Homogēnu un heterogēnu reakciju modelēšana gazifikācijas procesā

Abstract

Ik gadu pieaugošais pieprasījums pēc enerģijas, kas saistīts ar pasaules populācijas pieaugšanu un nepārtrauktu industralizāciju, liek meklēt veidus, kā enerģiju iegūt pēc iespējas videi draudzīgākā ceļā. Tiek paredzēts, ka gazifikācija kā enerģijas iegūšanas veids nākotnē kļūs aizvien pieprasītāks, jo kā izejmateriālu iespējams izmantot dažāda veida biomasas, tai skaitā jebkādus organiskos atkritumus, kas ļauj izvairīties no neataunojamo dabas resursu patērēšanas. Lai arī gazifikācija ir jau sen pazīstams enerģijas iegūšanas veids, tā kontrole ir sarežģīta un procesa efektivitāte nav bijusi pietiekama, kas ir kavējis plašāku tās izmantošanu. Lai šo procesu labāk izprastu un optimizētu, pēdējos gados tiek izmantoti matemātiskie modeļi ar kuriem var paredzēt dažādu parametru izmaiņas ietekmi uz procesu. Šajā darbā tika izmantota Eilera-Lagranža metode, lai modelētu gazifikācijas procesu ANSYS Fluent vidē. Tika izveidots līdzejošās plūsmas (entrained flow) tipa gazifikatora vienkāršots 2D modelis. Veicot aprēķinus tika noskaidrots, ka izveidotais modelis 10% kļūdu robežās spēj paredzēt sintētiskās gāzes sastāva atkarību pie dažādiem oksidanta daudzumiem. Taču modelis deva pietiekoši labus rezultātus tikai zemo temperatūru diapazonā.

Each year, increasing demand for energy, in regards to the increasing global population and non-stopping industrialisation, leads to a search for ways to acquire energy in the most environmentally friendly way. Gasification is expected to become more demanding as a way of generating energy in the future, since the use of different types of biomass, including organic waste, can be used as a raw material to avoid the over-consumption of fosil fuels. While gasification is a long-known way of generating energy, its control is complicated. In recent years, mathematical models have been used to better understand and optimize the process, which can predict the effects of changing different parameters on the process. Euler-Lagrange method using ANSYS Fluent software was used to create a simplified 2D entrained flow gasifier model. The calculation showed that the model created was able to predict the dependency of the composition of syngas on the various amounts of oxidant. However, the model only yielded good results in the diapazon of low temperatures.