Model bir gaz türbini yanma odasında kömür gazları yanma davranışının sayısal analizi

Bu tez çalışmasında model bir gaz türbini yanma odasında, kömürlerden farklı yöntemlerle elde edilen kömür gazlarının yanma ve emisyon karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Ayrıca, yanma odası için referans alınan ve işletmede olan gaz türbini için enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Gaz türbinlerinde genellikle doğalgaz kullanılmaktadır ve doğalgazın da büyük bir bölümü metandan oluşmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında model yanma odasında referans yakıt olarak öncelikle metan yanma modellemesi gerçekleştirilmiş ardından kömürlerin koklaştırılması ve gazlaştırılması ile elde edilen kok fırını gazı, şehir gazı I, şehir gazı II, su gazı ve jeneratör gazının yanma modellemeleri de aynı yanma şartları için gerçekleştirilmiştir. Metan ve kömür gazları 2 farklı ısıl güç için (40 kW ve 60 kW) ve farklı hava fazlalıkları için (?=1,1, ?=1,3 ve ?=1,5) modellenmiş, bu modellemeler için de iki farklı model (seyreltmesiz ve seyreltmeli) gaz türbini yanma odası kullanılmıştır. Yanma, önce 3-boyutlu, ardından 2-boyutlu ve eksenel simetrik olarak modellenmiştir. Yanma modellemesi için ANSYS Fluent sayısal akışkan dinamiği çözücü programı kullanılmıştır. Modellemede kullanılan türbülans modeli k-? türbülans modelidir. Yanma modellemesi için `?The PDF/Mixture Fraction?? yanma modelidir. Çalışmada kullanılan radyasyon modeli P-1? dır. Modelleme sonucunda elde edilen yanma ve emisyon karakteristikleri değerlendirildiğinde, metana en yakın sıcaklık seviyeleri, kok fırını gazı, şehir gazı I ve II yanmaları sonucunda ulaşılmıştır. Diğer iki kömür gazının yanma performansları metanın yanma performansının biraz uzağında kalmıştır. Emisyonlar incelendiğinde ise kok fırını gazı, şehir gazı I ve şehir gazı II yanma sonu NOX oluşumları metana göre çok yüksek seviyelerde tahmin edilmiş, ancak bu problem seyreltme havasının yanma odasına gönderilmesiyle aşılmış ve ?=1,5 yanma şartları için NOX seviyeleri metan yanmasında açığa çıkan NOX seviyelerinin altına inmiştir. CO ve CO2 değerlendirildiğinde ise, kömür gazlarının bünyesindeki CO gazı yanma odası boyunca tükenmiş ve yanma odası çıkışında CO gözlemlenmemiştir. Yanma odası çıkışında CO2 oluşumları ise genel olarak metan gazı seviyelerindedir.