustion mechanism has been studied taking into account nitrogen oxides formation. The model, using Eddy Dissipation Model, calculates the concentration of gas pollutants. The input data (e.g. geometry, flows, furnace zoning, types of applied burners etc.) were taking from real device (the pusher fumace from the rolling mill). The calculations were not included the presence of the charge in the process. The emission of pollutants from modeling of methane combustion has been presented. Although the results do not correspond with real condition of the furnace, no charge in the furnace, this first step of modeling allows the extension of the model taking into account the heat exchange in the atmosphere of the furnace.

PL

W artykule przedstawiono wyniki obliczeń uzyskanych na podstawie zaprojektowanego numerycznego modelu spalania gazu ziemnego w piecu przemysłowym. Wymagania technologii produkcji stali mocno ograniczają możliwości ingerencji w proces spalania. Modyfikowanie przebiegu procesu spalania może prowadzić do ograniczenia emisji zanieczyszczeń gazowych. W ograniczeniu emisji zanieczyszczeń, która w dużym stopniu zależy od parametrów procesu, istotne jest uwzględnienie przepisów ochrony środowiska. Zastosowany model mechanizmu spalania metanu badano, uwzględniając formowanie się tlenków azotu, które są szkodliwe dla środowiska naturalnego. Do obliczeń stężeń zanieczyszczeń gazowych wykorzystano model EDM. Dane wejściowe (np. geometria, przepływy, strefy pieca, rodzaje zastosowanych palników itp.) oparte są na parametrach rzeczywistych (piec przepychowy z walcowni). W artykule przedstawiono wyniki obliczeń emisji zanieczyszczeń gazowych z procesu spalania gazu ziemnego.

Słowa kluczowe

EN

natural gas combustion; Eddy Dissipation Model; NOx production

PL

spalanie gazu ziemnego; model rozpraszania wirów; produkcja tlenków azotu

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Metallurgy and Foundry Engineering
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 38, no. 2
• Strony: 151--161
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wilk M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Kraków, Poland

autor

Straka R.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Kraków, Poland

autor

Szajding A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Kraków, Poland

autor

Telejko T.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Wilk R.: Low-emission combustion, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2002 [2] Zeldovich J.B.: Acta Physicochimica USSR, 21 (1946) 577-628
• [3] Fenimore C.P.: Formation of nitric oxide in premixed hydrocarbon flames, 13th Symposium (Inter¬national) on Combustion, University of Utah Salt Lakę City, Utah, 23.-29., August 1970, Pittsburgh, The Combustion Institute, 1971, 373-380
• [4] Tomeczek J., Gradoń B:. Combusion Science and Technology, 125 (1997), 159-180
• [5] Miller J.A., Bowman C.T.: Progress in Energy and Combustion Science, 15 (1989), 287-338
• [6] Xu H., Smoot D., HM S.C.: Energy Fuels, 13 (1999), 411-420
• [7] Dagaut R, Dayma G.: Journal of Physical Chemistry, 110 (2006), 6608-6616
• [8] Le Cong t, Daguat P.: Energy Fuels, 23 (2009), 725-734
• [9] Makovićka J., Havlena V., Beneś M.: Mathematical modelling of steam and flue gas flow in a heat exchanger of a steam boiler, Algoritmy 2002, Podbanske, Slovakia, 8.-13. September 2002, Bratislava, Publishing House of STU, 2002, 171-178
• [10] Liou M.S., Steffen Jr. C: Journal of Computational Physics, 107 (1993), 23-29 [11] Strąka R., Makovićka J:. Kybernetika, 43 (2007), 879-891
• [12] Westbrook CK., Dryer F.L.: Chemical kinetics and modeling of combustion processes, Eighteenth Symposium (International) on Combustion, University of Waterloo, Waterloo, Canada, 17.-22. August 1980, Pittsburgh, The Combustion Institute, 1981, 749-767
• [13] Baulch D.L., Cobos C.J., Cox R.A., Frank R, Hayman G., Just T.H., Kerr J.A., Murrelh T., Pilling M.J., Twe J., Walkner R.W., Warnatz J.: Combustion and Flame, 98 (1994), 59-79
• [14] Warnatz J., Maas U., Dibble R.W.: Combustion, physical and chemical fundamentals, modelling and simulation, experiments, pollutant formation, 4th Ed. Springer, 2006