การศึกษาคุณลักษณะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงชีวมวลบดละเอียดผสมถ่านหินผงด้วยแบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ

ถ่านหินเป็นหนึ่งในเชื้อเพลิงที่มีราคาถูกแต่มีการปลดปล่อยมลพิษสูงกว่าเชื้อเพลิงเหลวและเชื้อเพลิงแก๊ส เนื่องจากประเทศไทยมีวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรเป็นจำนวนมากหากนำมาเผาไหม้ร่วมกับถ่านหินในรูปเชื้อเพลิงชีวมวลที่มีการบดละเอียดจะช่วยลดมลพิษและอนุภาคคาร์บอนที่ยังไม่เผาไหม้ลงได้ การวิจัยนี้เป็นการศึกษาพฤติกรรมการเผาไหม้เชื้อเพลิงบดละเอียดของถ่านหินผสมชีวมวล (Co-firing) ที่ปริมาณความร้อน 320 กิโลวัตต์ และปริมาณอากาศส่วนเกินร้อยละ 20 ในเตาเผาเชื้อเพลิงชีวมวลบดละเอียดแบบมีห้องเผาไหม้ล่วงหน้า (Pre-combustion chamber) ขนาดกึ่งอุตสาหกรรมด้วยพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (Computational Fluid Dynamics, CFD โดยขอบเขตของงานวิจัยจะมุ่งเน้นไปที่การศึกษาเชิงตัวเลขของแบบจำลอง 2 มิติ ที่มีความสมมาตรรอบแกนภายใต้สมมติฐานของสมการการไหลนาเวียร์-สโตกส์โดยเฉลี่ยของเรย์โนลด์ (RANS) โดยใช้โปรแกรม ANSYS Fluent 2020 R1 สัดส่วนของชีวมวลที่ผสมกับถ่านหินด้วยอัตราส่วนทางความร้อนที่แตกต่างกัน 5 สัดส่วน ที่ร้อยละ 0, 25, 50, 75 และ 100 และตัวแปร 4 ตัวแปรที่ส่งผล ต่อคุณลักษณะการเผาไหม้ ได้แก่ เลขอากาศหมุนวน, ขนาดอนุภาคเชื้อเพลิง, สัดส่วนมวลของ สารระเหยและสัดส่วนมวลของคาร์บอนคงตัวในเชื้อเพลิงจะถูกนำมาพิจารณา วัตถุประสงค์ของงานวิจัยคือ การศึกษาการกระจายตัวของอุณหภูมิ, ปริมาณความร้อนจากการเผาไหม้, สัดส่วนมวลของแต่ละองค์ประกอบของเชื้อเพลิง, แก๊สไอเสีย ได้แก่ NO_X, SO₂, CO, CO₂ และ O₂ และคาร์บอนที่เผาไหม้ไม่หมดจากกระบวนการเผาไหม้ การศึกษานี้คาดหวังว่าจะแสดงให้เห็นถึงผลกระทบด้านการเผาไหม้และมลพิษของการผสมชีวมวลร่วมกับถ่านหินผงบดละเอียดเข้าด้วยกันว่าสามารถลดมลพิษจากการเผาไหม้ลงได้มากน้อยเพียงใด แล้วประสิทธิภาพการเผาไหม้จะเพิ่มขึ้นหรือลดลงจากการผสมเชื้อเพลิงสองชนิดนี้เข้าด้วยกัน ผลที่คาดว่าจะได้จากการศึกษานี้สามารถนาไปใช้ประโยชน์ต่อการออกแบบเตาเผาชีวมวลและถ่านหินบดละเอียดได้ในอนาคต