【摘要】：隨著煤炭、石油等資源的日益枯竭,生物質(zhì)能作為唯一的可再生碳源被廣泛應(yīng)用到生活的各個方面,但生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的NOx數(shù)量已不可忽略,其高效轉(zhuǎn)換和潔凈利用已受到廣泛關(guān)注。生物質(zhì)成型燃料由農(nóng)林廢棄物經(jīng)過粉碎、烘干、混合、擠壓而形成,具有體積小、運(yùn)輸方便、燃燒穩(wěn)定高效的特點,正得到廣泛運(yùn)用,對生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性研究有實際意義。目前,由于對生物質(zhì)成型燃料的特性以及NOx排放特性的研究不夠,在燃料利用過程中普遍沿用燃煤技術(shù)以及不重視NOx排放,造成燃料利用效率低以及環(huán)境污染的問題。因此,結(jié)合生物質(zhì)成型燃料的自身特性,研究其燃燒特性和NOx排放特性非常重要。對廣東地區(qū)生物質(zhì)成型燃料進(jìn)行燃料特性分析以及不同升溫速率下的熱重分析實驗。結(jié)果表明,熱重實驗中成型燃料比較明顯的失重都發(fā)生在450 K到850 K范圍內(nèi),且主要發(fā)生在熱解燃燒階段(500~650 K)。隨著升溫速率的提高,最大失重速率點向高溫一側(cè)偏移,最大失重速率升高,可燃特性指數(shù)、燃燒特性指數(shù)和燃盡特性指數(shù)都隨之升高。熱解燃燒階段反應(yīng)級數(shù)較大,焦炭燃燒階段較小。熱解燃燒階段活化能低于焦炭燃燒階段,但隨升溫速率變化不明顯,分別為88.32~103.80 kJ/mol和101.31~123.72 kJ/mol。針對移動爐排層燃爐,結(jié)合燃料特性數(shù)據(jù),通過有限體積法對床層燃料燃燒建模得到離開床層頂部的氣相參數(shù),再導(dǎo)入FLUENT中作為空間燃燒模擬的入口邊界條件進(jìn)行模擬,完成對生物質(zhì)層燃爐燃燒的數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明,可以采取分段布風(fēng)的方法提高生物質(zhì)燃燒效率,降低煙氣熱損失。Fluent計算表明爐膛空間揮發(fā)分可燃質(zhì)的燃燒形成了溫度在1000 K以上的高溫區(qū)域,通過改變爐拱的長度與高度重新建模進(jìn)行優(yōu)化計算,得到適合生物質(zhì)成型燃料燃燒的層燃爐爐拱結(jié)構(gòu)。使用CHEMKIN軟件包模擬生物質(zhì)熱解氣和焦炭的燃燒過程,基于反應(yīng)動力學(xué)模型GRI-Mech3.0,通過ROP反應(yīng)速率分析簡化得到了揮發(fā)分氮和焦炭氮向NOx轉(zhuǎn)化的反應(yīng)機(jī)理,不同于前人使用的De Soete模型中的焦炭氮生成NOx模型,模型中焦炭N也以HCN和NH3的形式析出,生物質(zhì)燃料氮轉(zhuǎn)移過程與煤燃料氮轉(zhuǎn)移過程的中間反應(yīng)大不相同。結(jié)合烴和焦炭對NO和N2O的異相還原反應(yīng)建立了NOx的生成與分解模型,該模型在精確描述燃燒特性的同時,可以節(jié)省計算耗時。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK6

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本文編號：2644495