【摘要】： 世界面臨著能源供應(yīng)緊張和生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力,生物質(zhì)能作為一種可再生的清潔能源,逐漸受到重視,并發(fā)揮著越來越重要的作用。玉米是我國三大農(nóng)作物之一,種植范圍廣,秸稈資源豐富,開展對玉米秸稈的燃燒特性研究,為直燃發(fā)電技術(shù)奠定基礎(chǔ),對提高能源利用效率,改善生態(tài)環(huán)境和能源結(jié)構(gòu),具有十分重要的現(xiàn)實意義。 本文在自建固定床熱態(tài)試驗臺上,對玉米秸稈的層狀燃燒特性做了初步研究和探討。試驗中將玉米秸稈按部位進行分類:玉米光稈,柱狀光稈皮,片狀光稈皮,玉米葉和玉米苞葉。通過測量床層內(nèi)溫度、氣氛(O2、CO2、CO、H2和NO)濃度、床重隨時間的變化,研究一次風空氣截面流率對試驗樣品燃燒特性及NO生成特性的影響。 首先研究了空氣截面流率對玉米光稈層狀燃燒特性的影響。針對空氣截面流率Gm=0.029kg/m2·s的典型工況,對床層內(nèi)溫度變化、物料質(zhì)量變化、反應(yīng)區(qū)氣體濃度變化作了具體分析;并將不同空氣截面流率下玉米光稈的試驗工況做橫向比較分析,研究了空氣截面流率對玉米光稈質(zhì)量、燃燒速率、未燃盡碳比重、燃燒鋒面?zhèn)鞑ニ俾屎蚇O生成的影響規(guī)律。 接著研究了玉米秸稈不同部位燃燒特性。對玉米光稈、柱狀光稈皮和片狀光稈皮在相同空氣截面流率下的三個燃燒工況進行了試驗研究和分析;分別對樣品f(葉和苞葉)和樣品g(光稈、葉和苞葉)在不同空氣截面流率下的燃燒工況進行了分析;對光稈、樣品f和樣品g在空氣截面流率0.018~0.034kg/m2·s的范圍內(nèi)的燃燒特性進行了對比分析。 通過本文的研究,得到了不同一次風空氣截面流率下玉米秸稈的燃燒特性。研究成果對實際層燃爐的設(shè)計和優(yōu)化具有重要作用,為進一步研究奠定了基礎(chǔ)。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TK6
【圖文】：

圖 2-3 五種試驗樣品表 2-2 試驗樣品與代碼對應(yīng)表名稱 光稈 葉 苞葉 柱狀光稈皮 片狀光稈皮 葉和苞葉混合光稈、葉和苞葉混合物代碼 a b c d e f g玉米秸稈樣品的特性見表 2-3。玉米光稈、玉米苞葉、玉米光稈皮三種樣品的水分、揮發(fā)分、灰分、碳、氫差異在 1%之內(nèi)，固定碳、氧在 2%之內(nèi)；玉米葉同其它 3 種樣品差異較大；玉米光稈皮的氮、硫含量低。表 2-3 玉米秸稈的元素分析和工業(yè)分析樣品 玉米光稈 玉米葉 玉米苞葉 玉米光稈皮 樣品 f 樣品 gMar10.5 11 11 10 11.00 10.77Var73.09 68.63 73.14 73.21 71.00 71.99FCar13.45 13.38 13.13 14.35 13.25 13.34工業(yè)分析（%）Aar2.96 6.99 2.73 2.44 4.75 3.90Car43.13 40.41 43.13 43.24 41.84 42.45Har5.11 4.65 4.99 5.11 4.83 4.96Oar37.72 36.18 39.26 38.77 37.80 37.77Nar0.52 0.72 0.53 0.41 0.62 0.57元素分析（%）Sar0.06 0.05 0.06 0.03 0.06 0.06Qnet,ar，MJ/kg 15.70 14.79 14.68 15.74 14.7315.19

- 34-圖 4-6 樣品 f 燃燒后灰樣圖片圖 4-8 為不同空氣截面流率對樣品 f 燃燒速率的影響。空氣截面流率為0.018～0.034kg/m2·s 范圍內(nèi)，樣品 f 的燃燒速率隨著空氣截面流率的增大呈直線上升，燃燒速率增加了近 1 倍，可見空氣截面流率對樣品 f 影響很大。這主要是因為物料堆積密度小，空隙率大，在這個空氣截面流率范圍內(nèi)，燃燒處于化學動力反應(yīng)區(qū)，隨著空氣截面流率的增加，空氣的湍流度增大，與物料燃燒鋒面物料混合充分，使物料燃燒速率加快。圖 4-9 為空氣截面流率分別對未燃盡碳比重和燃燒鋒面?zhèn)鞑ニ俾实挠绊懸?guī)律。從圖中可以看出樣品 f 燃燒鋒面?zhèn)鞑ニ俾孰S空氣截面流率的增大而減小，這與光稈的燃燒傳播速率不同。光稈的堆積密度為 70kg/m3，而樣品 f為 18kg/m3，光稈的堆積密度是樣品 f 的 3.9 倍，造成了空氣自下而上穿過樣品的 f 的的阻力小于光稈，而對燃燒鋒面向下傳播的阻力增強，致使樣品f 燃燒鋒面?zhèn)鞑ニ俾孰S空氣截面流率增大而減小。

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