ANSYS FLUENT được lựa chọn cho mô phỏng quá trình cháy. Mô hình và lưới được chia bằng phần mềm được tích hợp trong gói phần mềm ANSYS. ANSYS FLUENT sau đó giải quyết các bài toán về mật độ, vận tốc, nhiệt độ và nồng độ chất của pha khí và các tính chất hạt than và quá trình cháy bên trong buồng đốt tới trạng thái ổn định. Các phương trình chủ đạo dùng để giải trong ANSYS FLUENT là các phương trình liên tục, phương trình bảo toàn động lượng, phương trình động năng rối, phương trình khuếch tán rối và phương trình bảo toàn chất cho mỗi chất khí trong mô hình cháy rối. Trong bài toán mô phỏng dùng mô hình chảy rối k-ε Realizable, mô hình dòng phản ứng, mô hình pha phân tán, mô hình bức xạ và mô hình NOx.
Mô hình tính toán than
Đối với than và các loại nhiên liệu rắn hoặc lỏng khác, chúng ta biết được các phân tích nhiên liệu như:
-Thành phần công nghệ ( Vol, char, ash, moisture) -Thành phần hóa học ( C, H, O, N, S)
Dựa trên số liệu này, chúng ta có thể cài đặt số liệu về mẫu than phân tích trong FLUENT sử dụng mô hình Species transport (Truyền chất).
Cháy than diễn ra theo cơ chế hai bước như sau:
Coal + a O2 →b CO + c CO2+ d H2O + e SO2 (4.1) CO + 0.5 O2 →CO2 (4.2) Trong đó, các hệ số a, b, c, d, e được xác định từ các mẫu phân tích proximate và ultimate của nhiên liệu.
Trong bước thứ nhất, chất bốc được phản ứng với oxy, sản phẩm tạo thành CO. Phản ứng này diễn ra rất nhanh và tốc độ cháy được điều khiển bằng tốc độ hòa trộn rối, được dự đoán bằng mô hình tiêu tán xoáy (Eddy dissipation). Bước thứ hai CO phản ứng tiếp với oxy tạo thành CO2.
NGUYỄN HỮU LINH 49 KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH 2 – K55 Mô hình NOx trong FLUENT có thể dự đoán cả sự hình thành và giảm NOx. Trong suốt quá trình thoát chất bốc, nitơ trong nhiên liệu được hình thành dưới dạng HCN và NH3. Các chất này được oxy hóa thành dạng NOx hoặc được đưa về dạng N2. Nito được giải phóng từ đốt cháy cốc và chất bốc thành N2 và NO. Mô hình NOx được giải sau khi giải xong mô hình cháy.