การจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณของไรเซอร์สำหรับดักจับคาร์บอนไดออกไซด์แบบอุณหภูมิไม่คงที่

Abstract

ภาวะโลกร้อนเป็นปรากฏการณ์ที่อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกสูงขึ้น สาเหตุมาจากการเพิ่มขึ้นของแก๊สเรือนกระจก โดยเฉพาะอย่างยิ่งแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากกระบวนการเผาไหม้ที่ถูกปลดปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ ดังนั้นจึงต้องมีการควบคุมปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนออกสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งเทคโนโลยีที่ใช้ในการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากการเผาไหม้ที่ได้รับความสนใจทั้งระดับการทดลองและระดับอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลาย คือ การดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์หลังการเผาไหม้ด้วยเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียนและใช้ตัวดูดซับชนิดของแข็ง ซึ่งเครื่องปฏิกรณ์ประกอบไปด้วย 2 ส่วนหลัก คือ หอไรเซอร์ที่ใช้ในการดูดซับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และหอดาวเนอร์ที่ใช้ในการฟื้นฟูหรือคืนสภาพตัวดูดซับ ในการศึกษาจึงมุ่งเน้นในส่วนของหอไรเซอร์ พบว่า ความสามารถในการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้ยังไม่ดีพอ เนื่องจากอุณหภูมิถึงสมดุลปฎิกิริยาเคมี งานวิจัยนี้จึงมีแนวคิดพัฒนาแบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวนของหอไรเซอร์ฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียนแบบอุณหภูมิไม่คงที่ จากผลการศึกษาพบจำนวณเซลล์ที่ใช้ในการคำนวณและเวลาจำลองที่เหมาะสม คือ จำนวนเซลล์การคำนวณ 400,000 เซลล์และเวลาในการคำนวณ 100 วินาทีตามลำดับ นอกจากนี้ยังศึกษาผลกระทบของตัวแปรกระบวนการต่าง ๆ ต่อการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ในหอไรเซอร์ ประกอบด้วย อุณหภูมิของน้ำหล่อเย็น อัตราการไหลของน้ำหล่อเย็น ระยะห่างระหว่างชุดท่อน้ำหล่อเย็น ขนาดท่อน้ำหล่อเย็น และลักษณะการจัดเรียงท่อน้ำหล่อเย็นภายในหอไรเซอร์ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิมีผลต่อการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เนื่องจากอุณหภูมิจะส่งผลให้สมดุลการดูดซับเปลี่ยนไป