微油點(diǎn)燃生物質(zhì)與低揮發(fā)分煤粉數(shù)值模擬研究.pdf

1、我國呈現(xiàn)出多煤少油的能源布局，煤的潔凈燃燒技術(shù)不先進(jìn)，已經(jīng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。且石油使用量巨大，多數(shù)依賴進(jìn)口，其已變成影響并制約我國全方位發(fā)展的重要物資。國內(nèi)發(fā)電廠仍以燃煤為主，每次鍋爐點(diǎn)火消耗大量燃油，低揮發(fā)分煤種燃燒釋放的NO造成巨大污染。社會和經(jīng)濟(jì)得到了迅猛發(fā)展卻消耗了大量的資源，環(huán)境也為之付出了沉重代價。如何減少電力產(chǎn)品單位能耗，減少污染物排放是火力發(fā)電行業(yè)必須考慮的首要問題。我國農(nóng)產(chǎn)品種類多，廢棄的植物秸稈和邊角余料是一

2、種巨大的浪費(fèi)，生物質(zhì)資源儲量豐富，提高其利用率能緩解各方面壓力，帶來良好效益。微油點(diǎn)燃生物質(zhì)與低揮發(fā)分煤粉技術(shù)既提高了生物質(zhì)能的利用，又減少了石油消耗，同時還減少了NO的排放，對該技術(shù)進(jìn)行研究有重要意義。
　　本文采用數(shù)值模擬的方法研究了微油點(diǎn)燃楊木、大豆秸稈、棉稈三種生物質(zhì)與低揮發(fā)分煤粉混合燃料的燃燒特性。主要研究了一次風(fēng)速度、生物質(zhì)種類、生物質(zhì)與低揮發(fā)分煤粉混合比、混合燃料粒徑四種因素對微油點(diǎn)火的影響。選擇質(zhì)量守恒、動量守恒、

3、能量守恒三大方程模型，標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程湍流模型，P-1輻射模型，平衡混合分?jǐn)?shù)/PDF模型，污染物形成模型等，從而建立完整的燃燒器物理模型。對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)立邊界條件與各項參數(shù)進(jìn)行模擬計算，通過對微油點(diǎn)火燃燒器內(nèi)部溫度場、物質(zhì)成分分布的對比分析，得到以下結(jié)論:一次風(fēng)速度為25m/s，生物質(zhì)添加比為10％時，揮發(fā)分含量最高的楊木與低揮發(fā)分煤粉組成的混合燃料點(diǎn)火效果最佳，揮發(fā)分含量越高，燃燒過程中混合燃料釋放的揮發(fā)分氣體含量越高，越利于焦

4、炭的點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒;以楊木與煤粉混合燃料為研究對象，一次風(fēng)速度25m/s，生物質(zhì)添加比為10％-15％時點(diǎn)火效果好，生物質(zhì)比例過小，點(diǎn)火效果不明顯;想要維持最佳點(diǎn)火效果存在臨界生物質(zhì)粒徑，生物質(zhì)粒徑大于該臨界粒徑值時，隨著生物質(zhì)粒徑增大，燃燒器出口溫度呈遞減趨勢;當(dāng)生物質(zhì)粒徑小于該臨界值時，隨生物質(zhì)粒徑增大，燃燒器出口溫度呈上升趨勢，以大豆秸稈與煤粉混合燃燒進(jìn)行模擬研究，在一次風(fēng)速度為22m/s時，得到最佳生物質(zhì)粒徑在96μm-120μ

5、m之間;一次風(fēng)速度過小，燃燒器中混合燃料受到高溫油火焰氣流的沖刷，生物質(zhì)顆粒易結(jié)焦，造成燃燒器內(nèi)部堵塞，一次風(fēng)速度過大又會造成燃料在燃燒室內(nèi)停留時間過短，燃燒不充分，致使混合燃料中的揮發(fā)分析出和焦炭的燃燒都發(fā)生拖延，著火距離增大，燃燒不穩(wěn)定性增加;微油點(diǎn)燃生物質(zhì)與貧煤混合燃料時，生物質(zhì)的揮發(fā)分析出溫度遠(yuǎn)低于低揮發(fā)分煤粉，生物質(zhì)通過熱質(zhì)交換和壁面輻射迅速吸收熱量，析出的揮發(fā)分與煤種里的氮化物進(jìn)行復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，能夠有效的減少燃料型NO