生物质成型燃料在民用生物质炉中燃烧的实验研究与数值模拟

发布时间：2020-10-16 08:13

　　 全球每年的生物质资源量远多于世界每年的能源消耗量,然而问题的关键就是如何高效、环保和可持续性地利用生物质资源。与化石能源相比,生物质能源不仅开发潜力巨大,而且是一种可再生的清洁能源,并且随着近些年来生物质热化学转换技术、压缩成型技术以及燃烧技术的进步,生物质能的开发和利用越来越受到人们的重视。对于广大的农村地区(尤其是发展中国家的农村地区)来说,生物质作为主要的生活用能来源,扮演着重要的角色。对于正快速发展,具有8亿左右农村人口的中国来说,开发优质的生物质燃料和先进的燃烧设备,更具特殊的意义——不仅可以缓解我国当前紧张的能源供应局面,满足农村日益增长的能源需求,还能加快推进新农村的建设步伐。 本文首先介绍了生物质原料的化学组成特点、生物质压缩成型的原理、工艺类型以及成型设备的开发,并对生物质成型燃料的特性、燃烧特性,着火燃烧过程和点火性能进行了分析。然后以实验测试所获得的结果为依据,讨论了不同通风条件、不同加料量以及不同压缩密度的成型燃料对燃烧过程的升温速率和燃烧效率的影响。根据拟合的经验公式计算出了炉子的排烟热损失、固体未完全燃烧热损失、化学未完全燃烧热损失、灰渣物理热损失、散热损失以及热效率,从而为民用生物质炉灶的重新设计提供实验数据。同时,也计算出了生物质成型燃料燃烧时的烟气排放参数和理论燃烧温度,分析了二次气化室出口温度和燃烧室中心温度随时间的变化规律,获得了一些具有参考价值的数据。最后,本文以民用生物质炉灶为研究对象,通过一些必要的简化和假设,建立几何模型,划分网格,选择Fluent软件中所提供的合理的气固两相湍流流动模型、挥发分析出与燃烧模型以及固定碳燃烧模型,对生物质成型燃料在民用炉中的燃烧过程进行了数值模拟。模拟得到了生物质成型燃料在不同燃烧阶段的温度场和组分浓度场,并与实验值进行了对比。对比的结果显示——模拟值与实验值虽存在一定误差,但基本变化趋势一致,从而说明了数值模拟的准确性,为生物质成型燃料在民用炉中燃烧的数值模拟奠定了一定的基础。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

传统炉灶的内部结构与外观图

省柴灶的结构图

商品炉
【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 杨威;生物质成型燃料在回转窑内燃烧的数值模拟[D];武汉理工大学;2011年

2 陈耀耀;稻壳火床燃烧过程研究[D];南京理工大学;2012年

本文编号：2843003