بخشی از مقاله
چکیده :
محصولات احتراق ناشی از سوختن سوختهای هیدروکربنی شامل ترکیبات SO2, PM, NO2, NO, CO, N2 , O2وH2O و … هستند که در میان آنها ترکیبات SO2, PM, NO2, NO, CO, CO2 بعنوان آلاینده شناخته میشود که این آلایندهها عامل اصلی آلودگی شهرهای صنعتی و بزرگ هستند. نیروگاههای حرارتی نیز بعنوان یکی ازمصرف کنندگان عمده سوخت نقشی عمده در ایجاد این آلودگی دارند. در این مقاله با استفاده از ترمودینامیک احتراق و مدلهای مختلف ارائه شده برای تولید آلایندهها یک مدل برای پیش بینی تولید آلاینده ها در بویلر نیروگاهها تهیه شده که غلظت آلایندههای SO2, NO CO, CO2 را پیش بینی میکند. با استفاده از این مدل از حجم زیاد محاسبات کاسته میشودو ثانیا برای هر نوع سوخت هیدروکربنی که در بویلرها مورد استفاده قرار گیرد غلظت آلایندهها بدست میآید. در نهایت مقادیر پیش بینی شده با مقادیر عملی اندازه گیری شده در بویلر نیروگاه حرارتی تبریز مقایسه شده و تطابق خوبی بین مقادیر تئوری و عملی برقرار است.
مقدمه :
آلودگی هوا که در دهههای اخیر بعنوان یکی از بزرگترین معضلات جامعه بشری مطرح شده است، با پیشرفت روز افزون جهان شدت بیشتری یافته و در صورت عدم کنترل میزان تولید آلایندهها سلامت نسلهای آتی به خطر میافتد. آلودگی هوا که براساس وجود ذرات یا ترکیبات و گازهای مضر در هوا تعریف میشود اثرات نامطلوبی از جمله سرطانهای پوستی، گرفتگی مجاری تنفسی، نارساییهای مغزی و کلیوی و پیری زودرس، صدمه زدن به جنین وحتی صدمات غیرقابل جبران به حیات حیوانات وگیاهان به وجود میآورد.
پدیده گازهای گلخانه ای خود یکی از عواملی است که حیات آیندگان را با خطر مواجه میکند. در حال حاضر مقررات سختگیرانه ای برای تولید آلایندهها در واحدهای صنعتی در حال تاسیس وضع میشود و پیمان کیوتو یکی از موثرترین راهکارهای جهان امروز برای مقابله با آلودگی هوا است. این شرایط سبب میشوند که مساله مدلسازی تولید آلایندهها برای واحدهای صنعتی در شرف تاسیس اهمیت خاصی پیدا کند و تنها طرحهایی حالت اجرایی به خود بگیرند که مدل نوید نتایج مثبتی را بدهد.
در مورد نیروگاههای حرارتی که ساخت آنهاهزینههای سنگینی دارد و عملا آزمایش آنها امکان پذیر نمیباشد، ارائه مدلی که بتواند آلایندهها را به صورت دقیق پیش بینی کند بسیار حیاتی است. برای کالیبره کردن مدلهای ارائه شده میتوان نتایج حاصل از آنها را با داده های نیروگاههای موجود- که مقادیر آلایندههای آنها اندازه گیری شده است- مقایسه کرد. دراین تحقیق یک مدل برای محاسبه مقادیر تعادلی NO SO2, CO2, CO برای شرایط کارکرد بویلرها ارائه شده است که برای هر نوع سوختی با مشخص بودن دمای آدیاباتیک شعله آن در حالت استویکومتریک، نتایج حاصله را بدست میدهد.
معادلات تشکیل آلایندهها:
در هنگام سوختن یک سوخت هیدروکربنی
معمول است که شعله را به سه ناحیه تقسیم میکنند که شامل ناحیه پیش شعله - - preflame، درخشان و پس شعله postflame - - است. در ناحیه درخشان که دما نیز بالاترین مقدار خود را دارد، فعالیت شیمیایی فراوانی روی میدهد و در نهایت آلایندههای NO2, NO, CO2, CO تشکیل میشوند. باید تصریح کرد که NO تشکیل یافته NO حرارتی است که تنها بخشی از NO کل را- که شامل NO سوختی و prompt NO نیز میباشد- شامل می شود. در مورد تشکیل NO حرارتی مکانیزمهای مختلفی همانند ایزات[1]، زلدوویچ[2]، هیوودولاوییو[1] و زلدوویچ توسعه یافته[1] وجود دارد که بهترین آنها مکانیزم زلدوویچ توسعه یافته است.
