基于FLUENT軟件的生物質(zhì)氣化數(shù)值模擬研究.pdf

1、在當(dāng)今能源危機(jī)、氣候惡化和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的情況下，生物質(zhì)能作為一種環(huán)保和可再生的能源已被廣泛關(guān)注和研究。在眾多的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)中，生物質(zhì)氣化作為具有應(yīng)用前景的一項(xiàng)技術(shù)，日益受到人們的關(guān)注。因此開展生物質(zhì)氣化模擬研究對生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用具有重要的理論意義。
　　本文首先采用熱重方法對稻秸半焦氣化進(jìn)行了動力學(xué)性能研究，探討了添加劑、壓力、氣化介質(zhì)等因素對稻秸半焦氣化失重率(TG)、失重速率(DTG)以及動力學(xué)參數(shù)的影

2、響，研究結(jié)果表明：催化劑CaFeNiAl可以有效的促進(jìn)較難揮發(fā)析出的重質(zhì)烴和焦油重整，從反應(yīng)動力學(xué)角度來看，CaFeNiAl可以降低稻秸半焦的表觀活化能，因此CaFeNiAl可以促進(jìn)氣化過程的進(jìn)行，提高碳轉(zhuǎn)化率；壓力提高對稻秸半焦H2O催化氣化有明顯的促進(jìn)作用。對稻秸半焦CO2催化氣化有也一定的促進(jìn)作用，但是隨著壓力的增加變化不明顯。
　　其次基于Fluent軟件，以顆粒動力學(xué)為理論基礎(chǔ)，采用雙歐拉氣固流體動力學(xué)模型，對生物質(zhì)氣化

3、過程進(jìn)行了冷態(tài)數(shù)值模擬。分析了射流隨時(shí)間的變化過程、氣固兩相在反應(yīng)器內(nèi)的速度分布以及顆粒相體積份額沿床高的分布等，冷態(tài)模擬結(jié)果顯示反應(yīng)器內(nèi)具有較好的氣固流動狀態(tài)。
　　最后在雙歐拉氣固流體動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，編寫udf導(dǎo)入氣固反應(yīng)子模型，同時(shí)結(jié)合氣相均相反應(yīng)模型，建立了流化床內(nèi)生物質(zhì)氣化反應(yīng)器模型，對生物質(zhì)氣化過程進(jìn)行了熱態(tài)數(shù)值模擬，計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了模型的可用性。通過模擬計(jì)算，探討了催化劑和壓力對生物質(zhì)氣化過程的

4、影響。模擬結(jié)果表明：隨著氣化反應(yīng)溫度的提高，床內(nèi)溫度分布趨于均勻，床層上部氣體濃度變化減小，催化劑CaFeNiAl不僅能夠促進(jìn)氣化過程的進(jìn)行，提高碳轉(zhuǎn)化率，而且還有利于產(chǎn)生更多的H2，常壓下，適宜的氣化溫度為850℃，此時(shí)氣體總產(chǎn)率為1.17Nm3/kg-biomass，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到92.4％，最佳催化效果在850℃以上，提高幅度最大在13.23％。隨著壓力升高，沿著床層高度方向，氣體濃度變化梯度減小，橫向上趨于均勻；加壓對氣體產(chǎn)物中C