人們對電力的需求伴隨著我國經(jīng)濟的高速的發(fā)展正在不斷增大。目前燃煤發(fā)電是我國電力的主要來源,不僅消耗著大量不可再生的煤炭資源,而且所排放的污染物對環(huán)境也造成了嚴重的影響。生物質(zhì)在我國不僅分布非常廣且資源十分多,使用生物質(zhì)氣化氣與煤混合燃燒進行發(fā)電有著建設(shè)成本低、原料成本可控、節(jié)能減排效果好、通用性好、對原系統(tǒng)影響小等諸多優(yōu)點,適用于大規(guī)模電站,且高溫氣化氣中攜帶的大量未凝結(jié)焦油可直接燃燒利用,減小能量損失。但由于生物質(zhì)氣化混燃系統(tǒng)較為復(fù)雜,通過實驗進行研究往往難以實現(xiàn),因此使用計算機對生物質(zhì)氣化混燃進行模擬是一種較為有效的方法。本文通過Aspen Plus和Fluent兩個數(shù)值模擬軟件,以模擬的方式對生物質(zhì)氣化與煤混燃系統(tǒng)進行研究。首先使用Aspen Plus軟件對循環(huán)流化床氣化爐和HG1952/25.4-YM1型對沖鍋爐的集成系統(tǒng)建模,利用該模型研究了當(dāng)量比、碳轉(zhuǎn)化率、預(yù)熱空氣溫度和循環(huán)倍率對生物質(zhì)氣化特性的影響,并對比了鍋爐BMCR工況的各參數(shù)的模擬值與實際值,誤差較小,這證明了建立的模型準確可靠。隨后,本文研究了不同混燃比時低、中、高(7.168MJ/kg、5.347MJ/kg、3.708MJ/kg)三種熱值生物質(zhì)氣對鍋爐燃燒及換熱的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著混燃比不斷上升,煙氣的體積流量逐漸升高,煙氣溫度逐漸下降,排煙溫度逐漸提升,熱損失不斷變大,鍋爐效率降低,氣體組分中水蒸氣含量上升,氧氣含量下降,NO_X和SO_X也均下降;而混燃的生物質(zhì)氣熱值越低,煙氣的體積流量則升高越明顯,煙氣溫度也就下降越大,而排煙溫度卻會提升越高,熱損失也逐漸變得更大,鍋爐熱效率就會更低。最后,使用Fluent軟件模擬600MW對沖鍋爐內(nèi)生物質(zhì)氣與煤粉混燃過程,選擇realizable k-ε湍流模型、歐拉-拉格朗日氣固兩相流模型、隨機軌道離散項模型、兩步競速煤粉揮發(fā)模型、擴散/動力焦炭燃燒模型、P1輻射換熱模型與后處理NO_X生成模型,以Aspen Plus模擬的中熱值生物質(zhì)氣為代替燃料,研究了0%、10%、20%的混燃比對燃煤鍋爐燃燒特性和污染物排放特性的影響,并得出如下結(jié)論:混入生物質(zhì)氣與煤燃燒,對鍋爐煤粉顆粒運動軌跡和速度場影響不大;混燃比增加,有利于促進鍋爐的燃燒,但鍋爐產(chǎn)生的煙氣量不斷增加,致使鍋爐整體燃燒溫度降低;混燃比每增加10%,燃燒溫度降低50℃;隨著混燃比增加,鍋爐內(nèi)O_2含量整體下降,燃燒更加劇烈,CO迅速發(fā)生反應(yīng)并完全反應(yīng),CO_2生成量上升,而SO_2和NO_X的濃度整體下降。生物質(zhì)氣化混燃不僅能節(jié)約煤炭資源,利用多余廢棄生物質(zhì),并且能降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的污染物。本文的研究和結(jié)論對促進生物質(zhì)氣化與煤粉混燃技術(shù)的發(fā)展具有一定現(xiàn)實意義。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

推動環(huán)境改善，并增加了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的收入。同時，能降低 CO2排放，而且還能控制鍋爐燃燒產(chǎn)生的 NO究進展現(xiàn)狀質(zhì)氣化與煤混燃技術(shù)已經(jīng)十分成熟，通過該方式發(fā)電站現(xiàn)在都開始了商業(yè)運營。奧地利 Styria 的 Zeltweg 電屑等原料氣化后與煤混燃發(fā)電。作為奧地利 BIOCOC程圖如圖 1-1 所示。下圖中循環(huán)流化床氣化系統(tǒng)英砂作為床料，氣化運行溫度為 850℃，設(shè)有高溫除塵年啟用，1998 年進行了大規(guī)模的性能試驗，1999 年開[14]。

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文，荷蘭 Geertruidenberg 的 Amer 電廠開始建造額定功率 83MW九號機組發(fā)電形式改為氣化混合燃燒發(fā)電，第一階段工程（完成。該系統(tǒng)設(shè)計處理廢木材的能力為每年 150000 噸。對這投入料倉，隨后經(jīng)皮帶運輸至中間料倉，最后經(jīng)過螺旋給料機，在氣化溫度為 850℃-950℃時氣化，氣化產(chǎn)生的生物質(zhì)氣經(jīng)入冷卻器冷卻后輸入至燃煤鍋爐進行混合燃燒，其生物質(zhì)氣冷量可相當(dāng)于鍋爐總輸入熱量的 5%左右[15]。

圖 1-2 荷蘭 Amer 電廠氣化混燃系統(tǒng)示意圖位于芬蘭的瓦薩市，世界上最大氣化爐由 Valmet 公司在 Vaski旁建立，其利用當(dāng)?shù)刎S富且廉價的木材、泥煤及秸稈等生物質(zhì)分煤粉燃燒發(fā)電和供熱。該電廠的混燃流程圖如下圖 1-3 所示質(zhì)氣進入裝機容量為 560MW 的燃煤鍋爐與煤粉混燃，最大可，使電廠煤耗顯著降低，成為了業(yè)內(nèi)典范。該電廠有著 230MW 的供熱功率，在嚴寒的冬季，該電廠可以對超過 12000 戶家[16]。
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本文編號：2840871