生物柴油燃烧火焰特性PLIF分析研究

发布时间：2020-03-18 09:49

【摘要】：通过设计并搭建一套生物质液体燃料雾化蒸发燃烧系统产生生物柴油层流预混火焰,并应用OH-PLIF技术研究了生物柴油及其混合燃料层流预混火焰燃烧特性,以及OH基分布与CO/CO_2生成关系、生物柴油燃烧NO排放等。目前我国关于通过PLIF技术诊断生物柴油层流预混火焰特性的相关研究较少,但是从火焰OH基的分布来研究生物柴油燃烧特性及燃烧产物的重要性不言而喻。本文主要围绕这一角度来进行研究。首先,对研究中所使用的燃油进行理化性质分析研究,以此为基础设计并搭建了一套生物质液体燃料雾化蒸发燃烧系统。本文详细介绍了系统组成、操作流程以及使用情况;同时,对研究使用的OH-PLIF系统组成以及实验原理进行了相关介绍。其次,利用OH-PLIF系统诊断小桐子生物柴油以及地沟油生物柴油层流预混燃烧火焰特性,其中包括火焰高度、火焰锋面面积、火焰传播速度以及火焰OH-PLIF总信号强度等。生物柴油层流预混燃烧火焰随着当量比的增大,火焰高度逐渐增大;火焰锋面面积先减小后增大;火焰传播速度先增大后减小;火焰OH-PLIF总信号强度逐渐增大。并且,地沟油生物柴油火焰传播速度随着预混气加热温度的升高而增大。第三,研究了小桐子生物柴油以及地沟油生物柴油OH分布与CO/CO_2排放的关系。随着燃烧火焰中OH-PLIF平均信号强度的增加,导致[CO]/[CO_2]降低;随着燃烧火焰中OH-PLIF平均信号强度的的降低,导致[CO]/[CO_2]增高。随着当量比增大,2种生物柴油燃烧烟气中NO排放量逐渐减小,并且地沟油生物柴油燃烧烟气中NO排放量要低于小桐子生物柴油。最后,研究了地沟油生物柴油/正丁醇混合燃料、地沟油生物柴油/乙醇混合燃料的燃烧特性,其中包括火焰高度、火焰锋面面积以及火焰传播速度。并且,正丁醇添加比例增大,会使火焰OH-PLIF总信号强度增大,而乙醇添加比例增大,会使火焰OH-PLIF总信号强度减小。
【图文】：

石油储量,一次能源消费,占比,全球

1.1 选题背景1.1.1 能源利用现状长期以来，化石燃料一直作为社会发展的主要能源。但日益增长的能源需求对化石燃料造成巨大压力，导致化石燃料的日益枯竭[1]。据统计[2]，2016 年全球一次能源消费量增长 1.0 %，远低于十年平均增速 1.8 %，且为连续第三年增速不高于 1 %。与 2015 年情况一致，除欧洲及欧亚大陆以外，其他所有地区的增速均低于平均水平。除石油和核能外的所有燃料增速均低于平均水平。石油是能源消费中最大的增量来源（7700 万吨油当量），其后是天然气（5700 万吨油当量）和可再生能源（5300 万吨油当量）。根据图 1.所示，石油仍是世界的主导燃料，占所有能源消费的约 1/3，其次是煤炭和天然气。201年，在 1999-2014 年连续十五年下降之后，石油的全球市场份额连续第二年增加。煤炭的市场份额降至 28.1 %，为 2004 年来最低水平。可再生能源发电在全球一次能源消费中有所提高，占比达到了 3.2 %的记录。

探明储量,石油

图 1.2 1996 年、2006 年和 2016 年石油探明储量分布在我国，能源行业主要问题为发展不平衡、不协调。在 2016 年，我国一次能源消费量高达 30.53 亿吨油当量，同比增长 5.6 %，占全球能源消费比重高达 23.0 %。而在我国能源结构方面，能源消费总量过大，能源结构问题突出；能源生产方面，主要矛盾为煤炭产能过剩、系统调节能力与可再生能源发展相互不适应。因此，我国只有改变高消耗、高投入、高污染的经济发展模式，并继续推动我国产业结构的调整，推动节能减排工作，大力发展绿色能源，才能真正的促进我国生态文明建设，，实现能源转型。在党的十九大报告[3]中明确提出，要“构建绿色低碳、安全高效的能源循环体系”，这与我国新时代的发展诉求十分契合，将能够有效推动我国能源体制改革，加快生态文明建设。我国正处于能源转型的关键时期，对于我国能源行业发展不平衡的问题，建立“四个革命”“一个合作”体系，推动绿色低碳能源体系变革，是有效解决我国社会主要矛盾的重要方面[4]。在能源发展新时代[6]，我国能源行业应当贯彻十九大报告精神，以能源发展“十三五”规划为指引，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。优化能源结构，实现清洁低碳发展，是推动我国能源革命的本质要求，是我国经济社会转型发展的迫切需要。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE667

【参考文献】