生物油燃燒特性研究.pdf

1、由生物質(zhì)快速熱裂解得到的生物原油是一種理想的可替代化石燃料的新型燃油，其密度和粘度較大，含氧量較高，熱值較低，并含有一定水分。目前，對生物原油應(yīng)用的研究主要偏重于兩個(gè)方面：生物原油直接燃燒和生物原油提質(zhì)改性后作為化工或發(fā)動機(jī)用油。 論文首先利用熱重-傅立葉紅外聯(lián)用方法研究了生物原油在不同氣氛、不同升溫速率下的熱重、紅外特性，并利用Coats-Redfern積分法進(jìn)行了生物原油燃燒動力學(xué)研究。研究結(jié)果表明：生物原油易于揮發(fā)和燃燒，

2、且燃燒過程可分為三段：水分和揮發(fā)份析出段、過渡段和燃燒段，且隨著升溫速率的增加，反應(yīng)會向高溫段移動，燃燒速率加快，燃燒時(shí)間縮短，燃燒變得更容易；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖分析可知，在空氣氣氛下，生物原油燃燒氣態(tài)產(chǎn)物中主要有水、CH4、CO2和CO等常見煙氣產(chǎn)物，在氮?dú)鈿夥障?，生物原油熱解氣態(tài)產(chǎn)物中主要有羥基、烷烴、羧基、脂肪酮、芳烴和醚類等輕質(zhì)有機(jī)物和官能團(tuán)；生物原油的揮發(fā)份析出段(第一段)的化學(xué)反應(yīng)是1.5級反應(yīng)，燃燒段(第三段)的化學(xué)反應(yīng)是2

3、級反應(yīng)，從活化能角度來看，在三個(gè)不同升溫速率條件下，第三段反應(yīng)的活化能比前兩個(gè)階段的活化能要高，且升溫速率為20℃/min時(shí)其活化能最大。 在自行搭建的生物原油燃燒試驗(yàn)平臺上進(jìn)行了生物原油直接燃燒熱態(tài)試驗(yàn)，研究了其燃燒及污染物排放特性。試驗(yàn)結(jié)果表明：本試驗(yàn)所采取的預(yù)熱生物原油(溫度控制在70～80℃)和外加點(diǎn)火源來預(yù)熱爐膛是實(shí)現(xiàn)生物原油順利點(diǎn)火、并穩(wěn)定燃燒的最有效方法。當(dāng)引燃柴油使?fàn)t膛溫度達(dá)到450℃左右時(shí)，油路緩慢地切換到生物

4、原油，可以順利的點(diǎn)燃：生物原油雖然點(diǎn)火較為困難，但是一經(jīng)點(diǎn)燃，就可以穩(wěn)定地燃燒，燃燒火焰溫度可達(dá)1100℃左右；在生物原油燃燒的煙氣排放中，SO2、NOx、CO的排放量在總體水平較低；和柴油燃燒相比，生物原油霧化燃燒穩(wěn)定運(yùn)行后，火焰長度較短但寬度較大，且最高火焰溫度較低；生物原油開始燃燒時(shí)，由于燃燒溫度較低，含水量較大，偶爾伴有淡綠色火焰。 在生物原油燃燒試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，制備并分析了不同生物原油/柴油摻和比和HLB值的乳化油，并對

5、幾種穩(wěn)定的乳化油進(jìn)行了燃燒試驗(yàn)，研究其燃燒和排放特性。試驗(yàn)結(jié)果表明：乳化劑HLB值在7.0～8.5之間、生物原油質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5％～15％之間的生物原油/柴油乳化油均有很高的穩(wěn)定性，穩(wěn)定時(shí)間超過17天；生物原油/柴油乳化油燃燒時(shí)，生物原油中水的微爆效應(yīng)形成二次霧化作用，使油和空氣混合更加均勻，空氣利用率提高，燃燒得更充分和完全；乳化油的完全燃燒可以降低油耗，提高熱效率。 論文最后采用FLUENT軟件對生物原油的霧化進(jìn)行模擬。運(yùn)用離散