【摘要】：生物質(zhì)氣作為一種清潔的新型能源,既可以用于農(nóng)村炊事,也可替代傳統(tǒng)的化石燃料用于鍋爐行業(yè)和工業(yè)行業(yè)。生物質(zhì)氣不僅可以減少化石燃料燃燒造成的全球溫室效應(yīng)和空氣污染,而且還能成為人類生活和發(fā)展的動力需求。當今生物質(zhì)氣化技術(shù)的主要問題是生物質(zhì)燃氣中的焦油含量較高。通過高溫氣化的方式可以有效地解決生物質(zhì)氣化過程的焦油問題�；谝陨纤悸�,本文提出了一種新型的燃燒高溫生物質(zhì)燃氣的燃燒設(shè)備,即直接燃燒通過高溫氣化后得到的低熱值的高溫生物質(zhì)燃氣。該燃燒器的主要特點是:所用的生物質(zhì)燃氣是高溫燃氣,因為本文所燃用的生物質(zhì)燃氣是生物質(zhì)通過高溫氣化得到,采用高溫氣化的原因是可以解決生物質(zhì)氣化過程中的結(jié)焦問題,并且將高溫下的氣化氣直接通入燃燒器與常溫空氣混合燃燒,充分利用了氣化后的熱量;燃氣為有壓燃氣,因生物質(zhì)氣化過程后的低熱值生物質(zhì)燃氣的體積較大,不利于運輸,合理的加壓利于燃氣輸送且節(jié)省輸送管道的材料。通過Aspen Plus軟件模擬生物質(zhì)高溫氣化過程從而得到高溫生物質(zhì)燃氣,然后進行有關(guān)結(jié)構(gòu)計算,確定旋流燃燒器的結(jié)構(gòu)尺寸,借助Fluent軟件對不同進風方式、不同擴流錐角度以及燃燒室長徑比的燃燒器結(jié)構(gòu)進行旋流燃燒器的流動特性模擬,結(jié)果表明,當擴流錐角度從70°逐漸增大到110°時,雙旋流燃燒室內(nèi)形成的中心回流區(qū)尺寸逐漸增大,但從90°增大到110°時,燃燒器的結(jié)構(gòu)尺寸變化較小;當燃燒室的長徑比從1.15增大到1.6時形成的中心回流區(qū)的尺寸線增大后減小,當長徑比為1.3時,燃燒室內(nèi)形成的中心回流區(qū)尺寸最大。根據(jù)燃燒器的流動特性模擬結(jié)果,選擇擴流錐角度為110°,燃燒室長徑比為1.3的雙旋流燃燒器進行高溫生物質(zhì)燃氣的燃燒特性模擬,探究不同過量空氣系數(shù)?以及不同熱負荷條件下燃燒室的溫度以及NO排放的分布規(guī)律,結(jié)果表明:隨著過量空氣系數(shù)?增大,燃燒室內(nèi)的溫度先升高后降低,當過量空氣系數(shù)?為1時,溫度達到最高;NO的排放量隨著過量空氣系數(shù)?的增大先升高后降低,當過量空氣系數(shù)?為1.1時,NO的排放量最大。隨著熱負荷的增大,燃燒室內(nèi)的高溫區(qū)的范圍逐漸增大,NO的排放量逐漸增大。
【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】：2018
【分類號】：TK6
【圖文】：

圖 1-1 雙調(diào)風燃燒器[27]韓秋業(yè)等[28]重點分析了一款燃用低熱值燃氣的雙旋流燃燒器的旋流裝置，并采用 Fluent 軟件探究了該燃燒器的流動特性，通過數(shù)值模擬得出燃燒器的流場形式會因負荷不同產(chǎn)生差距。模擬表明：該燃燒器能夠形成適用于低熱值氣體燃料燃燒的良好的流場，并且可以良好的適應(yīng)熱負荷。魏劍等[29]利用 Fluent 軟件對高爐煤氣旋流燃燒器的流動情況進行有關(guān)研究分析。分析了不同熱負荷下燃燒器內(nèi)的流場和溫度場分布，并討論了影響燃燒器流場的因素，得到結(jié)果：隨著熱負荷增大，湍流強度增強，低溫區(qū)的面積減小，回流區(qū)面積也增大，有利于低熱值高爐煤氣的著火和穩(wěn)定燃燒。并且證實了不同負荷的條件下二次風與高爐煤氣都可以在既定的環(huán)形通道中產(chǎn)生螺旋運動，并在離心力的作用下可以在燃燒器的出口處形成環(huán)狀氣流的理論；并將所得的計算結(jié)果通過實驗數(shù)據(jù)進行驗證。唐強等[30]針對生物質(zhì)熱值低的特性，設(shè)計了一臺雙旋流燃燒器，研究了不同過量空氣系數(shù)、不同的配風比例及燃氣組成對燃燒器的燃燒特性的影響。通過數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方法得到燃燒室的中心回流區(qū)有利于卷席更多的高溫煙氣

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文氣化的速度很快，反應(yīng)能達到理想的化學平衡，并且只受化學反應(yīng)的速度控制；生物質(zhì)中的灰分視為惰性物質(zhì)，在氣化中均不參與反應(yīng)。2.2.2.3 構(gòu)建流程圖 2-1 所示是生物質(zhì)氣化過程的模擬流程圖。其模擬過程主要包含四個模塊：裂解模塊、氣化模塊、燃燒模塊和換熱模塊。其中裂解模塊使用的是收率反應(yīng)器，氣化反應(yīng)模塊使用的是 Gibbs 反應(yīng)器。

( ) ( ) ( )NO NO NO NOY vY D Y St ,[ ]NO w NOd NOS Mdt 項；O 的質(zhì)量分數(shù)； NO 的分子量。型二章旋流燃燒器的結(jié)構(gòu)計算所得到的燃燒器的結(jié)構(gòu)尺寸，物質(zhì)氣燃燒器的三維結(jié)構(gòu)模型，為了更好的反應(yīng)出高溫生燃燒情況，根據(jù)燃燒器的容積熱負荷計算所得，高溫生物為 2.34m，直徑為 1.6m 的圓柱體，燃燒器和燃燒室的整體：

【參考文獻】

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本文編號：2752899