流化床内煤与生物质混烧实验研究及数值模拟
发布时间：2022-12-11 04:34
流化床中煤与生物质混烧技术是一项有前景的火力发电技术,被认为是既可以减少一次能源煤的消耗又可以对农林废弃物进行有效处理的方法。本文分别开展煤与生物质混合热解、燃烧的热重实验和流化床中二者混烧的实验及数值模拟,研究煤与生物质混烧时的互相影响、混烧特征及污染物排放的特性,为工业化应用提供基础性数据。以煤和生物质为研究对象,对煤、木屑及其二者的混合物分别在N2气氛下（热解）和空气气氛下（燃烧）开展热重实验。采用Design-Expert中单纯型格子设计法（Simplex lattice design method）对煤与生物质的质量配比进行优化设计,研究煤和生物质的热解和燃烧特征,以及二者之间的互相影响,并求出热解和燃烧过程中的动力学参数,并建立煤与生物质混合热解的动力学参数预测模型。结果表明:煤与木屑的配比混合热解低温段（410～540℃）和高温段（560～660℃）表现出不同的动力学规律,得到了不同温区的动力学回归方程。各模型的P值和R-Squared值均在合理的范围内,拟合得到的回归模型具有较好的显著性,拟合程度较好。可以使用此模型对煤与木屑的热解动力学参数进行预测和分析。以自行设计的...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤与生物质的混合热解
1.2.2 流化床中煤与生物质混烧
1.2.3 模型研究现状
1.3 研究目的与研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
第二章 煤与生物质混合热解和燃烧的动力学研究
2.1 引言
2.2 实验材料和方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 分析方法
2.2.3 实验仪器
2.3 煤与生物质混合热解动力学研究
2.3.1 煤与生物质共热解热重分析
2.3.2 煤与生物质共热解动力学分析
2.4 煤与生物质混合燃烧动力学研究
2.4.1 煤与生物质混烧热重分析
2.4.2 煤与生物质混烧动力学分析
2.5 本章小结
第三章 流化床中煤与生物质混烧的实验研究
3.1 引言
3.2 实验概况
3.2.1 加料系统
3.2.2 流化床主体
3.2.3 布风系统和除尘系统
3.2.4 控制系统
3.2.5 配气系统
3.2.6 烟气分析仪介绍
3.2.7 烟气分析参数核算
3.2.8 试验方法
3.3 辅助实验
3.3.1 加料实验
3.3.2 试验物料特性分析
3.3.3 冷态试验步骤
3.3.4 热态试验步骤
3.4 流化床中煤和生物质燃烧特性研究
3.4.1 煤、木屑燃烧特性分析
3.4.2 飞灰含碳量变化分析
3.4.3 烟气中CO含量变化分析
3.4.4 混烧木屑比例对燃烧的影响
3.5 流化床中煤和生物质混烧SO_2排放特性
3.5.1 煤燃烧SO_2生成机理
3.5.2 温度对混烧SO_2排放的影响
3.5.3 生物质混烧比例对SO_2排放的影响
3.5.4 过剩空气系数对混烧SO_2排放的影响
3.6 流化床中煤和生物质混烧NO排放特性
3.6.1 煤燃烧NO_x生成机理
3.6.2 温度对混烧NO排放的影响
3.6.3 生物质混烧比例对NO排放的影响
3.6.4 过剩空气系数对混烧NO排放的影响
3.7 本章小结
第四章 煤与生物质混烧的数值模拟
4.1 引言
4.2 气固两相流动模型
4.2.1 基本守恒方程
4.2.2 湍流模型
4.2.3 颗粒动理学
4.2.4 曳力模型
4.3 炉内传热模型
4.3.1 控制方程
4.3.2 传热模型
4.4 煤与生物质混烧模型
4.4.1 组分守恒方程
4.4.2 挥发分析出模型
4.4.3 煤热解模型
4.4.4 生物质热解模型
4.4.5 气相燃烧模型
4.4.6 焦炭燃烧模型
4.5 模拟对象及数值方法
4.5.1 网格划分及模型假设
4.5.2 边界条件及模型参数
4.5.3 数值计算方法
4.6 模拟结果与讨论
4.6.1 模型验证
4.6.2 温度场计算结果及分析
4.6.3 流动特性
4.6.4 燃烧特性分析
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质气与煤混燃燃烧过程数值模拟及燃烧分析[J]. 宋前进. 河南科技. 2016(15)
[2]生物质与煤混烧特性的数值模拟研究[J]. 许晓骏. 黑龙江电力. 2014(06)
[3]生物质与无烟煤混合燃烧行为的热重分析[J]. 张建良,李净,胡正文,殷上轶,左海滨,苏步新. 太阳能学报. 2013(10)
[4]贵州无烟煤的燃烧动力学特性和NOx生成机制试验研究[J]. 陈瑶姬,周志军,周宁,杨卫娟,刘建忠,周俊虎,岑可法. 中国电机工程学报. 2011(20)
[5]CFB锅炉掺烧石油焦脱硫技术分析[J]. 邓雨生. 热力发电. 2010(04)
[6]煤与生物质共热解特性初步研究[J]. 王鹏,文芳,边文,邓一英. 煤炭转化. 2008(04)
[7]国内外生物质能开发利用的研究进展[J]. 刘晓娟,殷卫峰. 洁净煤技术. 2008(04)
[8]煤与生物质液排渣混烧特性的数值模拟[J]. 汪小憨,赵黛青,曾小军. 过程工程学报. 2008(02)
[9]生物质与煤流化床混烧的NOx排放规律研究[J]. 张磊,张世红,王贤华. 电站系统工程. 2007(01)
[10]煤与生物质混合燃烧特性及动力学分析[J]. 黄海珍,陈海波,苏俊林,于秀敏. 节能技术. 2007(01)
博士论文
[1]无烟煤粉预热及其燃烧和污染物生成特性实验研究[D]. 欧阳子区.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
硕士论文
[1]生物质与煤共热解特性研究[D]. 吴建霞.安徽理工大学 2015
[2]160t/h循环流化床锅炉炉膛燃烧数值模拟研究[D]. 杨丽媛.辽宁工程技术大学 2011
[3]一维热态实验炉上燃烧法联合脱硫脱硝实验研究[D]. 余磊波.哈尔滨工业大学 2010
[4]生物质与煤混合燃烧特性的研究[D]. 马爱玲.河南理工大学 2010
[5]循环流化床生物质混煤燃烧及污染物排放特性研究[D]. 李展.山东大学 2009
[6]卧式循环流化床锅炉流动与燃烧特性的数值模拟[D]. 周晓彬.北京交通大学 2008
[7]440t/h循环流化床锅炉数值模拟研究[D]. 白志刚.重庆大学 2008
[8]生物质能与煤共燃对污染物排放影响的数值模拟[D]. 杜欣.华北电力大学（河北） 2007
[9]生物质混煤燃烧及污染物排放特性研究[D]. 张海清.山东大学 2007
[10]落下床反应器中煤与生物质共热解研究[D]. 张丽.大连理工大学 2006
本文编号：3718146
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 煤与生物质的混合热解
1.2.2 流化床中煤与生物质混烧
1.2.3 模型研究现状
1.3 研究目的与研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
第二章 煤与生物质混合热解和燃烧的动力学研究
2.1 引言
2.2 实验材料和方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 分析方法
2.2.3 实验仪器
2.3 煤与生物质混合热解动力学研究
2.3.1 煤与生物质共热解热重分析
2.3.2 煤与生物质共热解动力学分析
2.4 煤与生物质混合燃烧动力学研究
2.4.1 煤与生物质混烧热重分析
2.4.2 煤与生物质混烧动力学分析
2.5 本章小结
第三章 流化床中煤与生物质混烧的实验研究
3.1 引言
3.2 实验概况
3.2.1 加料系统
3.2.2 流化床主体
3.2.3 布风系统和除尘系统
3.2.4 控制系统
3.2.5 配气系统
3.2.6 烟气分析仪介绍
3.2.7 烟气分析参数核算
3.2.8 试验方法
3.3 辅助实验
3.3.1 加料实验
3.3.2 试验物料特性分析
3.3.3 冷态试验步骤
3.3.4 热态试验步骤
3.4 流化床中煤和生物质燃烧特性研究
3.4.1 煤、木屑燃烧特性分析
3.4.2 飞灰含碳量变化分析
3.4.3 烟气中CO含量变化分析
3.4.4 混烧木屑比例对燃烧的影响
3.5 流化床中煤和生物质混烧SO_2排放特性
3.5.1 煤燃烧SO_2生成机理
3.5.2 温度对混烧SO_2排放的影响
3.5.3 生物质混烧比例对SO_2排放的影响
3.5.4 过剩空气系数对混烧SO_2排放的影响
3.6 流化床中煤和生物质混烧NO排放特性
3.6.1 煤燃烧NO_x生成机理
3.6.2 温度对混烧NO排放的影响
3.6.3 生物质混烧比例对NO排放的影响
3.6.4 过剩空气系数对混烧NO排放的影响
3.7 本章小结
第四章 煤与生物质混烧的数值模拟
4.1 引言
4.2 气固两相流动模型
4.2.1 基本守恒方程
4.2.2 湍流模型
4.2.3 颗粒动理学
4.2.4 曳力模型
4.3 炉内传热模型
4.3.1 控制方程
4.3.2 传热模型
4.4 煤与生物质混烧模型
4.4.1 组分守恒方程
4.4.2 挥发分析出模型
4.4.3 煤热解模型
4.4.4 生物质热解模型
4.4.5 气相燃烧模型
4.4.6 焦炭燃烧模型
4.5 模拟对象及数值方法
4.5.1 网格划分及模型假设
4.5.2 边界条件及模型参数
4.5.3 数值计算方法
4.6 模拟结果与讨论
4.6.1 模型验证
4.6.2 温度场计算结果及分析
4.6.3 流动特性
4.6.4 燃烧特性分析
4.7 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质气与煤混燃燃烧过程数值模拟及燃烧分析[J]. 宋前进. 河南科技. 2016(15)
[2]生物质与煤混烧特性的数值模拟研究[J]. 许晓骏. 黑龙江电力. 2014(06)
[3]生物质与无烟煤混合燃烧行为的热重分析[J]. 张建良,李净,胡正文,殷上轶,左海滨,苏步新. 太阳能学报. 2013(10)
[4]贵州无烟煤的燃烧动力学特性和NOx生成机制试验研究[J]. 陈瑶姬,周志军,周宁,杨卫娟,刘建忠,周俊虎,岑可法. 中国电机工程学报. 2011(20)
[5]CFB锅炉掺烧石油焦脱硫技术分析[J]. 邓雨生. 热力发电. 2010(04)
[6]煤与生物质共热解特性初步研究[J]. 王鹏,文芳,边文,邓一英. 煤炭转化. 2008(04)
[7]国内外生物质能开发利用的研究进展[J]. 刘晓娟,殷卫峰. 洁净煤技术. 2008(04)
[8]煤与生物质液排渣混烧特性的数值模拟[J]. 汪小憨,赵黛青,曾小军. 过程工程学报. 2008(02)
[9]生物质与煤流化床混烧的NOx排放规律研究[J]. 张磊,张世红,王贤华. 电站系统工程. 2007(01)
[10]煤与生物质混合燃烧特性及动力学分析[J]. 黄海珍,陈海波,苏俊林,于秀敏. 节能技术. 2007(01)
博士论文
[1]无烟煤粉预热及其燃烧和污染物生成特性实验研究[D]. 欧阳子区.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
硕士论文
[1]生物质与煤共热解特性研究[D]. 吴建霞.安徽理工大学 2015
[2]160t/h循环流化床锅炉炉膛燃烧数值模拟研究[D]. 杨丽媛.辽宁工程技术大学 2011
[3]一维热态实验炉上燃烧法联合脱硫脱硝实验研究[D]. 余磊波.哈尔滨工业大学 2010
[4]生物质与煤混合燃烧特性的研究[D]. 马爱玲.河南理工大学 2010
[5]循环流化床生物质混煤燃烧及污染物排放特性研究[D]. 李展.山东大学 2009
[6]卧式循环流化床锅炉流动与燃烧特性的数值模拟[D]. 周晓彬.北京交通大学 2008
[7]440t/h循环流化床锅炉数值模拟研究[D]. 白志刚.重庆大学 2008
[8]生物质能与煤共燃对污染物排放影响的数值模拟[D]. 杜欣.华北电力大学（河北） 2007
[9]生物质混煤燃烧及污染物排放特性研究[D]. 张海清.山东大学 2007
[10]落下床反应器中煤与生物质共热解研究[D]. 张丽.大连理工大学 2006
本文编号：3718146
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