检索结果-南通市图书馆

作者：李开旭华中科技大学

学位级别：硕士

生物质热解过程引入活化和氨化是制备高附加值三态产品的重要途经,而生物质中特有的活性含氧官能团使得同步活化氨化过程发生复杂的交互作用。本文首先以生物质直接热解机理和碳基材料活化机理为基础,探讨了活化过程与热解过程的交互作... 详细信息

生物质热解过程引入活化和氨化是制备高附加值三态产品的重要途经,而生物质中特有的活性含氧官能团使得同步活化氨化过程发生复杂的交互作用。本文首先以生物质直接热解机理和碳基材料活化机理为基础,探讨了活化过程与热解过程的交互作用并揭示了生物质同步活化热解制备高值三态产品的调控机制。结合生物质氨化热解机理,进一步研究了生物质热解过程、化学活化过程、氨化掺氮过程的交互作用,实现了高效绿色化制备多孔掺氮碳材料。主要研究工作如下:选取灰分少且含氮量低的竹屑为生物质原料,以最典型且研究最为广泛的KOH为活化剂,利用固定床反应系统研究了反应温度和质量比例(活化剂:生物质)对同步活化热解的影响。将实验结果与焦炭中含氧官能团的键解离能结合分析了三态产物的转化路径,阐释了生物质热解过程中KOH的化学活化机理。在生物质热解过程,KOH能够同时与生物质碳骨架及活性含氧物质反应。当反应温度较低(400-600℃)或质量比例较低(1:8-1:2)时,活化剂与含氧物质之间的化学反应起到主导作用,KOH被完全转化为KCO并使得热解反应形成大量气体产物,生物油中酚类物质含量达提高到75%。而当反应温度较高(700-800℃)或质量比例较高(1:1)时,活化剂与更稳定的碳骨架之间的刻蚀反应占据主导地位,碳水化合物成为生物油的主要组分,其含量达到57.43%,而酚类物质和含氧物质大幅减少。对于焦炭产物而言,随着活化剂添加量的增大,其含氧量提高到23.68 wt.%。在高温条件下,KOH与生物质之间的反应更加剧烈,极大的提高了焦炭的比表面积(达到1351.13 m g),同时表面含氧官能团亦转化为更稳定的–OH、C-O和–COOH官能团。接着通过竹屑异步活化氨化热解(生物质化学活化热解后,将焦炭在氨气氛围热处理)与竹屑同步活化氨化热解(在氨气氛为下直接进行生物质化学活化热解)的对比实验,选取多种活化剂(KOH、KCO、KOH+KCO和HPO),从焦炭产物的物化特性角度分析了活化剂与氨气在同步活化氨化过程的协同作用机制。研究发现:同步活化氨化热解中,KOH和KCO与NH具有协同造孔和扩孔作用,使得焦炭比表面积大幅提高且小介孔(2-4 nm)占比达到约90%。而在掺氮作用方面,活化剂和氨气相互竞争与生物质含氧官能团作用,同时活化过程亦产生大量活性位点供NH参与反应,结果氮掺杂量亦得到提高。同步混合活化氨化热解实验(KOH+KCO)则进一步促进了活化剂与氨气之间的协同作用,使得焦炭比表面积达到2417 mg,氮含量达到3.89 wt.%,比电容达到175 F g。最后选取特殊活化剂HPO进行竹屑异步活化氨化热解制备多孔掺氮碳的实验研究,探究了质量比例(活化剂:生物质)对碳产物特性的影响。对比分析了第一步焦炭产物与第二步焦炭产物的物理孔结构和表面化学状态特性,提出了借助氨气与焦炭表面的含磷官能团发生化学反应进行定向掺氮的思路。结果表明,随着磷酸添加量的增加,第一步磷酸活化刻蚀逐渐提高了焦炭比表面积,当质量比例较高(1.5-2.0)时达到约1000 m g,且微孔占比较高(约40%)。磷酸刻蚀反应同样掺杂了部分含磷基团在焦炭表面(～1.8 at.%),主要为较不稳定的C-P-O和C-O-P官能团。在第二步氨气氛围热处理下,NH及其自由基离子主要通过与焦炭表面的含磷官能团反应,能够形成大量具有较强功能性作用的吡啶氮(约60%)和N-P官能团,使得掺氮量达到12.21 wt.%。同时由于NH的轻微扩孔作用,第一步磷酸活化焦炭内的微孔进一步扩大形成更有利于物质传输的小介孔(2-6 nm),同时仍然保持较高的比表面积(约800 m g)。

关键词：生物质同步活化热解活化氨化热解交互机理多孔掺氮碳

亚铁盐对热解气及焦炭制作电容器影响实验研究

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亚铁盐对热解气及焦炭制作电容器影响实验研究

作者：吴青松华中科技大学

学位级别：硕士

本文对不同浓度的醋酸亚铁盐、氯化亚铁盐和硫酸亚铁盐浸渍的生物质原料竹子热解气体产物特性演变规律及热解焦炭的孔隙结构和表面官能团进行了讨论,并对热解产物焦炭制备电极组装的超级电容器的电化学特性进行了深入的探讨。首先,对竹... 详细信息

本文对不同浓度的醋酸亚铁盐、氯化亚铁盐和硫酸亚铁盐浸渍的生物质原料竹子热解气体产物特性演变规律及热解焦炭的孔隙结构和表面官能团进行了讨论,并对热解产物焦炭制备电极组装的超级电容器的电化学特性进行了深入的探讨。首先,对竹子进行工业分析、元素分析和组成分析。接着在固定床反应器上对不同浓度的醋酸亚铁、氯化亚铁和硫酸亚铁盐浸渍过的竹子进行热解,采用便携式气相色谱仪对热解气体产物进行成分分析,结果表明:相同浓度的不同亚铁盐催化热解气中醋酸亚铁盐催化的H2产率最高,CH4产率最低,并且H2产率增加则CH4产率就会减少;Fe SO4催化的CO产率最高。然后,采用BET分析方法和傅里叶红外分析方法分析了负载亚铁盐热解得到的焦炭,得到焦炭样品的吸附/脱附等温曲线、比表面积、平均孔径、孔容积、孔径分布等特性参数和有机官能团的演变特性,结果表明:高浓度的亚铁盐催化的比低浓度催化的毛细凝聚现象更明显,其中30%浓度的醋酸亚铁盐催化热解得到的焦炭毛细凝聚现象最为突出;1%浓度的醋酸亚铁盐、氯化亚铁盐和硫酸亚铁盐以及30%浓度的硫酸亚铁催化热解得到的焦炭焦样比表面积较大而平均孔径较小;30%浓度的醋酸亚铁盐及30%浓度的氯化亚铁盐催化热解得到的焦炭焦样平均孔径较大而比表面积和孔容积较小,是因为其小孔熔融闭合的缘故;在800℃高温热解条件下得到的焦炭中脂肪链C-H键、羰基(C=O)、低聚C-C键等基本消失,只剩下强度一般较强的羟基(OH)和可能是来自芳香族结构的C=C键官能团。最后,对不同浓度的醋酸亚铁盐、氯化亚铁盐和硫酸亚铁盐催化热解得到的活性焦炭制作超级电容器电极再进行循环伏安测试实验、恒电流充放电测试实验和交流阻抗测试实验,测试实验结果表明:硫酸亚铁盐催化的对电容特性的影响效果比氯化亚铁盐和醋酸亚铁盐加入催化效果更好;高浓度亚铁盐催化热解制得的焦炭制作的电容器比低浓度催化的制作的电容器电容特性要好,说明增加亚铁盐的浓度可以改善电容器的电容特性;在活性焦炭(负载亚铁盐催化热解焦炭)、导电剂(乙炔黑)、粘结剂(PVDF)质量比为8:1:1的体系下,高浓度的亚铁盐催化热解得到的焦炭制作的电容器比低浓度的催化的比电容大,电容特性更好,其中30%浓度硫酸亚铁催化得到的活性焦炭的比电容最大,硫酸亚铁盐催化热解得到的活性焦炭制作的电容器比醋酸亚铁和氯化亚铁催化的导电性更好。

关键词：生物质竹子铁盐热解超级电容器

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中药固废原料特性及热解关联性研究

中药固废原料特性及热解关联性研究

作者：周昀华中科技大学

学位级别：硕士

我国每年产生的中药固废逾6000万吨,但来源广泛、种类复杂多样,对资源性成分及结构特征缺乏科学的辨识,同时原料的复杂性造成化学反应的不均一性,限制了其大规模应用。通过热化学转化可以将中药固废转化为炭、油、气产品,有利于实现中... 详细信息

我国每年产生的中药固废逾6000万吨,但来源广泛、种类复杂多样,对资源性成分及结构特征缺乏科学的辨识,同时原料的复杂性造成化学反应的不均一性,限制了其大规模应用。通过热化学转化可以将中药固废转化为炭、油、气产品,有利于实现中药固废的高效高质利用。本文选取典型植物类中药渣对其组成结构进行解析,对典型中药渣热化学转化失重过程与产物组成特性进行了探究,并建立中药固废热分解特性与原料特性之间的关联关系,为中药固废热化学转化高值化利用提供理论参考。首先探究了中药渣的工业分析、元素分析、有机组成及傅里叶变化红外光谱(FTIR),并采用多元分析对中药渣组成结构进行定性与定量分析。结果表明种子果实类中药渣挥发分和萃取物含量最高,草叶类灰分含量最高,块根类纤维素含量最高而茎秆类木质素含量最高,中药渣磷、钾以及半纤维素含量均偏低。基于有机组分的聚类分析可将中药渣大致分为三大类,分别为:(1)高木质素类;(2)高萃取物类;(3)高纤维素类。利用主成分分析对比中药渣FTIR间的细微差异,在得分图上中药渣显示出明显的聚类与区分效应。利用偏最小二乘分析建立了中药渣FTIR与三组分之间的回归预测模型,其中木质素模型的拟合程度最高,纤维素模型的预测能力最强,三组分模型的预测能力均达到良好水平。接着采用热重分析仪研究了典型中药渣的热解与燃烧失重过程,进行动力学分析,并探究了中药渣热解/燃烧特性与原料组成结构之间的关联机制。结果显示块根类中药渣的热解脱挥发分能力和燃烧特性均优于其他类的中药渣,其中,山药样品热解脱挥发分能力最强,制川乌样品的燃烧特性最好。热解脱挥发分能力、热解活化能与纤维素含量正相关性最强,与木质素含量负相关性最强;燃烧性能、燃烧活化能与O/C摩尔比正相关性最强,与萃取物含量负相关性最强。最后采用固定床热解装置探究了反应温度与Zn Cl浸渍比对富氮中药渣热解产物的影响。结果表明随反应温度升高,气体产率显著提升,生物油产率先升后降,焦炭产率持续降低。生物油中含氮杂环化合物、脂肪烃以及芳香烃含量均随反应温度升高而增加,而羧酸类、呋喃类、酯类化合物显著减少,高温促进了芳香化反应。Zn Cl的引入降低了生物油的产率,而增加了焦炭和气体的产率。H的产率以及生物油中糠醛和腈类化合物的含量均随Zn Cl浸渍比的增大而显著增大,酚类化合物的含量降低。Zn Cl浸渍预处理使中药渣原样表面形貌更加松散,提高反应温度和增大Zn Cl浸渍比均有利于改善焦炭的孔隙结构。

关键词：中药固废原料特性热解关联性分析动力学分析

农业废弃物混煤燃烧特性及污染物排放特性研究

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农业废弃物混煤燃烧特性及污染物排放特性研究

作者：王子威华中科技大学

学位级别：硕士

农业废弃物是重要的生物质资源,由于它具有资源丰富和利用过程环境友好等特点受到了世界各国的广泛关注。然而在目前的技术条件下农业废弃物混煤燃烧是大规模利用农业废物的方法之一,农业废弃物混煤燃烧不仅可以降低污染物的排放,并且... 详细信息

农业废弃物是重要的生物质资源,由于它具有资源丰富和利用过程环境友好等特点受到了世界各国的广泛关注。然而在目前的技术条件下农业废弃物混煤燃烧是大规模利用农业废物的方法之一,农业废弃物混煤燃烧不仅可以降低污染物的排放,并且可以高效的利用低热值的农业废弃物物,是一种高效且环保的获取能源的方法。由于农业废弃物混煤燃烧的现在技术条件限制和对燃烧特性认识的欠缺以及国内没有相关的扶植政策,使得混燃技术在中国并没有普及。本文以此为背景,选用麦秆、玉米秆和稻壳三种典型的农业废弃物,研究农业废弃物混煤(无烟煤和褐煤)燃烧时的燃烧特性和污染物排放特性。使用德国NETZSCH公司的STA409C型热重分析仪对农业废弃物和煤样单独燃烧和混合燃烧时的燃烧特性进行了研究,考察了在不同混合比例和不同升温速率下的混合物的燃烧特性。结果表明,当农业废弃物掺混比为20%的时候混合物整体表现出煤样的特性,当掺混比升高到50%的时候混合物整体表现出生物质的特性。升温速率的升高有利于混合物的燃烧。运用Coats-Redfern积分法求得动力学特性参数,结果表明农业废弃物挥发分燃烧阶段所需的活化能明显低于焦炭燃烧阶段更低于煤燃烧所需的活化能,当农业废弃物混煤燃烧时能明显降低煤燃烧所需的活化能,提高煤的燃烧性能。总的来说农业废弃物混煤燃烧能明显提高煤的燃烧特性使用管式炉进行燃烧过程中污染物排放的实验研究,主要针对SO2、NO和HCl这三种污染物进行了研究,实验中对农业废弃物和煤单独燃烧时的污染物排放特性进行了研究并考察了不同掺混比和不同炉温条件下的污染物排放特性。结果表明相对于煤单独燃烧而言,农业废弃物混煤燃烧能降低SO2和NO的排放,同时掺混比和炉温变化时SO2和NO的排放特性也随之变化,但是总体而言都能减少SO2和NO的排放。但是相对于煤单独燃烧而言,农业废弃物混煤燃烧时会增加HCl的排放,随着掺混比的增加HCl的转化率降低,但是都远高于煤单独燃烧时HCl的排放量。由于HCl的危害性极大,并且目前没有成熟的技术减少HCl的排放,所以本文研究了添加剂对燃烧过程中HCl排放的影响。结果表明:石灰石和高岭土都能减少燃烧过程中HCl的排放,但是石灰石的减排效果更好也更经济。

关键词：农业废弃物煤混烧污染物 HCl

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矿物质对沥青岩结渣特性的影响

矿物质对沥青岩结渣特性的影响

作者：易凡华中科技大学

学位级别：硕士

沥青岩作为一种特殊的燃料,具有高挥发分、高碱金属等特性,在锅炉中尤其是易产生还原性气氛的密相区燃烧时,容易结焦,不利于床料的稳定流化。且产生的灰分沾污性较强,容易使锅炉受热面产生严重的积灰,影响锅炉的运行。易沾污燃料沥青岩... 详细信息

沥青岩作为一种特殊的燃料,具有高挥发分、高碱金属等特性,在锅炉中尤其是易产生还原性气氛的密相区燃烧时,容易结焦,不利于床料的稳定流化。且产生的灰分沾污性较强,容易使锅炉受热面产生严重的积灰,影响锅炉的运行。易沾污燃料沥青岩的沾污结渣特性研究对锅炉的沾污防治有着非常重要的实际意义。本文利用HSC Chemistry模拟软件探索了不同温度下沥青岩灰以及加入添加剂后沥青岩灰中不同灰成分的转化规律,根据不同灰成分的熔点的不同,对加入不同添加剂后的沥青岩熔融特性进行预测,给出了可能适合的添加剂配方。利用常规的沾污判别指标(酸碱比、灰熔点)对沥青岩的结渣特性进行判断,发现两者结果不一致,说明常规的判别指标并不适用于沥青岩。本文分别在马弗炉和流化床上进行试验。结合粉末冶金行业与硅酸盐领域的烧结理论对沥青岩在马弗炉烧得的灰进行研究,发现沥青岩灰的粒径与堆积密度在一定程度上能反应沥青岩的结渣程度。结合XRD、XRF检测手段对马弗炉和流化床锅炉烧得的沥青岩灰进行研究,发现CaSO4与CaSiO3的含量变化对沥青岩灰的结渣特性具有很大的影响。根据实验结果,对模拟条件进行优化调整,选择了更合适的添加剂组,然后再次在流化床锅炉上进行验证,模拟结果与实验结果吻合度达到80%。

关键词：沥青岩结渣 HSC Chemistry模拟灰成分流化床燃烧

城市高分子聚乙烯塑料垃圾的流化床气化实验模拟研究

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城市高分子聚乙烯塑料垃圾的流化床气化实验模拟研究

作者：李缔华中科技大学

学位级别：硕士

随着经济的快速发展以及城市化进程的提高,我国城市废弃塑料垃圾的数量呈现飞速增长的态势,这已成为我国日益严重的环境问题中重要的一环,也是影响我国可持续发展的重要制约因素。城市高分子聚乙烯塑料垃圾的回收气化是缓解目前城市环... 详细信息

随着经济的快速发展以及城市化进程的提高,我国城市废弃塑料垃圾的数量呈现飞速增长的态势,这已成为我国日益严重的环境问题中重要的一环,也是影响我国可持续发展的重要制约因素。城市高分子聚乙烯塑料垃圾的回收气化是缓解目前城市环境问题的一个办法。本文采用鼓泡床反应器对高分子聚乙烯塑料垃圾进行气化,根据原料特性和冷态、热态实验结果,采用欧拉-欧拉法描述反应器中的气固两相流以及其相互作用,并用颗粒流动力学理论模型(KTGF模型)作为闭合方程模型,选取合适的气化反应模型,进行了冷态和热态实验模拟,并与实验结果进行对比分析。这为以后建立一个完善的鼓泡床塑料垃圾气化模型和塑料垃圾鼓泡床气化炉的设计、优化以及扩大提供基础。在冷态实验以及模拟中,通过改变空气表观流速,找出了不同流化态对应气流表观速度,从而确定了热态实验进气风速范围,同时通过冷态实验模拟观测到了鼓泡流化态中的“气泡”的生成、上升、聚合等过程,以及不同流化态下的床料层表现中的不同状态,此外还通过模拟讨论了湍流模型与层流模型对于冷态模拟结果的影响。在热态实验以及模拟中,通过改变当量比,发现当量比的升高虽然能够促进焦油成分的氧化和裂解,增加气相产物的产率,但是也一定程度上促进了完全氧化反应的进行,从而降低出口燃气的高位发热量,所以基于产气的高位发热量考虑比较合适的当量比为0.25。同时根据热态实验及模拟结果的分析,优化了反应器结构,建立了新的模型进行模拟,并得到了比较理想的结果。

关键词：欧拉-欧拉法颗粒流动力学理论模型气化模拟

低热值高温煤气燃烧器流场冷态试验及模拟研究

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低热值高温煤气燃烧器流场冷态试验及模拟研究

作者：严阵华中科技大学

学位级别：硕士

高温烟气在钢铁、水泥、冶金等行业应用广泛,针对高温烟气发生工艺以及工业窑炉难以利用劣质煤的现状,煤燃烧试验室开发了结合流化床煤气化以及流化床燃烧技术的超高温烟气发生工艺,本文对工艺过程进行了描述,针对低热值高温煤气和高温... 详细信息

高温烟气在钢铁、水泥、冶金等行业应用广泛,针对高温烟气发生工艺以及工业窑炉难以利用劣质煤的现状,煤燃烧试验室开发了结合流化床煤气化以及流化床燃烧技术的超高温烟气发生工艺,本文对工艺过程进行了描述,针对低热值高温煤气和高温含氧烟气的特点,设计了适用于此工艺的一种套筒式旋流燃烧器,在冷态模型台架上完成对各工况下燃烧器旋流流场的测量,用工程模拟软件Fluent模拟三维热态燃烧,以得到燃烧器的优化设计,以适应超高温烟气发生工艺在回转窑煅烧生产中的需求。低热值高温煤气燃烧器是整个超高温烟气发生工艺的关键部件之一,由于该工艺的设备较多、系统复杂,产生的煤气和烟气均在900℃左右,不宜用结构过于复杂的三通道或多通道燃烧器,在满足燃烧效果和系统安全的前提下,设计了加装旋流叶片式的套筒式燃烧器形式,并根据冷态模化原理计算结果,建造燃烧器冷态测量系统。试验采用五孔探针测量系统进行测试,得到了不同旋流叶片角度、数量、位置,以及不同内外质量流量比等各个工况下轴向、切向、径向速度的变化情况,最终分析得出旋流叶片的角度和位置对改变旋流流场的状况影响最为明显。实际工况中,原料气体在以回转窑为燃烧室的燃烧状况,是直接关系工艺最终实现的关键。本文结合具体项目,根据冷态流场测量得到的最佳设计参数,用Gambit软件进行三维立体建模并划分网格,采用CFD工程模拟软件Fluent进行高温煤气在以回转窑为燃烧室内燃烧特性模拟,包括温度场、速度场以及压力场等。模拟得到的火焰温度为1780K,即1503℃,最高速度为194m/s,在煤气与烟气混合出口处,与设计值相当接近,窑头部分维持在负压,约-336Pa。模拟得到的燃烧情况能够满足回转窑煅烧生产需要。

关键词：超高温烟气低热值高温煤气旋流燃烧器五孔探针冷态流场热态模拟

国产300MW汽轮机通流改造及电厂试验研究

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国产300MW汽轮机通流改造及电厂试验研究

作者：丁铭上海交通大学

学位级别：硕士

节约能源是我国的一项基本国策,对现役国产汽轮机组通流部分进行技术改造是发电厂节能降耗的有效手段。本文通过对汽轮机通流部分的损失进行分析,论述了汽轮机通流改造的基本原理和先进技术。作者深入比较了有关的性能试验规程,重点针... 详细信息

节约能源是我国的一项基本国策,对现役国产汽轮机组通流部分进行技术改造是发电厂节能降耗的有效手段。本文通过对汽轮机通流部分的损失进行分析,论述了汽轮机通流改造的基本原理和先进技术。作者深入比较了有关的性能试验规程,重点针对ASME PTC-1996规程中的一些重要环节进行了阐述,提出了通流效率实验结果修正计算的思路和方法,建立了修正计算的数学模型,为了验证改造后的机组性能的验证试验提供的技术准备。本文着重分析了国电谏壁发电厂#7机组300MW汽轮机通流部分改造的技术措施以及机组改造后性能鉴定试验的结果,评估了改造效益,为国内同类型机组的改造和试验提供了借鉴。

关键词： 300MW 通流改造性能试验修正

基于CPFD方法的流化床生物质气化数值模拟研究

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基于CPFD方法的流化床生物质气化数值模拟研究

作者：任喜熙华中科技大学

学位级别：硕士

化石能源的过度消耗使生态环境恶化和能源危机等问题日益突出,寻找替代化石能源的可再生能源成为了能源领域关注的热点问题。生物质是一种分布广泛、储量丰富且可再生的绿色新能源,将生物质应用于流化床气化能产生可用于工业生产或者燃... 详细信息

化石能源的过度消耗使生态环境恶化和能源危机等问题日益突出,寻找替代化石能源的可再生能源成为了能源领域关注的热点问题。生物质是一种分布广泛、储量丰富且可再生的绿色新能源,将生物质应用于流化床气化能产生可用于工业生产或者燃烧发电的高热值合成气,该技术是一种高效的热转化技术。由于实验规模的限制以及实验条件的复杂性,基于计算颗粒流体动力学(Computational Particle Fluid Dynamics,CPFD)的数值计算方法被广泛应用于流化床生物质气化的研究,该方法经济高效,可以预测反应器内气体、颗粒、温度在时间和空间中的分布,有利于探究气化反应机理和寻找最佳运行工况,同时还可以优化气化炉设计以及进行工业放大研究。本文首先基于CPFD方法建立了流化床生物质气化的数值模型,离散颗粒采用MP-PIC方法描述,气相采用大涡模拟描述。考虑了生物质热解脱挥发分、燃烧反应和气化反应。将模拟结果与文献中的实验数据进行对比,结果表明模拟数据和实验数据具有良好的一致性,从而验证了数值模型的准确性和可靠性。其次探究了鼓泡流化床气化反应器内的颗粒分布、温度分布、气体组分分布情况,揭示了其分布规律。同时研究了生物质性质和流化床运行条件对生物质气化特性的影响,结果表明:对生物质性质而言,四种生物质中锯末的气化效果最佳,生物质颗粒粒径为0.6mm时可燃气成分含量最大,高含水率不利于生物质气化反应;对于流化床运行条件而言,空气当量比增加会降低可燃气体含量,气化温度增大有助于气化反应,初始床层高度会改变炉膛出口H/CO的值。最后,将流化床生物质气化的数值模型放大扩展到了工业规模的循环流化床气化炉,对工业级别的循环流化床气化炉进行了三维数值模拟研究,预测了不同尺寸炉型的流动形态、温度分布和气体分布,探究了空气当量比、生物质种类、气化炉结构对气化特性的影响,揭示了循环流化床气化炉内的气固流动特性和气化反应特性,为优化工业流化床结构和寻找最佳运行工况提供了理论依据。结果表明空气当量比为0.25时气化效果最佳,使用锯末气化合成气热值最高,直径突变型炉膛结构气化效果最佳。

关键词：数值模拟生物质流化床气化颗粒动力学

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隧道窑气体燃料富氧燃烧的数值模拟研究

隧道窑气体燃料富氧燃烧的数值模拟研究

作者：曾铖华中科技大学

学位级别：硕士

隧道窑是生产无机非金属材料的连续性烧成设备，其中烧成段是进行烧成的主要结构。本文采用计算机数值模拟的方法模拟隧道窑烧成段气体富氧燃烧过程，研究在工业生产过程中如何利用富氧燃烧技术降低隧道窑能耗，减少污染，可以对实际窑... 详细信息

隧道窑是生产无机非金属材料的连续性烧成设备，其中烧成段是进行烧成的主要结构。本文采用计算机数值模拟的方法模拟隧道窑烧成段气体富氧燃烧过程，研究在工业生产过程中如何利用富氧燃烧技术降低隧道窑能耗，减少污染，可以对实际窑炉的结构优化和运行控制提供指导作用，奠定富氧燃烧技术应用于隧道窑的理论基础。本文研究了某明焰陶瓷隧道窑结构及热工流程，利用流体分析软件FLUENT建立该隧道窑烧成段的燃烧模型，对隧道窑烧成段进行三维数值模拟。研究结果表明，随氧气质量分数从23%提高到38%：(1)窑内温度场越来越均匀。当隧道窑产量一定时，富氧燃烧使得窑顶温度减小，使用寿命延长，也减小了窑内上下温差。(2)当燃料种类和燃料类型一定时，火焰温度也逐步升高;当具有相同富氧气氛时，热值高的燃料火焰温度高于热值低的燃料，说明热值高的燃料燃烧更为完全。(3)窑内气体的扰动也更加剧烈;当燃料种类和燃料量一定时，烟气出口流速逐渐减小;当具有相同富氧气氛时，由于输入总的热量相同，热值高的燃料出口截面流速反而越低。(4)出口截面NO浓度逐渐增大，并且增大趋势逐渐减小，其中热力型NO与总的NO浓度变化趋势相同，而快速型NO含量增加越来越多。(5)NO浓度场与速度场之间存在一定的对应关系，在速度小的区域，NO的浓度越高，因此，应该尽量加快窑内气体的扰动程度以抑制NO的生成。(6)高炉煤气CO浓度大幅减小;发生炉煤气CO浓度增大，但是增大趋势明显不如高炉煤气的减小趋势。在相同气氛时，热值较高的发生炉煤气CO浓度低于热值较低的高炉煤气;CO浓度不断升高。建议保持氧气质量分数在28%，可保证较低CO产量和较高CO产量。(7)可以减小隧道窑产品单位产量综合能耗，当氧气质量分数达到38%时，比常规空气燃烧节约能耗约35%。

关键词：隧道窑气体燃料富氧燃烧数值模拟