生物質(zhì)與煤混燒特性及數(shù)值模擬研究.pdf

1、與直接燃燒相比，生物質(zhì)與煤在原有燃煤工業(yè)鍋爐中進(jìn)行混合燃燒，可有效的利用可再生清潔能源生物質(zhì)，具有很好的環(huán)境效益，同時(shí)對(duì)鍋爐的改造成本低，燃燒具有更高的效率，對(duì)混燒研究方法有兩種，一是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，二是利用計(jì)算機(jī)通過數(shù)值模擬進(jìn)行研究，對(duì)于大型的工業(yè)鍋爐，實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)大量的成本和人力，所以在目前混燒技術(shù)不完善的情況下，可通過數(shù)值模擬方法對(duì)生物質(zhì)與煤的混燒進(jìn)行初步的研究。
　　本文首先在0.3MW單角爐內(nèi)進(jìn)行生物質(zhì)與煤混燒實(shí)驗(yàn)，對(duì)燃燒火焰溫度

2、及燃燒產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)試及常規(guī)分析，發(fā)現(xiàn)在煤粉中摻混生物質(zhì)能夠降低煤的著火溫度，但整體溫度有所下降。隨著木屑的比例增大，爐膛燃燒NOX的生成減少，燃料的燃燒更加完全，灰熔點(diǎn)溫度逐漸減少，但即使是當(dāng)木屑占整體燃燃料量的熱值的20％時(shí)，灰熔點(diǎn)依然較高，對(duì)鍋爐燃燒中的結(jié)焦性影響較小。其次對(duì)單角爐建模，在fluent中針對(duì)實(shí)驗(yàn)的工況進(jìn)行數(shù)值模擬，將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，確定合適的模型和參數(shù)，最終氣相湍流采用k-ε模型，氣相燃燒采用雙混合分?jǐn)?shù)/概

3、率密度函數(shù)(PDF)模型，對(duì)于顆粒相采用拉格朗日隨機(jī)跟蹤模型，煤顆粒揮發(fā)分析出采用雙匹配速率模型，生物質(zhì)顆粒揮發(fā)分析出采用單反應(yīng)速率模型，煤和生物質(zhì)焦的燃燒采用擴(kuò)散/動(dòng)力學(xué)模型，輻射模型采用p-1模型。最后針對(duì)某一300MW工業(yè)鍋爐進(jìn)行生物質(zhì)與煤混燒模擬，研究不同的摻混比，燃料不同噴入位置，不同的生物質(zhì)類型對(duì)爐內(nèi)燃燒和污染物排放情況的影響。模擬發(fā)現(xiàn)：摻混比越大，爐內(nèi)溫度越低，生物質(zhì)的摻混比例不宜超過10%；在生物質(zhì)與煤粉混合均勻后噴入，

4、從下三層噴口噴入煤粉上層噴口噴入生物質(zhì)和下三層噴口噴入煤粉上層噴口向上傾斜5°噴入生物質(zhì)三種噴燃方式，燃料第三種噴入方式爐膛內(nèi)溫度充滿度好，NOX排放量更低?；鞜拘?、稻草、谷殼三種不同生物質(zhì)結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)三者溫度相當(dāng)，木屑的氮含量更低，NOX濃度也相應(yīng)的降低。
　　在本文的300MW四角切圓鍋爐中最終選取在布置有sofa風(fēng)的鍋爐內(nèi)進(jìn)行木屑摻混比10%，煤粉在燃燒器下層噴口噴入，木屑粉從燃燒器上層向上傾斜5°噴入爐膛進(jìn)行生物質(zhì)與煤的