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Final Engineer Internship

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by

Antoine Sevillano

on 24 January 2014

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Transcript of Final Engineer Internship

Final Engineer Internship
Sommaire
Résultats et discussion
Modélisation du cas étudié
SINTEF Energy Research
Numerical investigation of oxy-fuel flame in a conventional CEN boiler burning refinery gas
Antoine Sevillano
Résultats et discussion
Conclusion
Modélisation du cas étudié
Présentation du projet
L'institut de recherche SINTEF
SINTEF en chiffres
> 2100 employés provenant de 68 pays différents
> 1500 employés à Trondheim et 420 à Oslo
Trondheim
> D'autres bureaux à Bergen, Ålesund, Houston Teas, Rio de Janeiro, Chili, Danemark
> Plus de 7000 projets de recherches chaque année pour 2300 clients
> Environ 60 clients internationaux
Division de SINTEF en départements
SINTEF Energy Research
Situé sur le campus Gløshaugen de NTNU
Domaines d'expertise du département
Présentation du projet
Description du projet
Numerical investigation of oxy-fuel flame in a
conventional CEN boiler burning refinery gas
CCS
Carbon Capture and Storage
Alexis Sevault
PhD, Research Scientist
SINTEF Energy Research
alexis.sevault@sintef.no
Ivar Ståle Ertesvåg
Professor at NTNU
Departement of Energy and Process Engineering
ivar.s.ertesvag@ntnu.no
> SINTEF ICT
> MARINTEK
> SINTEF Energy Research
> SINTEF Petroleum Research
> SINTEF Building and Infrastructure
> SINTEF Fisheries and Aquaculture
> SINTEF Material and Chemistry
> SINTEF Technology and Society
> Combustion
> Gas technology
> Energy system analysis
> Cable Technology
> CO2-technology in refrigeration and heat pumping
> Electric supply system planning, operation and maintenance
> BIGCCS Project
Réduire les émissions de gaz à effets de serre des centrales par la capture, le transport et le stockage du CO2
> Peut-on utiliser les brûleurs industriels dans des conditions oxyfuel ?
> Approche CFD - Logiciel ANSYS Fluent 14.0.0
> Préparer un modèle numérique pour comparer aux données exprérimentales
Superviseurs
Carbon Capture and Storage
Stockage du CO2
Transport du CO2
Capture du CO2
Trois technologies de capture de CO2
Pre-combustion
Combustion oxyfuel
Post-combustion
Energie
d'activation
Combustible
Comburant
Combustion méthane-air
: CH4 + 2 (O2 + 3,76 N2) --> CO2 + 2 H2O + 7,52 N2
Combustion méthane-oxygène
: CH4 + 2 O2 --> CO2 + 2 H2O
Technologie oxyfuel
Caractéristiques de la combustion oxyfuel
> Température de flamme
> Longueur de flamme
> Radiation thermique
> Polluants (CO, NOx)
Oxyfuel : avantages
> Large gamme de flammes en variant la quantité d'oxygène

> Adaptation sur des brûleurs existants

> Volume de gaz d'échappement réduit comparé à une combustion à l'air

> Potentiel important pour la réduction d'émission de polluants

> Possibilité d'atteindre une haute purité en CO2 pour capture
Oxyfuel : limitations
Air Separation Unit (ASU)
Hautement exigeant en énergie

Représente la moitié de la consommation d'énergie dans la chaîne de capture du CO2

La consommation d'énergie de l'ASU augmente exponentiellement avec le niveau de purité de O2 exigé en sortie
Equipement laboratoire
Brûleur avec plaque
Vue extérieure et intérieure
Choix de modélisation
Modèles utilisés
Conditions aux limites
Etude 2D axisymmétrique
Paramètres de maillage
> 400 000 cellules (quads)
> Aspect ratio moyen : 1,01
> Qualité orthogonal moyenne : 0,9981
> Skewness : 2,26e-02
> Partitions du domaine
> Energie
> Combustion non-prémélangée
> Turbulence : Modèle k-epsilon
> Radiation : Discrete ordinates
Espèces

CH4
C3H8
H2
N2
O2
CO2
Fuel

0,42
0,25
0,25
0,08
0
0
Oxidant

0
0
0
0
0,27/0,30/0,34
0,73/0,70/0,66
Compostion du gaz de rafinerie
> Temperature murs : 450 K et 900 K mur sortie
> Temperature des gaz en entrée : 300 K
> Débit des gaz entrants
>Combustion fuel-lean
Champ de vitesse
Vitesse axiale
Composante de swirl
Température
Fraction molaire de CO
Fraction molaire de OH
Profils de radiations
Comparaison Phi
Composante radiale
Fraction de mélange
27% de O2
dans l'oxydant
30% de O2
dans l'oxydant
34% de O2
dans l'oxydant
Cas à l'air
27% de O2
dans l'oxydant
30% de O2
dans l'oxydant
34% de O2
dans l'oxydant
27% de O2
dans l'oxydant
30% de O2
dans l'oxydant
34% de O2
dans l'oxydant
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