การจำลองการเผาไหม้ของแอมโมเนียร่วมกับถ่านหินที่มีปริมาณกำมะถันสูง โดยใช้โปรแกรม Aspen Plus

Simulation of the co-firing of ammonia and high-sulphur-content coal using Aspen Plus

Abstract

เพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการเกิดภาวะโลกร้อน (global warming effect) จึงนำแอมโมเนีย (NH3) ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่ปราศจากคาร์บอน มาเผาไหม้ร่วมกับเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ โดยงานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของตัวแปรต่าง ๆ ที่มีต่อการปล่อย CO2 ออกไซด์ของไนโตรเจน (NOx) และออกไซด์ของกำมะถัน (SOx) จากการ เผาไหม้แอมโมเนียร่วมกับถ่านหินที่มีปริมาณกำมะถันสูงด้วยการจำลองกระบวนการเผาไหม้โดยใช้โปรแกรม Aspen Plus V.12.1 จำนวน 360 การทดลอง ตัวแปรที่ทำการศึกษา ได้แก่ อุณหภูมิของการเผาไหม้ (500 ถึง 2,000 oC) สัดส่วนมวลของแอมโมเนียในเชื้อเพลิงผสมระหว่างแอมโมเนียกับถ่านหิน (ร้อยละ 0 ถึง 100) ปริมาณอากาศเกินพอ (ร้อยละ -15 ถึง +15) และปริมาณกำมะถันในถ่านหิน (ร้อยละ 0.5 ถึง 5) ผลการศึกษาพบว่า เมื่อเพิ่มสัดส่วนมวลของแอมโมเนียในเชื้อเพลิงผสมส่งผลให้การปล่อย CO2 ลดลง และเมื่อใช้ปริมาณอากาศเกินพอร้อยละ 15 ทำให้มีการปล่อย CO2 ต่ำที่สุด เมื่อเพิ่มอุณภูมิของการ เผาไหม้และปริมาณอากาศเกินพอ ส่งผลให้การปล่อย NOx เพิ่มขึ้น การเพิ่มสัดส่วนมวลของแอมโมเนียในเชื้อเพลิงผสมไม่ส่งผลต่อการปล่อย NOx เมื่อปริมาณกำมะถันในถ่านหินเพิ่มขึ้น ส่งผลให้มีการปล่อย SOx เพิ่มขึ้น แต่การเพิ่มสัดส่วนมวลของแอมโมเนียในเชื้อเพลิงผสมส่งผลให้การปล่อย SOx ลดลง นอกจากนี้ ยังพบว่า การเพิ่มขึ้นของการปล่อย SOx ส่งผลให้การปล่อย NOx ลดลงเล็กน้อย

In an attempt to lower the emission of carbon dioxide (CO2), one of the most potential greenhouse gases that causes the global warming effect, ammonia (NH3), a carbon-free fuel, is co-fired with another fossil fuel. In the present study, the effects of various variables on the emissions of CO2, oxides of nitrogen (NOx), and oxides of sulphur (SOx) from the co-firing of ammonia and high-sulphur-content coal were investigated using Aspen Plus V.12.1 for 360 test runs. The variables examined in this study included the combustion temperature (500 to 2,000 C), the NH3-coal ratio (0 to 100 wt.%), the percentage of excess air (-15 to +15%), and the percentage of sulphur in coal (0.5 to 5 wt.%). The results revealed that an increase in NH3-coal ratio led to a decrease in CO2 emission. The co-firing with the excess air percentage resulted in the lowest CO2 emission. Increases in combustion temperature and excess air percentage resulted in an increase in the emission of NOx, but an increase in NH3-coal ratio had an insignificant effect on NOx emission. When the percentage of sulphur in coal increased, the emission of SOx also increased. However, the emission of SOx decreased with an increase in NH3-coal ratio. It was also found that an increase in the emission of SOx led to a slight decrease in the emission of NOx.