【摘要】：化石燃料燃燒所導致的的溫室效應已成為人類亟待解決的關(guān)鍵問題之一。由于CO_2是主要的溫室氣體,作為碳捕捉與封存(Carbon Capture and Storage)技術(shù)之一的富氧燃燒(oxy-combustion)被認為是極具有前景的控制燃煤電站CO_2排放的技術(shù)。另一方面,生物質(zhì)能源具有可再生、清潔、來源豐富和價格低廉等優(yōu)點,正受到研究者廣泛關(guān)注。由于生物質(zhì)的光合作用是吸收CO_2釋放O_2,因此oxy-biomass燃燒可以實現(xiàn)CO_2“負”排放。一些研究者對生物質(zhì)在空氣和O_2/CO_2氣氛下著火/燃燒特性進行了大量的實驗研究。本文使用實驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對木屑在O_2/CO_2氣氛下的著火特性進行了研究。實驗在自主搭建的滴管爐中進行,使用高速攝像儀來記錄木屑在不同O_2濃度下的著火過程。通過數(shù)字圖像處理技術(shù)對著火圖像分析,結(jié)果表明,oxy-fuel氣氛下木屑顆粒的著火距離隨著O_2濃度的增加而減小,當O_2濃度超過50%后著火距離幾乎保持不變,這是由于O_2濃度超過50%后著火機理由之前的均相著火轉(zhuǎn)變?yōu)槁?lián)合著火。均相著火中,存在帽形火焰與包絡型火焰兩種火焰結(jié)構(gòu)。非均相著火火焰灰度PDF分布在著火初期存在不連續(xù),焦引燃揮發(fā)分后PDF分布重新恢復連續(xù)。在數(shù)值模擬研究中,使用fluent 15.0加載詳細的著火機理預測木屑顆粒在不同O_2濃度下的著火距離和著火機理。研究表明,數(shù)值模擬預測得到的著火距離與實驗值吻合良好。木屑在O_2濃度低于50%為均相著火,O_2濃度等于50%時為非均相著火,O_2濃度大于50%時為聯(lián)合著火,與實驗的觀測結(jié)果一致。木屑富氧燃燒中非均相著火/聯(lián)合著火的著火距離與O_2濃度關(guān)系不明顯。O_2濃度增大著火機理由均相著火變?yōu)槁?lián)合著火的原因是揮發(fā)分燃燒速率的降低和生物質(zhì)燃燒速率的增加。在均相著火過程中,著火發(fā)生后的某個時刻,生物質(zhì)燃燒速率會超過生物質(zhì)脫揮發(fā)分速率,即會發(fā)生生物質(zhì)自身燃燒的過程,沒有出現(xiàn)揮發(fā)分燃燒與木屑焦著火之間的空檔期;在非均相著火中,著火過程初期是由焦燃燒占主導,焦的燃燒引發(fā)揮發(fā)分與生物質(zhì)自身的著火。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK16
【圖文】：

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文1 緒論.1 研究背景及意義能源和環(huán)境是人類發(fā)展的兩大主題。在工業(yè)化和現(xiàn)代化進程中，人們對美好生活需求日益提高，使得對能源的需求不斷增長。圖 1-1 為 1992 年至 2017 年，25 年內(nèi)球一次性能源消費量的趨勢圖。由圖 1-1 中可以推測，在未來的 20 年內(nèi)，人類對能的消費將保持較快增長，其中煤、石油和天然氣等化石能源在能源消費結(jié)構(gòu)中仍將據(jù)較大的比重。

圖 1-2 世界生物質(zhì)能利用情況[6]上共有 62 個國家利用生物質(zhì)能發(fā)電，美國是世界領(lǐng)先的生物質(zhì)產(chǎn)量的 26%。繼美國、德國(15%)之后，巴西和日本(均占 7%目前利用生物質(zhì)的主要方式是與煤粉摻混燃燒發(fā)電，與傳統(tǒng)的摻混煤粉燃燒發(fā)電已經(jīng)成為解決電力危機的一種方式[7-9]。這是，它只需要適當改造現(xiàn)有電站基礎(chǔ)設(shè)施。混煤粉的空氣燃燒已經(jīng)有二十多年的研究歷史[5]。但在 O2/CO粉的燃燒特性可能與空氣氣氛下有極大不同。最近 Glady的關(guān)于生物質(zhì)摻混煤粉的富氧燃燒的技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)境的研究富氧燃燒是一種很有前景的大規(guī)模 CO2“負排放”技術(shù)。近些了包括中國在內(nèi)的許多國家的研究者的廣泛關(guān)注，從文獻發(fā)表在成為富氧燃燒研究的一個新熱點。關(guān)生物質(zhì)摻混煤粉在富氧燃燒中的著火特性的研究，不同研究

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4 周德悟;;富氧燃燒的節(jié)能效果和課題[J];能源技術(shù);1987年02期

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7 張郁;翟強;;燃氣鍋爐使用富氧燃燒初探[J];冶金能源;2012年03期

8 黃飛,林向東,尤國英;富氧燃燒

本文編號：2723138