次の記事では、バイオマス燃焼器の熱流体解析、弊社コンサルタントチームの成果を説明します。
弊社コンサルタントチームは、燃焼室と炉の煙道の設計が、地域の規制当局によって発行された環境許可内に定められた滞留時間と温度の要件を満たしていることを確認する目的で、バイオマス燃焼器の熱流体解析を実施しました。本質的に解析は、燃焼器の性能が廃棄物セクターの焼却ガイダンスノートEPR5.01に記載されているBAT設計基準の指標要件を満たしているかどうかを確認することが必要でした。
モデル化された移動式火格子燃焼器（以下に示す）は、未処理の木材と廃材を燃焼させるように設計されています。
BATステージの設計基準では、指定された適格ゾーン内で最低気温850°C、最低滞留時間2秒が必要です。
図１ バイオマス燃焼器モデル図
燃焼器の全容積は、個々の再循環入口を含むCFDモデルでモデル化されます。燃焼器の上部もモデル化しており、黄色で示されている部分にほぼ対応しています。
この特定の要件では、燃焼プロセスを明示的にモデル化する必要はありません。したがって主燃焼の燃焼熱は、主燃焼の領域に近い指定された体積にわたって均一に与えます。追加される熱は、燃焼器内の温度が事前定義された温度を超えて上昇したときに、燃焼器に注入された微粒子のフラッシュ燃焼によって生成されます。これらの粒子状物質を燃焼させることによって生成される熱の量は、実際には一次燃焼器と同様です。これも同様に、追加の熱源を、主要な粒状物質の燃焼箇所を表す適切な領域に与えることによってモデル化します。二次および三次空気入口は、完全燃焼を確実にするために、燃焼器壁を横切る複数の場所で、さまざまな流量および温度で燃焼室に流入します。
装置内の滞留時間は、平均空気年齢の計算によってシミュレートされます。「適格ゾーン」内の滞留時間を評価するために、空気が「適格ゾーン」に入ってからの年齢を表すように計算されています。これは「適格空気齢」と呼ばれます。
予選ゾーンは、火格子の上方、ポイントAからBまで始まります。（下の影付きの領域を参照）
図２ モデル上部拡大図
火床の下の吸気口は、一次空気と再循環空気を燃焼器に供給します。バイオマスバーナーの空気と木片などの顆粒は燃焼器に注入され、入口ですぐに混合するように設計されています。
典型的な結果を以下に示します
図３ 各部位の温度分布と滞留時間分布
CFDの結果は、適格ゾーン全体の最低ガス温度が目標値を満たしているか超えていることを示しています。同様に、結果は、燃焼室の提案された設計の動作試験が、廃棄物セクターガイダンスノートEPR5.01の焼却で推奨されている滞留時間と温度の目標を満たしているか超えるであろうことを確認しました。
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