生物质双床气化流化床燃烧炉燃烧强度模拟研究
发布时间：2021-06-08 10:44
生物质是一种清洁可再生能源,双床气化装置可高效利用生物质能源,高燃烧强度燃烧炉可提高双床气化装置效率.由于流化床燃烧炉内易实现半焦高效燃烬和热量平衡,流化床燃烧炉可实现高强度燃烧.本文采用热烟气作为气体介质,应用syamlal-obrien曳力模型对高燃烧强度的流化床燃烧炉进行三维数值模拟,获得流化床燃烧炉内部固相流动及分布情况.结果表明:流化床燃烧炉能够实现密相区内物质和能量的快速交换,实现燃料的高效反应,提高燃烧炉强度应主要从底部密相区入手;并且削减稀相区空间也可实现燃烧炉燃烧强度的提升.燃烧炉随着高径比的减少,热载体循环量和燃烧强度都会提升;燃烧炉高度从5 m降到3 m,燃烧强度从942.7 k W/m3增加到1 571.17 kW/m3.
【文章来源】：河北工业大学学报. 2018,47(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
生物质双床气化原理图Fig.1Schematicdiagramofbiomassdoublebedgasification空气生物质
?捎谥亓?妥枇Σ??芈浜突?郏??近壁部分颗粒浓度较大，燃烧炉内存在着明显的床料轴向内循环[23]．燃烧炉内颗粒径向浓度分布特性使颗粒产生轴向内循环，从而增加半焦在燃烧炉内的反应时间和与空气的掺混，使半焦燃烧更充分．半焦反应充分则放出更多热量，从而使燃烧炉的燃烧强度得到提升．3.4燃烧炉热载体循环量热载体循环量为离开燃烧炉的固体质量流率，在双床气化系统中表征热载体携带热量，如式（8）所示H=Q×cP×ΔT.（8）式中：H为热载体所携带热量，J；Q为热载体图2底部密相区不同时刻固相分布Fig.2Solidphasedistributioninthedensephaseregionatthebottom图3不同高度固相体积分数Fig.3Solidfractionatdifferentheights5.420e-0014.878e-0014.336e-0013.794e-0013.252e-0012.710e-0012.168e-0011.626e-0011.084e-0015.420e-0020.000e+0005.42e-015.15e-014.88e-014.61e-014.34e-014.07e-013.79e-013.52e-013.25e-012.98e-012.71e-012.44e-012.17e-011.90e-011.63e-011.36e-011.08e-018.13e-025.42e-022.71e-020.00e+00H=0.2mH=1mH=2mH=3m图4稳定状态下燃烧炉内轴向压力变化Fig.4Changeofaxialpressureincombustionfurnaceundersteadystate16001400120010008006004002000-200压力/Pa燃烧炉高度/m012534图52m，3m，4m截面的颗粒径向分布Fig.5Radialdistributionofparticlesin2m,3m,4mcrosssection0.180.160.140.120.100.080.060.040.020固相体积分数/%径向位置/m-0.06-0.0200.04-0.040.060.022m3m4m
23]．燃烧炉内颗粒径向浓度分布特性使颗粒产生轴向内循环，从而增加半焦在燃烧炉内的反应时间和与空气的掺混，使半焦燃烧更充分．半焦反应充分则放出更多热量，从而使燃烧炉的燃烧强度得到提升．3.4燃烧炉热载体循环量热载体循环量为离开燃烧炉的固体质量流率，在双床气化系统中表征热载体携带热量，如式（8）所示H=Q×cP×ΔT.（8）式中：H为热载体所携带热量，J；Q为热载体图2底部密相区不同时刻固相分布Fig.2Solidphasedistributioninthedensephaseregionatthebottom图3不同高度固相体积分数Fig.3Solidfractionatdifferentheights5.420e-0014.878e-0014.336e-0013.794e-0013.252e-0012.710e-0012.168e-0011.626e-0011.084e-0015.420e-0020.000e+0005.42e-015.15e-014.88e-014.61e-014.34e-014.07e-013.79e-013.52e-013.25e-012.98e-012.71e-012.44e-012.17e-011.90e-011.63e-011.36e-011.08e-018.13e-025.42e-022.71e-020.00e+00H=0.2mH=1mH=2mH=3m图4稳定状态下燃烧炉内轴向压力变化Fig.4Changeofaxialpressureincombustionfurnaceundersteadystate16001400120010008006004002000-200压力/Pa燃烧炉高度/m012534图52m，3m，4m截面的颗粒径向分布Fig.5Radialdistributionofparticlesin2m,3m,4mcrosssection0.180.160.140.120.100.080.060.040.020固相体积分数/%径向位置/m-0.06-0.0200.04-0.040.060.022m3m4m图6燃烧炉局部速度矢量图Fig.6Localvelocityvectordiagramofcombustionfurnace2.26e-002.15
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质气化及其燃气的可替代性研究[J]. 王海蓉,李欣欣,黄模志. 可再生能源. 2016(12)
[2]生物质热解炭化实验平台设计与实验[J]. 李丽洁,赵立欣,孟海波,姚宗路,丛宏斌. 可再生能源. 2016(02)
[3]1060t/h循环流化床锅炉物料质量浓度分布试验研究[J]. 常卫明,马素霞,骆丁玲,张建春,刘建华. 动力工程学报. 2014(05)
[4]褐煤半焦燃烧特性的热重试验研究[J]. 刘建忠,刘明强,赵卫东,张斌,周俊虎,岑可法. 热力发电. 2013(11)
[5]生物质能开发利用的概况及展望[J]. 魏伟,张绪坤,祝树森,马怡光. 农机化研究. 2013(03)
[6]生物质流态化解耦气化装置冷态试验[J]. 张萌,范晓旭,韩中合,刘华山,初雷哲,王怀春. 化工进展. 2011(S1)
[7]双循环流化床生物质解耦气化实验[J]. 初雷哲,范晓旭,肖琦,郭东彦,贤建伟. 农业机械学报. 2010(S1)
[8]串行流化床生物质气化制氢试验研究[J]. 吴家桦,沈来宏,王雷,肖军. 太阳能学报. 2010(02)
[9]38m/54m高循环流化床床内流体动力特性研究[J]. 胡南,王巍,姚宣,杨海瑞,吕俊复. 中国电机工程学报. 2009(26)
[10]双流化床煤气化试验研究[J]. 吕清刚,刘琦,范晓旭,宋国良,那永洁,贺军. 工程热物理学报. 2008(08)
本文编号：3218277
【文章来源】：河北工业大学学报. 2018,47(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
生物质双床气化原理图Fig.1Schematicdiagramofbiomassdoublebedgasification空气生物质
?捎谥亓?妥枇Σ??芈浜突?郏??近壁部分颗粒浓度较大，燃烧炉内存在着明显的床料轴向内循环[23]．燃烧炉内颗粒径向浓度分布特性使颗粒产生轴向内循环，从而增加半焦在燃烧炉内的反应时间和与空气的掺混，使半焦燃烧更充分．半焦反应充分则放出更多热量，从而使燃烧炉的燃烧强度得到提升．3.4燃烧炉热载体循环量热载体循环量为离开燃烧炉的固体质量流率，在双床气化系统中表征热载体携带热量，如式（8）所示H=Q×cP×ΔT.（8）式中：H为热载体所携带热量，J；Q为热载体图2底部密相区不同时刻固相分布Fig.2Solidphasedistributioninthedensephaseregionatthebottom图3不同高度固相体积分数Fig.3Solidfractionatdifferentheights5.420e-0014.878e-0014.336e-0013.794e-0013.252e-0012.710e-0012.168e-0011.626e-0011.084e-0015.420e-0020.000e+0005.42e-015.15e-014.88e-014.61e-014.34e-014.07e-013.79e-013.52e-013.25e-012.98e-012.71e-012.44e-012.17e-011.90e-011.63e-011.36e-011.08e-018.13e-025.42e-022.71e-020.00e+00H=0.2mH=1mH=2mH=3m图4稳定状态下燃烧炉内轴向压力变化Fig.4Changeofaxialpressureincombustionfurnaceundersteadystate16001400120010008006004002000-200压力/Pa燃烧炉高度/m012534图52m，3m，4m截面的颗粒径向分布Fig.5Radialdistributionofparticlesin2m,3m,4mcrosssection0.180.160.140.120.100.080.060.040.020固相体积分数/%径向位置/m-0.06-0.0200.04-0.040.060.022m3m4m
23]．燃烧炉内颗粒径向浓度分布特性使颗粒产生轴向内循环，从而增加半焦在燃烧炉内的反应时间和与空气的掺混，使半焦燃烧更充分．半焦反应充分则放出更多热量，从而使燃烧炉的燃烧强度得到提升．3.4燃烧炉热载体循环量热载体循环量为离开燃烧炉的固体质量流率，在双床气化系统中表征热载体携带热量，如式（8）所示H=Q×cP×ΔT.（8）式中：H为热载体所携带热量，J；Q为热载体图2底部密相区不同时刻固相分布Fig.2Solidphasedistributioninthedensephaseregionatthebottom图3不同高度固相体积分数Fig.3Solidfractionatdifferentheights5.420e-0014.878e-0014.336e-0013.794e-0013.252e-0012.710e-0012.168e-0011.626e-0011.084e-0015.420e-0020.000e+0005.42e-015.15e-014.88e-014.61e-014.34e-014.07e-013.79e-013.52e-013.25e-012.98e-012.71e-012.44e-012.17e-011.90e-011.63e-011.36e-011.08e-018.13e-025.42e-022.71e-020.00e+00H=0.2mH=1mH=2mH=3m图4稳定状态下燃烧炉内轴向压力变化Fig.4Changeofaxialpressureincombustionfurnaceundersteadystate16001400120010008006004002000-200压力/Pa燃烧炉高度/m012534图52m，3m，4m截面的颗粒径向分布Fig.5Radialdistributionofparticlesin2m,3m,4mcrosssection0.180.160.140.120.100.080.060.040.020固相体积分数/%径向位置/m-0.06-0.0200.04-0.040.060.022m3m4m图6燃烧炉局部速度矢量图Fig.6Localvelocityvectordiagramofcombustionfurnace2.26e-002.15
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质气化及其燃气的可替代性研究[J]. 王海蓉,李欣欣,黄模志. 可再生能源. 2016(12)
[2]生物质热解炭化实验平台设计与实验[J]. 李丽洁,赵立欣,孟海波,姚宗路,丛宏斌. 可再生能源. 2016(02)
[3]1060t/h循环流化床锅炉物料质量浓度分布试验研究[J]. 常卫明,马素霞,骆丁玲,张建春,刘建华. 动力工程学报. 2014(05)
[4]褐煤半焦燃烧特性的热重试验研究[J]. 刘建忠,刘明强,赵卫东,张斌,周俊虎,岑可法. 热力发电. 2013(11)
[5]生物质能开发利用的概况及展望[J]. 魏伟,张绪坤,祝树森,马怡光. 农机化研究. 2013(03)
[6]生物质流态化解耦气化装置冷态试验[J]. 张萌,范晓旭,韩中合,刘华山,初雷哲,王怀春. 化工进展. 2011(S1)
[7]双循环流化床生物质解耦气化实验[J]. 初雷哲,范晓旭,肖琦,郭东彦,贤建伟. 农业机械学报. 2010(S1)
[8]串行流化床生物质气化制氢试验研究[J]. 吴家桦,沈来宏,王雷,肖军. 太阳能学报. 2010(02)
[9]38m/54m高循环流化床床内流体动力特性研究[J]. 胡南,王巍,姚宣,杨海瑞,吕俊复. 中国电机工程学报. 2009(26)
[10]双流化床煤气化试验研究[J]. 吕清刚,刘琦,范晓旭,宋国良,那永洁,贺军. 工程热物理学报. 2008(08)
本文编号：3218277
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