การออกแบบไซโคลนสำหรับอนุภาคของแข็งในฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียน

Abstract

ไไซโคลนเป็นอุปกรณ์สำคัญสำหรับระบบเผาไหม้ฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียน (CFB) ทำหน้าที่ดักจับอนุภาคของเชื้อเพลิงแข็งที่เผาไหม้ไม่หมดกลับสู่ระบบเพื่อเผาไหม้ซ้ำ งานวิจัยนี้ได้ศึกษาประสิทธิภาพของไซโคลน 3 แบบ คือ ไซโคลนแบบทั่วไปกับไซโคลนสี่เหลี่ยม 2 แบบ โดยก่อนการสร้างไซโคลนสี่เหลี่ยม ได้ศึกษาประสิทธิภาพของไซโคลนโดยวิธีพลวัติของไหลเชิงการคำนวณ (CFD) และศึกษากับแบบจำลองฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียน ที่มีความสูง 6.0 เมตร ไซโคลนที่ศึกษามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.16 เมตร อัตราการป้อนอากาศปฐมภูมิที่แตกต่างกัน คือ 175 200 และ 230 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที อนุภาคที่ใช้ศึกษาคือ ทราย และของผสมระหว่างทรายกับถ่านหิน ซึ่งมีขนาดและความหนาแน่นของอนุภาคแตกต่างกัน ผลการทดลองเมื่อศึกษาประสิทธิภาพโดยวิธีพลวัติของไหลเชิงการคำนวณ ที่ภาวะการทดลองเดียวกันพบว่า ประสิทธิภาพของไซโคลนสี่เหลี่ยมมีค่าใกล้เคียงกับไซโคลนแบบทั่วไปคือ 99% ที่ภาวะการทดลองเดียวกัน คือความเร็วอากาศขาเข้าอยู่ในช่วง 10.9 ถึง 15.0 เมตรต่อวินาที ความดันลดอยู่ในช่วง 68.6 ถึง 147.0 ปาสคัล จากนั้นจึงได้สร้างไซโคลนสี่เหลี่ยมเพื่อนำไปทดลองจริงกับแบบจำลองฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียน ผลที่ได้พบว่าที่อัตราการป้อนอากาศปฐมภูมิเพิ่มขึ้น ความดันลดตกคร่อมไซโคลนจะมีค่าเพิ่มสูงขึ้น โดยไซโคลนสี่เหลี่ยมจะมีความดันลดตกคร่อมไซโคลนที่ต่ำกว่าไซโคลนแบบทั่วไปประมาณ 20 ถึง 50 ปาสคัล แต่ประสิทธิภาพของไซโคลนสี่เหลี่ยมที่ได้จากการทดลองนั้น กลับให้ค่าประสิทธิภาพการแยกที่ต่ำกว่าไซโคลนแบบทั่วไป ซึ่งเมื่อศึกษาด้วยวิธีพลวัติของไหลเชิงการคำนวณ โดยใช้ภาวะจริงที่ได้จากการทดลองของไซโคลนแต่ละแบบ ผลการทดลองที่ได้พบว่า ไซโคลนสี่เหลี่ยมให้ผลของประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าไซโคลนแบบทั่วไป สอดคล้องกับผลการทดลอง นอกจากนี้ยังพบว่า ขนาดของทางออกของแข็งของไซโคลนสี่เหลี่ยมนั้น ส่งผลต่อประสิทธิภาพการแยกที่ลดลงของไซโคลนอีกด้วย