生物质直燃过程中碱金属析出与沉积的数值模拟研究
发布时间：2020-12-25 21:33
作为一种可再生的环境友好型能源,生物质及其利用技术在世界范围引起了广泛关注。炉排炉直燃技术因其可以燃烧不同水分含量的燃料且不需燃料预处理,现在已经成为了生物质热和发电利用的一项主要技术。生物质炉排炉直燃发电技术已在我国得到广泛应用,然而由于生物质原料中碱金属含量较高,在生物质直燃过程中存在较严重的受热面积灰结渣问题,这已成为生物质能源化利用的重要障碍。因此了解和掌握生物质燃烧过程中的碱金属析出及沉积转化规律,对解决生物质碱金属问题具有重要意义。本文针对生物质直燃炉,运用商业流体计算软件FLUENT进行数值模拟,得到炉内碱金属的析出及沉积规律。首先,本文根据物料在炉排上经历干燥、挥发分析出、碳燃烧与燃尽的假设建立了全尺寸三维热态模型,利用C++编写物料在床层的转化规律,并通过UDF耦合到FLUENT中,得到了炉内温度场、组分浓度场及可燃性气体的反应速率分布。通过与现场实测温度值及烟气组分值的对比,验证了选用模型的合理性及模拟结果的可靠性。其次,在合理的热态流场基础上,结合实验研究的碱金属析出规律,对碱金属的析出规律做出合理假设,以碱金属KCl为代表,建立碱金属析出模型,得到氯化钾在炉膛的...
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现代炉排炉燃烧系统[19]
进入尾部烟道，进行高效换热。为了更深入的理解研究炉排炉系统的燃烧状况，如图1-2所示，一般将炉排炉燃烧系统分为床层分解燃烧与稀相空间燃烧。0--HP稀相空河 ip M* ；議 yI顧 1?1产. \ 一 ——…VV~^.—. ‘图1-1现代炉排炉燃烧系统[19] 图1-2炉排炉燃烧系统简化模型在炉排炉燃烧系统中，炉排装置位于燃烧室的底部，主要用來纵向的运输燃料5
可靠的床层模型主要依据于合理准确的假设，本文研究床层模型主要假设堆积在炉排上的物料在进入炉膛后经历四个区域，如图2-1所示，图2-1为炉排区域床层模型假设示意图，物料由进料口进入炉膛，主要经历干燥段，脱挥发分段，固定碳燃烧段，灰分段四个区域。故本文据此，对48t^生物质直燃炉排炉建立三维全尺寸热态模型，以得到炉内的温度场分布及组分浓度分布规律。干燥段/ 脱挥发分段/ I^ I 固定碳燃烧段区域4 I图2-1炉排区域床层模型假设示意图2.2床层转化数学模型2.2.1基本守恒方程固体床料的质量传输假设只发生在沿炉排方向，床层的连续方程为：^^Pbed) I bed、_ c i C i C (31)己 t ""“ niass.dtying niass,devo/ mass,char其中Pbed Smass，i为tU〒床层转4七皿#致的质ft、源+目变it (kgrrfVi) o固体床料的转化的能量守恒方程：17
【参考文献】：
期刊论文
[1]“十二五”生物质能将形成较完整产业体系[J]. 应用能源技术. 2013(01)
[2]废液焚烧余热锅炉内气固两相流动与飞灰沉积的数值模拟[J]. 穆林,赵亮,尹洪超. 中国电机工程学报. 2012(29)
[3]基于Gibbs自由能最小化的生物质燃烧中K与Na迁移及转化规律模拟[J]. 刘仁平,金保升,周保华,姚蕊. 河北科技大学学报. 2011(04)
[4]我国生物质发电产业的现状及存在问题[J]. 高立,梅应丹. 生态经济. 2011(08)
[5]链条炉飞灰沉积的数值模型与计算[J]. 王苑,张品,林鹏云,罗永浩. 热能动力工程. 2011(02)
[6]生物质燃烧过程中碱金属迁移转化研究进展[J]. 孟凡华,杨天华,孙洋,贺业光,开兴平. 可再生能源. 2010(05)
[7]锯屑与煤混烧过程积灰实验研究[J]. 徐晓光,李水清,刘洲洋,宋蔷,姚强. 工程热物理学报. 2009(09)
[8]玉米芯燃烧过程中碱金属析出迁移的影响因素分析[J]. 张艳平,金保升,刘仁平. 太阳能学报. 2009(02)
[9]生物质与煤混合燃烧成灰特性研究进展[J]. 李桂荣,杨天华,孙洋,刘耀鑫,李润东. 可再生能源. 2009(01)
[10]生物质燃烧过程中的碱金属问题研究[J]. 孙宏伟,吕薇,李瑞扬. 节能技术. 2009(01)
博士论文
[1]生物质燃料干燥和燃烧特性研究[D]. 蒋大龙.华北电力大学 2013
[2]秸秆类生物质流态化燃烧特性研究[D]. 秦建光.浙江大学 2009
[3]生物质燃烧过程积灰形成机理的实验研究[D]. 徐晓光.清华大学 2009
硕士论文
[1]生物质混煤燃烧灰沉积特性及钾/氯成分析出规律研究[D]. 陆晨.山东大学 2012
[2]生物质燃烧过程中典型碱性矿物质的迁移转化机理及对成灰特性的影响[D]. 孟凡华.沈阳航空航天大学 2011
[3]生物质燃烧过程中碱金属析出的实验研究[D]. 徐婧.浙江大学 2006
[4]稻秸热解过程中碱金属析出的实验研究[D]. 唐艳玲.浙江大学 2004
本文编号：2938426
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现代炉排炉燃烧系统[19]
进入尾部烟道，进行高效换热。为了更深入的理解研究炉排炉系统的燃烧状况，如图1-2所示，一般将炉排炉燃烧系统分为床层分解燃烧与稀相空间燃烧。0--HP稀相空河 ip M* ；議 yI顧 1?1产. \ 一 ——…VV~^.—. ‘图1-1现代炉排炉燃烧系统[19] 图1-2炉排炉燃烧系统简化模型在炉排炉燃烧系统中，炉排装置位于燃烧室的底部，主要用來纵向的运输燃料5
可靠的床层模型主要依据于合理准确的假设，本文研究床层模型主要假设堆积在炉排上的物料在进入炉膛后经历四个区域，如图2-1所示，图2-1为炉排区域床层模型假设示意图，物料由进料口进入炉膛，主要经历干燥段，脱挥发分段，固定碳燃烧段，灰分段四个区域。故本文据此，对48t^生物质直燃炉排炉建立三维全尺寸热态模型，以得到炉内的温度场分布及组分浓度分布规律。干燥段/ 脱挥发分段/ I^ I 固定碳燃烧段区域4 I图2-1炉排区域床层模型假设示意图2.2床层转化数学模型2.2.1基本守恒方程固体床料的质量传输假设只发生在沿炉排方向，床层的连续方程为：^^Pbed) I bed、_ c i C i C (31)己 t ""“ niass.dtying niass,devo/ mass,char其中Pbed Smass，i为tU〒床层转4七皿#致的质ft、源+目变it (kgrrfVi) o固体床料的转化的能量守恒方程：17
【参考文献】：
期刊论文
[1]“十二五”生物质能将形成较完整产业体系[J]. 应用能源技术. 2013(01)
[2]废液焚烧余热锅炉内气固两相流动与飞灰沉积的数值模拟[J]. 穆林,赵亮,尹洪超. 中国电机工程学报. 2012(29)
[3]基于Gibbs自由能最小化的生物质燃烧中K与Na迁移及转化规律模拟[J]. 刘仁平,金保升,周保华,姚蕊. 河北科技大学学报. 2011(04)
[4]我国生物质发电产业的现状及存在问题[J]. 高立,梅应丹. 生态经济. 2011(08)
[5]链条炉飞灰沉积的数值模型与计算[J]. 王苑,张品,林鹏云,罗永浩. 热能动力工程. 2011(02)
[6]生物质燃烧过程中碱金属迁移转化研究进展[J]. 孟凡华,杨天华,孙洋,贺业光,开兴平. 可再生能源. 2010(05)
[7]锯屑与煤混烧过程积灰实验研究[J]. 徐晓光,李水清,刘洲洋,宋蔷,姚强. 工程热物理学报. 2009(09)
[8]玉米芯燃烧过程中碱金属析出迁移的影响因素分析[J]. 张艳平,金保升,刘仁平. 太阳能学报. 2009(02)
[9]生物质与煤混合燃烧成灰特性研究进展[J]. 李桂荣,杨天华,孙洋,刘耀鑫,李润东. 可再生能源. 2009(01)
[10]生物质燃烧过程中的碱金属问题研究[J]. 孙宏伟,吕薇,李瑞扬. 节能技术. 2009(01)
博士论文
[1]生物质燃料干燥和燃烧特性研究[D]. 蒋大龙.华北电力大学 2013
[2]秸秆类生物质流态化燃烧特性研究[D]. 秦建光.浙江大学 2009
[3]生物质燃烧过程积灰形成机理的实验研究[D]. 徐晓光.清华大学 2009
硕士论文
[1]生物质混煤燃烧灰沉积特性及钾/氯成分析出规律研究[D]. 陆晨.山东大学 2012
[2]生物质燃烧过程中典型碱性矿物质的迁移转化机理及对成灰特性的影响[D]. 孟凡华.沈阳航空航天大学 2011
[3]生物质燃烧过程中碱金属析出的实验研究[D]. 徐婧.浙江大学 2006
[4]稻秸热解过程中碱金属析出的实验研究[D]. 唐艳玲.浙江大学 2004
本文编号：2938426
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