مدلسازی ریاضی احیای مستقیم اکسیدهای آهن توسط گاز متان

در روش های متداول احیای مستقیم اکسیدهای آهن از گازهای هیدروژن و منوکسیدکربن به عنوان عوامل احیا کننده استفاده می شود. این گازها در رفرمر و از اکسایش جزئی گاز طبیعی در حضور گرما و کاتالیزور تولید می شوند. حال اگر در کوره ی احیا به طور مستقیم از گاز متان به عنوان عامل احیا کننده استفاده شود، این امر موجب حذف رفرمر و هزینه های مربوط به آن گشته که موجب صرفه جویی در هزینه های فرایند احیا می گردد. بدین معنا که متان وارد کوره ی احیا شده و در کوره در معرض تجزیه و تبدیل قرار گیرد و گونه های احیا کننده شامل هیدروژن و منوکسیدکربن را تولید کند. بر این اساس، این پایان نامه به مدلسازی ریاضی احیای مستقیم اکسیدهای آهن توسط گاز متان می پردازد. مدل ریاضی توسعه داده شده، مدلی همدما و ناپایا در مقایس گندله می باشد که با استخراج معادلات حاکم و حل عددی آن ها به دست آمده است. معادلات حاکم شامل معادله ی نرخ تجزیه ی متان، معادلات بقای جرم، معادله ی بقای انرژی و معادله ی نرخ احیا می باشند. حل عددی معادلات حاکم به روش حجم محدود و به صورت کاملاً ضمنی انجام گرفته است. برای اعتبارسنجی مدل از نتایج آزمایش های انجام شده در کارهای قبلی استفاده شده که مطابقت خوبی مشاهده می شود. همچنین به عنوان مرجع دیگری برای اعتبارسنجی مدل، آزمایشی از احیای هماتیت توسط گاز متان به انجام رسیده است. در پایان نیز نتایج مدل و تأثیر برخی از پارامترهای موثر فرایند احیا مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.