شبیه‌سازی عددی احتراق هم زمان زیست‌توده‌-کنسانتره‌های سولفیدی و تولید آلاینده‌ها در کوره فلش ذوب مس

احتراق همزمان زیست توده و سوخت های فسیلی در کوره های صنعتی روشی مناسب برای کاهش اثرات زیست محیطی ناشی از فعالیت بشر، با سرمایه گذاری قابل قبول است. در این مقاله نتایج حاصل از شبیه سازی عددی احتراق همزمان کنسانتره های سولفیدی و سه سوخت کمکی شامل گازوئیل، نفت و زیست توده خاک اره در کوره فلش ذوب مس با هم مقایسه شده اند. برای مدل سازی جریان آشفته و فرآیند احتراق به ترتیب از مدل های rng,k-ε و تابع چگالی احتمال (pdf) استفاده شده است. این مطالعه با هدف بررسی توزیع دمای کوره و آلاینده های احتراقی انجام شده است. نتایج شبیه سازی عددی نشان می دهد که دمای شعله حاصل از احتراق گازوئیل و خاک اره به عنوان سوخت کمکی به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار را دارد. وجود نیتروژن در ترکیب شیمیایی خاک اره منجر می شود در احتراق زیست توده علی رغم دمای پایین شعله، کسر جرمی آلاینده nox افزایش می یابد. همچنین در احتراق خاک اره با وجود اکسیژن زیاد، مقدار تولید آلاینده های گوگردی so2 در نواحی دما بالای کوره و so3 در نواحی دما پایین مشعل سوخت کمکی افزایش می یابند. زیرا so2 در دماهای نسبتاً بالا (k1273<) و در شرایط غنی از اکسیژن و گونه so3 در دماهای نسبتاً پایین با وجود اکسیژن اضافی تشکیل می شود. مقدار تولید آلاینده co در احتراق خاک اره نسبت به مقدار حاصل از احتراق گازوئیل و نفت بسیار ناچیز است.

Numerical Simulation of Co-Firing of Biomass-Sulfide Concentrate and Pollutants Formation in the Flash Furnace Copper Smelting

Cofiring of biomass and fossil fuels in industrial furnaces is a suitable way to reduce the environmental impact from human activities, with acceptable investment. In this paper, the results of numerical simulation cofiring of sulfide concentrates and three auxiliary fuels including gasoil, kerosene and sawdust biomass are compared in the flash furnace copper smelting. For modeling of turbulent flow and combustion, RNG, k epsilon; model and probability density function model (pdf) have been used, respectively. This study has been carried out to investigate the furnace temperature and combustion pollutants distribution. The numerical simulation results show that the flame temperature resulting from the combustion of diesel fuel and sawdust as auxiliary fuel is the highest and lowest, respectively. In biomass combustion, despite that the flame temperature is low, but the NOx mass fraction increases because there is nitrogen in the sawdust chemical composition. Also in sawdust combustion that the oxygen content is high, the SO2 and SO3 sulfur pollutants increase in the high temperatures regions of the furnace and the lower temperature of the auxiliary fuel burner, respectively. Because SO2 is formed at high temperatures (> 1273K) and oxygenrich and SO3 species is produced at relatively low temperatures with excess oxygen. The amount of CO emissions in sawdust combustion is much lower than the amount of combustion of diesel and oil.