生物质链条炉床层燃烧过程的数值研究
生物质因其自身可再生性、清洁性和分布广泛性的优点，已经越来越受到世界各国的重视。针对我国燃煤链条炉环境污染严重的现状，采用生物质作为燃料对燃煤链条炉进行改造或者直接引进新的生物质链条炉可以缓解上述问题。在生物质链条炉中，床层的燃烧过程最为复杂，但是有关的数值研究相对较少，因此，本文以生物质床层为研究对象，采用数值计算的方法对其燃烧过程进行研究。 本文首先针对生物质床层复杂的燃烧过程，建立了一维非稳态的燃烧模型进行数值模拟。该模型基于多孔介质非热平衡的方法，考虑了燃烧过程中床层高度的下降和颗粒内部非等温的影响，同时嵌入了燃烧过程中的物理和化学反应，最后利用Fluent结合UDF编程进行数值求解。模拟得到的床层剩余质量以及床层表面气体中O2、CO和CO2的体积分数同实验数据基本吻合，同时也符合层燃燃烧的基本特征，可以验证计算模型的准确性。 其次，本文研究了燃料不同参数（颗粒大小、堆积密度、水分含量）对床层燃烧过程的影响，结果表明:颗粒粒径的减小会明显提高床层平均燃烧速率，缩小气固两相的温差，同时有助于燃烧前期的挥发分析出速率和焦炭燃烧速率快速上升，缩短床层表面的着火时间;堆积密度的增大会使床层平均燃烧速率先增大后减小，会在燃烧前期降低挥发分析出速率、提高焦炭燃烧速率，延长床层表面的着火时间;水分含量的提高则会显著降低床层平均燃烧速率，同时减小挥发分析出速率和焦炭燃烧速率，延长床层表面的着火时间。 最后，本文研究了在不同一次风和床层高度下，床层燃烧相关参数的变化规律，结果表明:一次风风量对床层燃烧有较大的影响，随着一次风风量的增大，挥发分析出速率降低，焦炭燃烧速率先快速上升后迅速下降，床层剩余质量先减小后增大，最高床层温度先快速上升后变化平缓;一次风风温对床层燃烧的影响较小，一次风温度的升高，会使燃烧中期的挥发分析出速率有所升高、焦炭燃烧速率有所降低、床层表面气体温度小幅下降，床层剩余质量有所减少，最高床层温度先降低后升高;床层高度的改变在燃烧前中期对挥发分析出速率、焦炭燃烧速率和床层表面气体温度影响较小，床层高度的增大会增加床层剩余质量，提高床层最高温度。
生物质;燃烧过程;链条炉;数值模拟
大连理工大学
硕士
热能工程
李素芬
2015
中文
TK223.2;TK16
80
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）