【摘要】：隨著煤炭、石油等資源的日益枯竭,生物質能作為唯一的可再生碳源被廣泛應用到生活的各個方面,但生物質燃燒產生的NOx數量已不可忽略,其高效轉換和潔凈利用已受到廣泛關注。生物質成型燃料由農林廢棄物經過粉碎、烘干、混合、擠壓而形成,具有體積小、運輸方便、燃燒穩(wěn)定高效的特點,正得到廣泛運用,對生物質成型燃料的燃燒特性研究有實際意義。目前,由于對生物質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,結合生物質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)生物質成型燃料進行燃料特性分析以及不同升溫速率下的熱重分析實驗。結果表明,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,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偏移,最大失重速率升高,可燃特性指數、燃燒特性指數和燃盡特性指數都隨之升高。熱解燃燒階段反應級數較大,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,結合燃料特性數據,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,再導入FLUENT中作為空間燃燒模擬的入口邊界條件進行模擬,完成對生物質層燃爐燃燒的數值模擬研究。結果表明,可以采取分段布風的方法提高生物質燃燒效率,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行優(yōu)化計算,得到適合生物質成型燃料燃燒的層燃爐爐拱結構。使用CHEMKIN軟件包模擬生物質熱解氣和焦炭的燃燒過程,基于反應動力學模型GRI-Mech3.0,通過ROP反應速率分析簡化得到了揮發(fā)分氮和焦炭氮向NOx轉化的反應機理,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,生物質燃料氮轉移過程與煤燃料氮轉移過程的中間反應大不相同。結合烴和焦炭對NO和N2O的異相還原反應建立了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。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK6

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本文編號：2644495