玉米秸秆不同部分层状燃烧及NO生成特性的试验研究

发布时间：2020-07-01 07:34

【摘要】： 世界面临着能源供应紧张和生态环境恶化的双重压力,生物质能作为一种可再生的清洁能源,逐渐受到重视,并发挥着越来越重要的作用。玉米是我国三大农作物之一,种植范围广,秸秆资源丰富,开展对玉米秸秆的燃烧特性研究,为直燃发电技术奠定基础,对提高能源利用效率,改善生态环境和能源结构,具有十分重要的现实意义。本文在自建固定床热态试验台上,对玉米秸秆的层状燃烧特性做了初步研究和探讨。试验中将玉米秸秆按部位进行分类:玉米光秆,柱状光秆皮,片状光秆皮,玉米叶和玉米苞叶。通过测量床层内温度、气氛(O2、CO2、CO、H2和NO)浓度、床重随时间的变化,研究一次风空气截面流率对试验样品燃烧特性及NO生成特性的影响。首先研究了空气截面流率对玉米光秆层状燃烧特性的影响。针对空气截面流率Gm=0.029kg/m2·s的典型工况,对床层内温度变化、物料质量变化、反应区气体浓度变化作了具体分析;并将不同空气截面流率下玉米光秆的试验工况做横向比较分析,研究了空气截面流率对玉米光秆质量、燃烧速率、未燃尽碳比重、燃烧锋面传播速率和NO生成的影响规律。接着研究了玉米秸秆不同部位燃烧特性。对玉米光秆、柱状光秆皮和片状光秆皮在相同空气截面流率下的三个燃烧工况进行了试验研究和分析;分别对样品f(叶和苞叶)和样品g(光秆、叶和苞叶)在不同空气截面流率下的燃烧工况进行了分析;对光秆、样品f和样品g在空气截面流率0.018~0.034kg/m2·s的范围内的燃烧特性进行了对比分析。通过本文的研究,得到了不同一次风空气截面流率下玉米秸秆的燃烧特性。研究成果对实际层燃炉的设计和优化具有重要作用,为进一步研究奠定了基础。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK6
【图文】：

试验样品,代码,玉米,苞叶

图 2-3 五种试验样品表 2-2 试验样品与代码对应表名称光秆叶苞叶柱状光秆皮片状光秆皮叶和苞叶混合光秆、叶和苞叶混合物代码 a b c d e f g玉米秸秆样品的特性见表 2-3。玉米光秆、玉米苞叶、玉米光秆皮三种样品的水分、挥发分、灰分、碳、氢差异在 1%之内，固定碳、氧在 2%之内；玉米叶同其它 3 种样品差异较大；玉米光秆皮的氮、硫含量低。表 2-3 玉米秸秆的元素分析和工业分析样品玉米光秆玉米叶玉米苞叶玉米光秆皮样品 f 样品 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工业分析（%）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

样图,样图,样品,流率

- 34-图 4-6 样品 f 燃烧后灰样图片图 4-8 为不同空气截面流率对样品 f 燃烧速率的影响。空气截面流率为0.018～0.034kg/m2·s 范围内，样品 f 的燃烧速率随着空气截面流率的增大呈直线上升，燃烧速率增加了近 1 倍，可见空气截面流率对样品 f 影响很大。这主要是因为物料堆积密度小，空隙率大，在这个空气截面流率范围内，燃烧处于化学动力反应区，随着空气截面流率的增加，空气的湍流度增大，与物料燃烧锋面物料混合充分，使物料燃烧速率加快。图 4-9 为空气截面流率分别对未燃尽碳比重和燃烧锋面传播速率的影响规律。从图中可以看出样品 f 燃烧锋面传播速率随空气截面流率的增大而减小，这与光秆的燃烧传播速率不同。光秆的堆积密度为 70kg/m3，而样品 f为 18kg/m3，光秆的堆积密度是样品 f 的 3.9 倍，造成了空气自下而上穿过样品的 f 的的阻力小于光秆，而对燃烧锋面向下传播的阻力增强，致使样品f 燃烧锋面传播速率随空气截面流率增大而减小。

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