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《生物質(zhì)熱解油霧化燃燒及氣化的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論又生物質(zhì)熱解油霧化燃燒及氣化的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬作者姓名：學(xué)科專業(yè)：導(dǎo)師姓名：完成時(shí)間：張棟熱能工程朱錫鋒教授二。一二年五月一日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor，SdegreeGOmbUStlOnandGaSltlCatIOn—^■一■●—■、●一●●■ApplicationofBiomassPyrolysisOil：MeasurementandModeling，●一Author’sNa
2、me：Speciality：一^■Suoervlsor：FinishedTime：DongZhangThermalEngineering一Prof．XifengZhuMay1科；2012中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文原劊性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。除已特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明。作者簽名：圣蛆曼簽字日期：絲皇22：笪：委中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使
3、用聲明作為申請(qǐng)學(xué)位的條件之一，學(xué)位論文著作權(quán)擁有者授權(quán)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)擁有學(xué)位論文的部分使用權(quán)，即：學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學(xué)位論文編入《中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》等有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本人提交的電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的學(xué)位論文在解密后也遵守此規(guī)定。日公開口保密(——年)作者簽名：墨甚疊壟導(dǎo)師簽名：簽字日期：2Q』壟!≤：色簽字日期：丞旦!壘：魚：墨摘要摘要能源危
4、機(jī)及環(huán)境問(wèn)題隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展目益嚴(yán)重，迫切需要開發(fā)可再生能源并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。生物質(zhì)能作為唯一可再生碳源，具有可儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，通過(guò)快速熱解可以轉(zhuǎn)化為生物油、可燃?xì)庖约疤糠?。生物油的品質(zhì)較差，與傳統(tǒng)化石燃料具有較大差異且不能互溶，最為經(jīng)濟(jì)和方便的應(yīng)用方法是直接燃燒，最具有前景的高品位應(yīng)用方法是生物油分散制造、集中氣化合成車用燃料?；诖吮尘?，本學(xué)位論文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬技術(shù)較為系統(tǒng)地研究了生物油的霧化燃燒及氣化特性，設(shè)計(jì)建立了生物油燃燒和氣化應(yīng)用裝置。在空氣氣氛下采用熱失重技術(shù)研究生物油及其與小
5、分子醇的混合燃料的燃燒性能，并與柴油和重油的燃燒性能進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：生物油及其與小分子醇的混合燃料的燃燒都可分為三個(gè)階段，即輕組分揮發(fā)、重組分裂解和焦炭燃燒：混合燃料中小分子醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜超過(guò)26％，否則其燃燒段的活化能增大，且熱解焦炭所含有機(jī)官能團(tuán)強(qiáng)度變?nèi)酰紵阅芊炊儾?；生物油揮發(fā)性能及其焦炭燃燒性能均優(yōu)于重油。采用相位多普勒粒子分析儀，研究生物質(zhì)熱解油噴霧特性。生物油的索特平均直徑沿著軸向距離的增加呈先減小后增大的趨勢(shì)，而沿著徑向呈單向增大的趨勢(shì)；隨著氣液質(zhì)量流量比的增加，液滴的平均直徑不
6、斷減小，但減小趨勢(shì)變緩；柴油霧化性能最好，生物油最差，添加甲醇或乙醇能增強(qiáng)生物油的霧化性能；利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到了生物油索特平均直徑的經(jīng)驗(yàn)公式。利用流體力學(xué)軟件FLUENT分別對(duì)重油和生物油在旋流燃燒室內(nèi)的燃燒進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)比研究了兩種燃料的燃燒和污染物排放特性，考察了旋流強(qiáng)度對(duì)生物油燃燒特性的影響。模擬結(jié)果表明：旋流燃燒室內(nèi)存在中心回流區(qū)，生物油燃燒時(shí)回流區(qū)面積和回流量均小于重油；重油燃燒的氣體組分分布的模擬結(jié)果與文獻(xiàn)測(cè)量值較吻合，爐膛最高溫度比生物油燃燒高300K，CO和NO的排放量均比生物油
7、高；隨著空氣旋流強(qiáng)度的增加，生物油燃燒時(shí)爐膛內(nèi)回流區(qū)和回流量增大，CO的排放得到有效抑制，而NO排放量先升高后降低；生物油可以替代重油燃燒應(yīng)用于很多工業(yè)場(chǎng)合。對(duì)實(shí)驗(yàn)室自砌小型窯爐裝置內(nèi)生物油的燃燒進(jìn)行三維數(shù)值模擬，獲得了爐膛流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、組分分布、火焰形狀及污染物排放的詳細(xì)信息，揭示了爐膛內(nèi)部流動(dòng)、燃燒及傳熱傳質(zhì)過(guò)程的特點(diǎn)。模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好，驗(yàn)證了模型的可靠性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果對(duì)窯爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，縮小了爐膛體積，簡(jiǎn)化了爐膛結(jié)構(gòu)，更換了霧化噴嘴。進(jìn)一步的燃燒實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果表明：摘要改造后
8、的窯爐燃燒系統(tǒng)達(dá)到同樣霧化效果所需的霧化空氣量顯著降低；雖然生物油流量減小，但燃燒室的最高溫度(1450K)高于改造前的窯爐；霧化空氣流量的增加可以減小霧化平均粒徑、增強(qiáng)油氣混合，從而縮短液相停留時(shí)間，增加燃盡程度；但霧化空氣流量過(guò)大時(shí)，會(huì)攜帶燃料快速移動(dòng)，導(dǎo)致部分未燃盡組劊直接逃逸出爐膛；空氣霧化流量2．0kg／h時(shí)，煙氣中的一氧化碳濃度最小。隨著過(guò)量空氣系數(shù)的增加，區(qū)域內(nèi)氧氣濃度、混合氣體的速度增加，湍流和燃燒劇量提高，CO濃度不斷降低，NO濃度升高
