生物質直接再燃的數值模擬.pdf

1、本文在生物質快速熱解的試驗基礎上，建立了生物質燃燒和再燃還原NO的數學模型，并依據此模型對生物質直接再燃做數值模擬。模擬以一維沉降爐為研究對象，以Fluent6.3軟件為研究平臺，著重考察生物質稻殼和秸稈在不同過量空氣系數、不同再燃燃料量下的燃燒和再燃特性，并研究了生物質稻殼和秸稈中的揮發(fā)分和焦炭對NO還原的影響。
　　生物質燃燒依次經歷干燥、熱解、揮發(fā)分燃燒及焦炭燃燒等階段。模擬過程中，水分蒸發(fā)采用擴散模型，揮發(fā)分析出采用單步反

2、應模型，揮發(fā)分燃燒采用擴散-動力控制模型，焦炭燃燒采用多表面反應模型。NO生成只考慮了燃料中揮發(fā)分氮和熱力型氮的生成，其還原則考慮了揮發(fā)分中的碳氫化合物和焦炭還原NO。
　　選擇典型的稻殼再燃工況對所建立的生物質再燃模型進行驗證，主要將再燃爐內溫度場、主要組分濃度場和NO組分濃度的模擬值與試驗值進行了比較，結果表明無論是燃燒模型還是NO轉化模型均能較為準確的反映稻殼燃燒和還原NO過程。
　　之后研究了再燃區(qū)過量空氣系數和再燃

3、燃料量的變化對燃燒溫度場、組分濃度場和NO轉化的影響。研究表明：燃料量一定時，再燃區(qū)過量空氣系數增加將導致燃料燃燒更為完全，NO還原效率降低，但再燃燃料的燃燒對爐內溫度場的影響很小。過量空氣系數一定時，再燃燃料量增加，爐內溫度水平升高，CO、CO2、CH4和H2濃度升高，NO的還原效率也隨著再燃燃量的增加而增加。
　　揮發(fā)分（碳氫化合物）同相還原NO受爐內氧濃度的影響很大，而在焦炭表面發(fā)生的NO異相還原反應則對爐內氧濃度的敏感性很

4、小，且NO的同相還原占主要地位。
　　通過比較稻殼和秸稈再燃特性表明：相同再燃條件下，秸稈再燃還原NO的效率高于稻殼。隨著過量空氣系數的增加，秸稈焦炭對NO還原效率的貢獻率增加，而揮發(fā)分的貢獻率則降低，且過量空氣系數為0.9時，秸稈焦炭的貢獻率達到46％。而對于稻殼，揮發(fā)分的貢獻率上升，焦炭的貢獻率下降。
　　通過本文對生物質直接燃燒特性以及再燃還原NO特性的研究將為進一步探索生物質清潔高效燃燒的利用方式提供依據，為進一步開