發(fā)布時間：2017-12-09 13:14

  本文關(guān)鍵詞：生物質(zhì)鍋爐內(nèi)燃燒與轟燃特性研究

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【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,人們對能源的需求逐年增加,傳統(tǒng)的化石能源面臨著嚴峻的資源枯竭、環(huán)境污染等問題。生物質(zhì)能作為一種可再生、低污染、產(chǎn)量大的能源,逐漸受到人們的重視,并且正得到廣泛運用,因此,對生物質(zhì)能利用的研究顯得非常有意義。目前,由于對生物質(zhì)特性及生物質(zhì)能利用設(shè)備的研究不夠,在生物質(zhì)能利用過程中如沿用傳統(tǒng)燃煤技術(shù),會造成效率較低或是轟燃等問題。因此,結(jié)合生物質(zhì)本身的特性,研究其燃燒過程規(guī)律,以及探究其轟燃現(xiàn)象機理極其重要。采用元素分析、工業(yè)分析、熱值分析及熱重分析等手段研究南方地區(qū)5種典型生物質(zhì)燃料的特性。結(jié)果表明此5種生物質(zhì)燃料中C、N、S元素平均為46.82%、0.42%、0.124%,明顯低于對比煤種相應(yīng)元素的含量,且揮發(fā)分含量較高、固定碳含量少,熱值普遍低于對比煤。生物質(zhì)燃燒主要可分為三個階段,分別是水分析出段、揮發(fā)分析出燃燒段以及固定碳燃燒段,動力學分析結(jié)果顯示生物質(zhì)1燃燒反應(yīng)活化能為110 k J/mol,低于對比煤種的176 k J/mol,利用切線法分析著火點,生物質(zhì)1的著火點溫度為540 K,煤為710 K,表明生物質(zhì)比煤更易燃燒。熱重實驗中,氣氛中氧氣比例越高,生物質(zhì)燃料與氧氣反應(yīng)更快、更完全;升溫速率越大時,揮發(fā)分逸出的速率越大;比較熱重實驗條件下原料、40目、80目3種粒徑大小對燃燒的影響,發(fā)現(xiàn)差別不大。利用FLIC及Fluent軟件對廣東地區(qū)某生物質(zhì)層燃鍋爐進行數(shù)值模擬研究,獲得燃料固相溫度沿床長分布、爐膛空間煙氣溫度分布以及煙氣主要成分變化規(guī)律。該生物質(zhì)層燃鍋爐燃燒主要分三個階段:水分析出段(0-0.5 m)、揮發(fā)分逸出燃燒段(0.3-1.7 m)及固定碳燃燒段(0.6-2.2 m)。對比熱重分析與數(shù)值模擬的失重曲線,發(fā)現(xiàn)變化趨勢相同,但兩者依然存在區(qū)別。Fluent計算獲得氣相的燃燒參數(shù),包括氣相溫度分布、爐膛空間煙氣流速、煙氣中各種組分的濃度分布以及速度矢量圖等,可觀察到床層上方的爐膛空間存在著燃燒反應(yīng),反應(yīng)物為揮發(fā)分中的可燃性成分,生成物為CO2及H2O。結(jié)合生物質(zhì)燃料特性,應(yīng)用突變理論研究生物質(zhì)鍋爐發(fā)生轟燃現(xiàn)象的區(qū)域。通過建立能量守恒方程和勢函數(shù),從勢函數(shù)及微商曲線求得轟燃臨界點的熱煙氣層溫度為686.71℃,與實際情況及前人所做研究較為接近,說明可采用燕尾突變理論描述該生物質(zhì)鍋爐轟燃機理。進而提高空氣初始溫度或增加爐排面積到3.36 m2以上,發(fā)現(xiàn)轟燃煙溫升高,表面燃料蒸發(fā)熱增加及換熱面積的增加將降低轟燃煙溫。以上研究,將為南方地區(qū)生物質(zhì)鍋爐內(nèi)高效安全燃燒提供一定的理論依據(jù)。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK229;TK6

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本文編號：1270513