【摘要】：化石燃料燃燒所導(dǎo)致的的溫室效應(yīng)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(rèn)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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),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(shí)現(xiàn)CO_2“負(fù)”排放。一些研究者對(duì)生物質(zhì)在空氣和O_2/CO_2氣氛下著火/燃燒特性進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。本文使用實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)木屑在O_2/CO_2氣氛下的著火特性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)在自主搭建的滴管爐中進(jìn)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(duì)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(dāng)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(jī)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(luò)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(fù)連續(xù)。在數(shù)值模擬研究中,使用fluent 15.0加載詳細(xì)的著火機(jī)理預(yù)測(cè)木屑顆粒在不同O_2濃度下的著火距離和著火機(jī)理。研究表明,數(shù)值模擬預(yù)測(cè)得到的著火距離與實(shí)驗(yàn)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(shí)為非均相著火,O_2濃度大于50%時(shí)為聯(lián)合著火,與實(shí)驗(yàn)的觀測(cè)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(jī)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(gè)時(shí)刻,生物質(zhì)燃燒速率會(huì)超過生物質(zhì)脫揮發(fā)分速率,即會(huì)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(dǎo),焦的燃燒引發(fā)揮發(fā)分與生物質(zhì)自身的著火。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK16
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 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(jìn)程中，人們對(duì)美好生活需求日益提高，使得對(duì)能源的需求不斷增長(zhǎng)。圖 1-1 為 1992 年至 2017 年，25 年內(nèi)球一次性能源消費(fèi)量的趨勢(shì)圖。由圖 1-1 中可以推測(cè)，在未來的 20 年內(nèi)，人類對(duì)能的消費(fèi)將保持較快增長(zhǎng)，其中煤、石油和天然氣等化石能源在能源消費(fèi)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(gè)國(guó)家利用生物質(zhì)能發(fā)電，美國(guó)是世界領(lǐng)先的生物質(zhì)產(chǎn)量的 26%。繼美國(guó)、德國(guó)(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(jī)的一種方式[7-9]。這是，它只需要適當(dāng)改造現(xiàn)有電站基礎(chǔ)設(shè)施�；烀悍鄣目諝馊紵呀�(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(jì)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(fù)排放”技術(shù)。近些了包括中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家的研究者的廣泛關(guān)注，從文獻(xiàn)發(fā)表在成為富氧燃燒研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。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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1 ;國(guó)際流化床富氧燃燒會(huì)議[J];國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài);2015年06期

2 孫煜;王站;;萊鋼130t/h全燃煤氣鍋爐富氧燃燒的可行性分析[J];萊鋼科技;2011年01期

3 杜奎林;;淺析富氧燃燒在冶金行業(yè)的應(yīng)用[J];冶金與材料;2018年06期

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

5 于波;王同建;;鍋爐富氧燃燒及煙氣分離利用一種排煙零排放發(fā)電供汽供暖系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J];資源節(jié)約與環(huán)保;2017年08期

6 ;富氧燃燒[J];冶金能源;2013年06期

7 張郁;翟強(qiáng);;燃?xì)忮仩t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(guó)英;富氧燃燒

本文編號(hào)：2723138