生物质流态化燃烧过程理论和实验研究

发布时间：2021-12-11 03:40

　　生物质循环流化床燃烧技术作为一种新兴的生物质直燃发电技术,在我国已经到了工业推广阶段。本文介绍了国内秸秆直燃发电主要技术路线、发展状况、存在的问题以及产业发展前景。本文针对流态化生物质燃烧技术发展,对生物质流态化燃烧过程中燃料颗粒收缩和破碎特性,生物质与床料的混合分离特性,炉内传热特性,反应动力学特性以及流动过程中颗粒在受热面上的沉积问题进行了理论和实验研究,为生物质流态化燃烧的工业应用提供了技术指导。搭建了小型生物质半焦破碎特性研究实验台,针对流化床内生物质燃料颗粒燃烧过程中收缩、变形和破碎特性,采用热态燃烧淬熄取样的方法,对于典型生物质流态化燃烧状况下的半焦颗粒粒径的分布进行研究,摸索适用于生物质半焦炉内破碎的方程表达形式,建立恰当的破碎数学模型,通过实验手段获得生物质半焦燃烧过程中破碎模型关键系数。搭建循环流化床冷态颗粒混合原理实验装置,采用自主研发设计的小室取样技术,从生物质燃料燃烧过程热量释放角度,抽提出生物质燃料种类和床料粒径组合两方面主要影响因素,对于不同工况组合下的燃料和床料混合分离特性进行研究,考察工况变化对于其混合分离特性的影响,从而可以定量理解和掌握这些参数对流态... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：174 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
目次
图目录
表目录
主要符号表
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内生物质燃烧技术
        1.2.1 生物质炉排炉燃烧技术
        1.2.2 生物质循环流化床燃烧技术
        1.2.3 两种燃烧技术的比较
    1.3 国内生物质发电技术发展状况
        1.3.1 生物质纯烧发电技术
        1.3.2 生物质混烧发电技术
        1.3.3 生物质气化发电技术
    1.4 生物质燃烧发电产业存在的问题与解决措施
        1.4.1 存在的问题
        1.4.2 技术解决措施
    1.5 本文研究内容
        1.5.1 本文工作的提出
        1.5.2 本文主要研究内容
    1.6 本章小结
2 生物质收缩和破碎特性实验研究
    2.1 引言
    2.2 生物质焦炭收缩和破碎特性研究现状
        2.2.1 生物质焦炭收缩特性研究现状
        2.2.2 生物质焦炭破碎特性研究现状
    2.3 生物质挥发分析出过程中收缩特性实验研究
        2.3.1 实验样品
        2.3.2 实验系统和实验方法
        2.3.3 样品长度对纵向收缩率的影响
        2.3.4 床层温度对纵向收缩率的影响
        2.3.5 长径比对纵向收缩率的影响
        2.3.6 直径对径向收缩率的影响
        2.3.7 床层温度对径向收缩率的影响
        2.3.8 长径比对径向收缩率的影响
        2.3.9 体积收缩率
    2.4 生物质燃料破碎特性实验研究
        2.4.1 实验系统
        2.4.2 实验原料
        2.4.3 实验方法
        2.4.4 一次破碎特性
        2.4.5 焦炭表观结构和孔隙特性
        2.4.6 二次破碎特性
        2.4.7 生物质颗粒破碎模型
    2.5 本章小结
3 生物质循环流化床锅炉冷态模化实验研究
    3.1 引言
    3.2 模化理论的导出与简化
        3.2.1 采用单颗粒运动方程导出模化准则
        3.2.2 模化准则的简化
    3.3 热态循环流化床锅炉介绍
    3.4 生物质循环流化床冷态实验台
        3.4.1 实验系统组成
        3.4.2 实验台内物料的选择
        3.4.3 循环流化床冷态实验测量方法
    3.5 实验内容与工况
    3.6 实验结果与分析
        3.6.1 窄筛分颗粒在炉膛内的浓度分布
        3.6.2 宽筛分颗粒在炉膛内的浓度分布
        3.6.3 稻草与宽筛分颗粒在炉膛内的浓度分布
        3.6.4 油菜秆与宽筛分颗粒在炉膛内的浓度分布
        3.6.5 木粉与宽筛分颗粒在炉膛内的浓度分布
    3.7 本章小结
4 生物质反应动力学实验研究
    4.1 引言
    4.2 反应动力学研究现状
    4.3 实验方法和实验装置
        4.3.1 实验原料的制备
        4.3.2 实验仪器
        4.3.3 实验方法
    4.4 三种生物质燃料热解特性的热重研究
        4.4.1 热解特征参数
        4.4.2 不同升温速率下的热解特性
    4.5 三种生物质燃料燃烧特性的热重研究
    4.6 反应动力学研究方法
    4.7 本章小结
5 生物质循环流化床稀相区传热特性研究
    5.1 引言
    5.2 循环流化床稀相区传热计算理论
        5.2.1 对流传热
        5.2.2 辐射传热
    5.3 实验部分
        5.3.1 实验装置
        5.3.2 实验燃料
        5.3.3 实验床料
        5.3.4 实验工况
    5.4 实验结果
        5.4.1 床温对传热系数的影响
        5.4.2 过量空气系数对传热系数的影响
        5.4.3 燃料种类对传热系数的影响
        5.4.4 一二次风比对传热系数的影响
    5.5 理论分析
    5.6 本章小结
6 生物质循环流化床整体数学模型
    6.1 引言
    6.2 流体动力特性模型
        6.2.1 生物质循环流化床锅炉流体动力学特性
        6.2.2 底部密相区流体动力学模型
        6.2.3 稀相区流体动力学模型
        6.2.4 关键参数的确定
    6.3 生物质燃烧模型
        6.3.1 挥发分析出模型
        6.3.2 生物质颗粒破碎模型
        6.3.3 焦炭燃烧模型
        6.3.4 气体燃烧模型
    6.4 炉内传热模型
    6.5 污染物的生成模型
        6.5.1 SO_2的生成模型
        6.5.2 氮氧化物生成与分解模型
    6.6 气固分离器模型
        6.6.1 旋风分离器的气固流动模型
        6.6.2 旋风分离器的能量平衡模型
        6.6.3 旋风分离器的分离效率和压降计算
    6.7 生物质循环流化床锅炉数学模型数值求解
        6.7.1 颗粒分档
        6.7.2 “区段”解法
    6.8 生物质循环流化床锅炉数学模型的验证
        6.8.1 锅炉运行的相关参数
        6.8.2 模拟计算结果与运行测试结果比较
    6.9 本章小结
7 生物质循环流化床锅炉炉内沉积特性研究
    7.1 引言
    7.2 生物质燃烧过程中受热面沉积特性研究现状
    7.3 实验部分
        7.3.1 取样
        7.3.2 样品制备与分析方法
    7.4 实验结果
        7.4.1 表观形态
        7.4.2 元素和晶相分析
    7.5 本章小结
8 全文总结与工作展望
    8.1 主要研究内容与结论
    8.2 本文的主要创新点
    8.3 未来工作展望
参考文献
作者简历



本文编号：3533947