生物质成型燃料应用于取暖炉的燃烧特性实验研究

摘要

全球环境日益恶化、能源短缺,利用生物质能源可有效解决我国的能源安全与环境问题。
　　 本文通过热重实验研究玉米秸秆颗粒和木质颗粒不同升温速率的燃料特性参数,并建立相应的燃烧动力学模型。以玉米秸秆颗粒、木质颗粒为燃料,研究不同助燃空气温度、不同炉体温度条件下生物质取暖炉点火过程、熄火过程中污染物排放行为。通过热平衡试验研究取暖炉热效率与过量空气系数的函数关系。利用Fluent仿真软件对取暖炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。
　　 研究得出的主要结论有:挥发份析出及燃烧阶段,两种生物质成型燃料的活化能、频率因子随着升温速率的提高而增加;而焦炭燃烧阶段,两种生物质成型燃料的活化能、频率因子随着升温速率的提高而减少,因此提高升温速率有利于焦炭的燃烧。点火过程中CO的排放量高于稳态的;提高助燃空气温度、加强炉体保温可降低CO的排放量;点火过程中,木质颗粒的CO与NO质量浓度比随排烟温度的升高呈乘幂关系减小,玉米秸秆颗粒的CO与NO质量浓度比随排烟温度的升高呈指数关系减小,因此,一种污染物的排放量与其他污染物有关。降低过量空气系数,可有效提高取暖炉的热效率。二次助燃空气不仅增加了炉内气流的扰动,还在近壁面区域产生局部旋流,延长了炉内气流的停留时间。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 生物质颗粒燃料的发展概况

1.2.1 生物质颗粒燃料概念

1.2.2 生物质燃料成型技术简介

1.3 生物质燃烧技术的研究现状

1.3.1 层燃技术

1.3.2 流化床技术

1.3.3 悬浮燃烧技术

1.4 生物质成型燃料燃烧设备发展现状

1.4.1 国外生物质成型燃料燃烧设备发展现状

1.4.2 国内生物质成型燃料燃烧设备发展现状

1.5 房屋取暖

1.6 研究的主要内容、目的及意义

1.6.1 主要内容

1.6.2 目的及意义

第二章 生物质成型燃料热重分析与燃烧动力学研究

2.1 生物质热分析原理

2.2 实验装置及实验方法

2.3 实验原料

2.4 实验结果与分析

2.4.1 热重曲线分析

2.4.2 生物质燃料燃烧特性分析

2.5 生物质燃料燃烧动力学分析

2.5.1 生物质燃料燃烧反应动力学模型建立

2.5.2 动力学参数的确定

2.6 本章小结

第三章 生物质取暖炉点火与熄火过程污染物排放实验研究

3.1 生物质取暖炉介绍

3.2 试验测试仪器和试验方法

3.3 试验结果与分析

3.3.1 点火过程中NO的排放

3.3.2 点火过程中CO的排放

3.3.3 点火过程CO与NO质量浓度比随排烟温度的变化

3.3.4 熄火过程中NO的排放

3.3.5 熄火过程中CO的排放

3.4 本章小结

第四章 过量空气系数对生物质取暖炉热效率的影响

4.1 热平衡试验

4.2 试验测试仪器与试验方法

4.3 热平衡试验结果与分析

4.4 过量空气系数与热效率的函数关系

4.5 本章小结

第五章 生物质取暖炉燃烧过程的数值模拟

5.1 数学模型和控制方程

5.1.1 湍流气固两相流动模型

5.1.2 气相燃烧模型

5.1.3 颗粒相燃烧模型

5.1.4 辐射换热模型

5.2 数值模拟

5.2.1 取暖炉几何模型与工况参数

5.2.2 网格划分

5.2.3 边界条件

5.2.4 计算结果与分析

5.3 出口截面试验值与模拟值对比

5.4 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢

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