生物質(zhì)裂解制油熱載體高速高效加熱裝置設(shè)計(jì)及理論研究.pdf

1、我國石油資源短缺已是不爭事實(shí)，能源安全問題突出，形勢極其嚴(yán)峻。預(yù)計(jì)到2020年全國石油年需求量將達(dá)到5.6億噸，對外依存度將上升至65％以上。與此同時，作為農(nóng)業(yè)大國，我國農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)資源豐富，但由于缺乏先進(jìn)、高效、低成本、可商業(yè)化發(fā)展的利用技術(shù)，導(dǎo)致每年大概有4億噸秸稈、3億噸林木廢棄物、3億噸沙生灌木等生物質(zhì)資源被白白浪費(fèi)。此外，我國目前面臨的環(huán)保問題日益突出與嚴(yán)峻。尤其近年全國各地出現(xiàn)的比較嚴(yán)重的霧霾天氣，引起人們對環(huán)保問題更加關(guān)

2、注。因此，加快研究和探索可將我國大量浪費(fèi)的農(nóng)林剩余物經(jīng)濟(jì)、快速、高效地轉(zhuǎn)化成可在一定層面上替代石油的生物燃油技術(shù)，是當(dāng)前我國能源、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展方面亟待解決的重大現(xiàn)實(shí)問題，具有重大經(jīng)濟(jì)意義、能源安全意義、環(huán)境保護(hù)意義和可持續(xù)發(fā)展意義。
　　本文基于上述情況依托國家863課題“斜板槽式低能耗精控加熱型生物質(zhì)快速裂解制生物燃油及混合乳化新技術(shù)”，對生物質(zhì)快速熱裂解制生物燃油裝備中的關(guān)鍵裝置——串聯(lián)復(fù)合型熱載體高速高效加熱裝置進(jìn)行了較

3、為系統(tǒng)的研究，提高生物質(zhì)裂解制生物燃油熱載體加熱速率、加熱效率和加熱裝置熱能利用率。
　　基于傳熱學(xué)的相關(guān)理論，研究分析串聯(lián)復(fù)合型熱載體高速高效加熱裝置的傳熱過程，分別對加熱裝置的傳熱金屬管、煙氣流動和爐體建立導(dǎo)熱微分方程和傳熱模型，并對該裝置進(jìn)行理論計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制造一款適用于生物質(zhì)熱裂解制生物燃油生產(chǎn)裝備的串聯(lián)復(fù)合型熱載體高速高效加熱裝置，解決既可對熱載體高速高效加熱，同時又可提升該裝置熱能利用率的技術(shù)難題。對該裝置進(jìn)行熱能

4、利用率試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明該加熱裝置的熱能利用率最高可達(dá)75.72％，平均熱能利用率可達(dá)75.22％，下爐體熱載體出口平均溫度為554.44℃，能夠滿足生物質(zhì)裂解對熱載體的工藝溫度要求。
　　基于FLUENT流體分析軟件對串聯(lián)復(fù)合型熱載體高速高效加熱裝置上、下爐體內(nèi)溫度場、壓力場、速度場等進(jìn)行模擬，結(jié)合該裝置對熱載體加熱時的多個物理影響因素，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后進(jìn)行了求解模式、物理模型、湍流模型、邊界條件、計(jì)算初始條件和迭代參數(shù)的設(shè)置

5、。通過氣固耦合分析，分別計(jì)算出上、下爐體內(nèi)溫度場、壓力場、速度場主要分布云圖、上爐體內(nèi)三個溫度檢測點(diǎn)溫度變化曲線、下爐體內(nèi)熱載體運(yùn)動軌跡和溫度變化曲線。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明，串聯(lián)復(fù)合型熱載體高速高效加熱裝置可將熱載體最高加熱到873K?；谶z傳算法的基本原理，對串聯(lián)復(fù)合型熱載體高速高效加熱裝置上爐體受熱面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，優(yōu)化值可以作為設(shè)備改進(jìn)的參考依據(jù)。
　　本文設(shè)計(jì)制造以秸稈氣、不凝氣、生物燃油作為燃料的三種不同類型的燃燒器，滿足串聯(lián)