生物質(zhì)與煤混燒灰相互作用的模擬研究.pdf

1、我國面臨著能源危機和環(huán)境污染雙重挑戰(zhàn)，因此開發(fā)新能源部分替代煤是我國能源改革優(yōu)化的重要方向。我國屬于農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)能源作為一種豐富清潔的可再生能源可代替部分煤，同時由于燃煤排放至大氣中的細顆粒物過多，導(dǎo)致我國現(xiàn)階段作為嚴重的霧霾等問題，細顆粒的排放對人類的生存環(huán)境造成巨大的威脅，因此研究生物質(zhì)與煤混燒灰的細顆粒物在電除塵器內(nèi)部的相互作用從而實現(xiàn)尾部細顆粒的減排是燃煤電站開發(fā)新能源過程中必不可少的，這對于探求可代替煤的最佳生物質(zhì)能源是十

2、分重要的。
　　本文選取的燃料分別為常見的生物質(zhì)燃料玉米秸稈與無煙煤兩種燃料，首先將玉米秸稈破碎后分別按照0、10%、15%、20%、100%的比例與無煙煤混摻后，經(jīng)燃燒形成一系列混燒灰。首先通過實驗對這一系列混燒灰的理化特性（真密度、粒徑分布）等進行了實驗研究，為后續(xù)混燒灰在電除塵器內(nèi)部的相互作用情況做準備。實驗結(jié)果表明隨著生物質(zhì)玉米秸稈與無煙煤混燒比例的增加，混燒灰的真密度呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。同時由于玉米秸稈與無煙煤的混合燃燒

3、，使得其粒徑分布較純無煙煤灰或純玉米秸稈灰發(fā)生了一定變化，但變化不是很明顯，其粒徑分布的峰值相同或接近。
　　其次，本文主要對電除塵器內(nèi)部三種團聚機理（熱團聚、湍流團聚、電團聚）進行了模擬研究，首先根據(jù)顆粒粒徑確定了不同團聚機理下的團聚核函數(shù)。由三種團聚核函數(shù)可知，熱團聚效果與發(fā)生團聚的兩顆粒粒徑的差值相關(guān)，差值越大，熱團聚核函數(shù)愈大，并且熱團聚作用對亞微米級顆粒的團聚效果優(yōu)于微米級顆粒。湍流團聚效果與顆粒粒徑相關(guān)，顆粒粒徑越大，

4、團聚效果愈佳，湍流團聚對微米級顆粒聚并作用優(yōu)于亞微米級顆粒。電團聚效果愈顆粒粒徑相關(guān)，顆粒粒徑越大，其所帶荷電量越多，電團聚效果越明顯，電團聚對于微米級顆粒以及亞微米級顆粒的團聚效果均很明顯。
　　最后在確定了團聚核函數(shù)后，利用Fluent軟件對生物質(zhì)與煤混燒灰在電除塵器內(nèi)部的相互作用情況進行了模擬研究。首先通過自帶的自定義函數(shù)功能（UDF）將不同的團聚核函數(shù)程序?qū)胲浖校又妙w粒群平衡模型（PBM）與歐拉-歐拉雙流體模型耦

5、合，采用Sectional分區(qū)算法進行求解。研究結(jié)果表明：當流場流速為1.0m/s，顆粒體積分數(shù)為1.4%時熱團聚效果最佳，并且在玉米秸稈與無煙煤混摻比為10%時熱團聚效果最好；當流場流速為1.5m/s，顆粒體積分數(shù)為1.4%時湍流團聚效果最佳；當流場流速為1.0m/s，顆粒體積分數(shù)為1.4%時電團聚效果最佳，并且在玉米秸稈與無煙煤混摻比為10%時電團聚效果最佳。電除塵器中顆粒團聚主要以電團聚為主，熱團聚和湍流團聚為輔，三者共同為微米級