แบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณของการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และการคืนสภาพตัวดูดซับในฟลูอิไดซ์เบด

Abstract

ในปัจจุบัน ภาวะโลกร้อนได้สร้างผลกระทบต่อโลกในหลายๆ ด้าน ทั้งนี้มีสาเหตุหลักมาจากการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศในปริมาณมาก ซึ่งแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นหนึ่งในแก๊สเรือนกระจก โดยถ้ามีแก๊สชนิดนี้ในชั้นบรรยากาศมากจะส่งผลให้โลกมีอุณหภูมิเฉลี่ยเพิ่มสูงขึ้น ดังนั้น การควบคุมปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนออกสู่บรรยากาศจึงถือเป็นเรื่องสำคัญที่ควรจะต้องถูกพิจารณา สำหรับการศึกษางานวิจัยนี้จะสนใจในส่วนของเทคโนโลยีถ่านหินสะอาดหลังการเผาไหม้ โดยจะศึกษาในส่วนของการควบคุมปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนออกสู่บรรยากาศด้วยเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียน งานวิจัยนี้มีแนวคิดที่จะพัฒนาแบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณเพื่ออธิบายรูปแบบการไหลของกระบวนการในท่อไรเซอร์และท่อดาวเนอร์โดยจะทำการหาแบบจำลองและปฏิกิริยาเคมีที่เหมาะสมโดยเปรียบเทียบความถูกต้องกับผลการทดลองจริงจากงานวิจัยต่างๆ ศึกษาปัจจัยดำเนินการต่างๆ ที่มีผลต่อการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และการคืนสภาพตัวดูดซับด้วยระเบียบวิธีการทดลอง Central Composite Design ผลจากการศึกษาพบว่า ในท่อไรเซอร์ขนาดเซลล์คำนวณที่เหมาะสม คือ 10,000 เซลล์ และในท่อดาวเนอร์ขนาดเซลล์คำนวณที่เหมาะสมคือ 8,000 เซลล์ และปฏิกิริยาเคมีแบบ Equilibrium ให้ผลการจำลองใกล้เคียงกับการทดลองจริงมากที่สุด และผลของตัวแปรดำเนินการที่มีผลต่อร้อยละการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในท่อไรเซอร์อย่างมีนัยสำคัญ คือ ฟลักซ์ของแข็งป้อนเข้า และอุณหภูมิระบบ เนื่องจากค่า p-value ที่ได้จากการวิเคราะห์ความแปรปรวนมีค่าน้อยกว่า 0.05 โดยฟลักซ์ของแข็งป้อนเข้าให้ผลเชิงบวก คือ เมื่อฟลักซ์ของแข็งป้อนเข้าสูงขึ้น ส่งผลให้ร้อยละการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้น แต่อุณหภูมิระบบให้ผลเชิงลบ คือ เมื่ออุณหภูมิระบบสูงขึ้น ส่งผลให้ร้อยละการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำลง ส่วนผลของตัวแปรดำเนินการที่มีผลต่อสัดส่วนโดยมวลคาร์บอนไดออกไซด์ที่บริเวณทางออกของท่อดาวเนอร์ด้วยอุณหภูมิ คือ ความเร็วแก๊สป้อนเข้า และอุณหภูมิระบบ โดยความเร็วแก๊สป้อนเข้าให้ผลเชิงลบ และอุณหภูมิระบบให้ผลเชิงบวก ส่วนผลของตัวแปรดำเนินการที่มีผลต่อสัดส่วนโดยมวลคาร์บอนไดออกไซด์ที่บริเวณทางออกของท่อดาวเนอร์ด้วยความดัน คือ ความเร็วแก๊สป้อนเข้า และความดันระบบ โดยทั้งความดัน และความเร็วแก๊สป้อนเข้าให้ผลเชิงลบ