生物質(zhì)在流化床中熱解過程的動力學(xué)數(shù)值模擬.pdf

1、生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的方法將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為常規(guī)氣體、液體和固體燃料以替代化石燃料，緩解能源危機(jī)和溫室氣體污染問題。本文旨在建立生物質(zhì)熱解氣化和熱解液化過程的三維動力學(xué)模型，模擬并分析生物質(zhì)熱解轉(zhuǎn)化過程不同操作條件對產(chǎn)物產(chǎn)率和分布的影響，為優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計(jì)和操作提供指導(dǎo)。近年來數(shù)值計(jì)算方法的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)計(jì)算性能的提高使計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬仿真應(yīng)用到生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程成為現(xiàn)實(shí)。通過CFD模擬生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化在不同操作

2、條件下的動力學(xué)過程，可以使發(fā)生在反應(yīng)器內(nèi)的動態(tài)過程實(shí)現(xiàn)可視化，有助于更好的理解和研究熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程的物理和化學(xué)現(xiàn)象。本文分別建立了不同生物質(zhì)在流化床中空氣氣化制氫、水蒸汽氣化制氫和快速熱解制生物質(zhì)油的過程的CFD模型，模型全面考慮了轉(zhuǎn)化過程湍流、輻射傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的影響，研究分析了不同操作條件產(chǎn)物產(chǎn)率和分布，檢驗(yàn)了模型的靈敏性和有效性。 本文通過建立廢水污泥在流化床中熱解氣化過程的三維動力學(xué)模型，模擬并詳細(xì)分析了污泥氣化的

3、動力學(xué)過程，根據(jù)溫度場和產(chǎn)物濃度場分布信息分析，將反應(yīng)器分為熱解區(qū)、氧化區(qū)、氣化區(qū)和干舷區(qū)，并通過分析不同操作溫度和空氣當(dāng)量比ER對產(chǎn)物產(chǎn)率和分布以及溫度場分布的影響，得出污泥氣化為了得到更多的CO和H<,2>時(shí)適宜溫度操作范圍是1073～1273K，適宜ER取值范圍是0.15～0.4，與文獻(xiàn)總結(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的，證明了模型的靈敏度很高，有效性也很好。同時(shí)，通過考察合成氣(H<,2>+CO)含量和H<,2>/CO摩爾比，分析了根據(jù)應(yīng)用

4、目的來提高合成氣質(zhì)量的可行條件。 通過構(gòu)建生物質(zhì)在流化床中氣化動力學(xué)過程三維模型，模擬了松樹屑在流化床中水蒸汽氣化制氫氣和稻殼在流化床中空氣氣化制氫氣的過程，分析了氣化劑的量和操作溫度對氫氣含量和分布的影響，并分析了實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)的改進(jìn)方法。 通過構(gòu)建生物質(zhì)在流化床中熱解液化的三維動力學(xué)模型，再現(xiàn)了稻殼熱解生物質(zhì)油的過程。由于生物質(zhì)熱解生物質(zhì)油機(jī)理復(fù)雜，缺乏足夠精確的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，降低了模型的普適性，精確的動力學(xué)