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인용수 29
·2022
Three-Dimensional CFD simulation of waste plastic (SRF) gasification in a bubbling fluidized bed with detailed kinetic chemical model
Diyar Tokmurzin, Ji Young Nam, Sung Jin Park, Sang Jun Yoon, Tae‐Young Mun, Sung Min Yoon, Ji Hong Moon, Jae Goo Lee, Dong Hyun Lee, Ho Won, Myung Won Seo
IF 10.4 (2022) Energy Conversion and Management
초록

매립 대신 매립지 고형 폐기물의 가연성 분획을 연료로 활용하는 것이 일반적으로 선호된다. 고형 폐기물 연료(SRF)와 같은 폐기물 유래 연료는 열분해, 가스화, 연소를 이용한 에너지 생성에 활용될 수 있다. 버블링 유동층(BFB)에서 SRF 가스화 공정을 시뮬레이션하기 위해 3차원 전산유체역학(CFD) 모델을 개발하였다. 기상은 큰 와류 모사(large eddy simulation, LES) 접근법으로, 고상은 다중 입자-격자(multiple particle-in-cell, MP-PIC) 방법으로 각각 연구하였다. 시뮬레이션에는 SRF 건조, 열분해, 기-고 반응, 균일 반응의 화학 반응성 동역학 모델이 포함되었다. 또한 동역학 화학 모델을 확장하여 SRF에서 생성되는 C2-C3 가스 및 타르(tar)의 수율이 더 높도록 반영하였다. 시뮬레이션 결과는 각각 처리용량 1 kg/h, 높이 1 m, 내부직경 0.114 m인 실험실 규모 반응기에서 수행한 실험으로부터 얻은 가스 조성과 비교하였다. 메쉬 해상도 및 계산 입자 수에 따른 모델 정확도의 독립성을 검토하였다. 공기-연료 당량비(ER)를 0.20, 0.25, 0.30으로 변화시키면 합성가스(syngas) LHV는 각각 25.40, 16.86, 14.30 kJgas/gfuel로 변하고, C2-C3 탄화수소 수율은 각각 0.30, 0.18, 0.16 g/gfuel로 변하였다. SRF 공급 위치를 층 아래(bed below)로 변경하고 ER = 0.25에서 수행한 경우, 가스 LHV는 19.85 kJgas/gfuel로 증가하였으며, C2-C3 탄화수소 수율은 0.21로 증가하였다. SRF BFB 가스화 반응기 모델은 SRF를 C2-C3 탄화수소로 저 ER 무자열자기분해(autothermal decomposition)하거나 고 LHV 가스를 생성하기 위한 시뮬레이션에 활용될 수 있다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.

키워드
PyrolysisCombustionHeat of combustionSyngasFluidized bedChemistryChemical engineeringComputational fluid dynamicsWaste managementSolid fuel
타입
Article
IF / 인용수
10.4 / 29
게재 연도
2022