本文關(guān)鍵詞：多組分低熱值氣體在雙層多孔介質(zhì)中的燃燒特性研究

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【摘要】：多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)由于其獨(dú)特的熱量回流機(jī)制,具有燃燒速率高、污染排放量低、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣等特點(diǎn),是清潔利用和處理低熱值氣體的一種有效途徑。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)三種典型多組分低熱值氣體在雙層多孔介質(zhì)中燃燒特性進(jìn)行研究,研究工作主要包括以下三個(gè)部分：(1)試驗(yàn)研究多組分低熱值氣體在雙層多孔介質(zhì)中的貧燃特性。搭建雙層多孔介質(zhì)燃燒實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),試驗(yàn)研究高爐煤氣、生物質(zhì)氣化氣、垃圾填埋氣三種典型低熱值氣體在貧燃(φ=0.60-0.75)工況下的溫度分布特性、穩(wěn)定燃燒工況范圍、以及污染物排放特性。結(jié)果表明,隨著入口流速的增大,火焰穩(wěn)定位置向下游移動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)當(dāng)量比范圍內(nèi),高爐煤氣最大穩(wěn)燃上限為24 cm/s,生物質(zhì)氣化氣最大穩(wěn)燃上限為50 cm/s。垃圾填埋氣穩(wěn)燃范圍為14～30 cm/s。低熱值氣體穩(wěn)燃極限受其熱值與成分的影響。在實(shí)驗(yàn)工況范圍內(nèi),高爐煤氣的最大CO排放量達(dá)到303 mg/m3,垃圾填埋氣的CO排放量均低于15 mg/m3,三種預(yù)混氣體在雙層多孔介質(zhì)中的NOx排放量均在2.67 mg/m3以下。(2)數(shù)值模擬多組分低熱值氣體在雙層多孔介質(zhì)中的貧燃燃燒。以CFD商業(yè)軟件FLUENT 6.3為平臺(tái),基于實(shí)驗(yàn)室搭建的雙層多孔介質(zhì)燃燒器,采用詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和一維雙溫模型,模擬高爐煤氣、生物質(zhì)氣化氣、垃圾填埋氣在特定工況(φ=0.60, vin=0.20 m/s)下的燃燒。模擬結(jié)果表明,模型可以較好反應(yīng)不同預(yù)混氣體在多孔介質(zhì)中的溫度分布規(guī)律和污染物排放規(guī)律。三種低熱值氣體的反應(yīng)區(qū)位置不同。燃燒反應(yīng)中,羥基(OH)與氧原子(O)是最為活躍的基團(tuán),且可燃?xì)怏w與羥基反應(yīng)的速率大于與氧原子反應(yīng)的速率。NO是燃燒產(chǎn)物中最主要的NOx氣體,NO2與N2O含量均很低,質(zhì)量濃度低于1 mg/Nm3。(3)雙層多孔介質(zhì)材料選擇對(duì)多組分低熱值氣體燃燒的影響�；诘�3章建立的多孔介質(zhì)燃燒模型,針對(duì)上游層、下游層多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)和對(duì)流換熱系數(shù)進(jìn)行變參數(shù)分析。模擬結(jié)果顯示,多孔材料導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)預(yù)混氣體溫度特性的影響與反應(yīng)區(qū)位置有關(guān)。若預(yù)混氣體反應(yīng)區(qū)位于燃燒器交界面上游,則改變上游層的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)溫度特性影響更大,若反應(yīng)區(qū)位于下游,則改變下游層的導(dǎo)熱系數(shù)影響更大。所用工況中,改變上游層多孔材料的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)CO排放影響最為明顯。三種低熱值氣體中,高爐煤氣的CO排放對(duì)上游層導(dǎo)熱系數(shù)變化最敏感。
【關(guān)鍵詞】：雙層多孔介質(zhì) 多組分低熱值氣體 溫度特性 穩(wěn)燃范圍 污染物排放 多孔介質(zhì)材料特性
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ038.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 符號(hào)表15-17
• 1 緒論17-24
• 1.1 課題背景17-19
• 1.1.1 能源與環(huán)境現(xiàn)狀17-18
• 1.1.2 低熱值氣體燃料18-19
• 1.2 多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)19-23
• 1.2.1 多孔介質(zhì)燃燒的特點(diǎn)19-22
• 1.2.2 雙層多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)22-23
• 1.3 本章小結(jié)23-24
• 2 雙層多孔介質(zhì)研究現(xiàn)狀與本文研究內(nèi)容24-37
• 2.1 雙層多孔介質(zhì)燃燒特性24-29
• 2.1.1 輻射效率25-27
• 2.1.2 溫度特性27
• 2.1.3 穩(wěn)燃范圍27-28
• 2.1.4 污染物排放特性28-29
• 2.2 燃料成分對(duì)雙層多孔介質(zhì)燃燒的影響29-32
• 2.2.1 單一稀釋氣體添加的影響30-32
• 2.2.2 多孔介質(zhì)合成氣燃燒特性32
• 2.3 材料選擇對(duì)雙層多孔介質(zhì)燃燒的影響32-34
• 2.4 本文主要研究內(nèi)容34-37
• 3 低熱值氣體在雙層多孔介質(zhì)中貧燃特性研究37-52
• 3.1 引言37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)裝置與方法37-40
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置37-40
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟40
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論40-50
• 3.3.1 預(yù)實(shí)驗(yàn)40-43
• 3.3.2 溫度特性43-45
• 3.3.3 穩(wěn)燃范圍45-48
• 3.3.4 污染物排放48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 4 多組分氣體多孔介質(zhì)燃燒數(shù)值模擬52-66
• 4.1 引言52
• 4.2 多孔介質(zhì)燃燒數(shù)學(xué)模型52-56
• 4.2.1 簡化假設(shè)與控制方程53-56
• 4.2.2 邊界條件,初始條件及算法56
• 4.3 計(jì)算結(jié)果與討論56-64
• 4.3.1 溫度特性56-58
• 4.3.2 組分分布58-60
• 4.3.3 化學(xué)動(dòng)力學(xué)特性60-62
• 4.3.4 CO與NO_x排放62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 5 雙層多孔介質(zhì)燃燒器材料參數(shù)選擇的影響66-74
• 5.1 引言66
• 5.2 計(jì)算工況66-67
• 5.3 計(jì)算結(jié)果與討論67-72
• 5.3.1 雙層多孔介質(zhì)材料選擇對(duì)溫度特性的影響67-70
• 5.3.2 雙層多孔介質(zhì)材料選擇對(duì)污染物排放的影響70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 6 全文總結(jié)74-77
• 6.1 主要結(jié)論74-75
• 6.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)75
• 6.3 未來工作展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-84
• 作者簡歷及在學(xué)期間所取得的科研成果84

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2 張偉;郭平;鄧生輝;;多孔介質(zhì)中油氣藏流體相態(tài)研究進(jìn)展[J];斷塊油氣田;2005年06期

3 褚金華,程樂鳴,王恩宇,邢守祥,駱仲泱,岑可法;預(yù)混天然氣在多孔介質(zhì)燃燒器中的燃燒與傳熱[J];燃料化學(xué)學(xué)報(bào);2005年02期

4 鄭陽;廖傳華;黃振仁;;基于毛細(xì)理論的含濕多孔介質(zhì)內(nèi)水分遷移過程[J];干燥技術(shù)與設(shè)備;2005年03期

5 鄭陽;廖傳華;黃振仁;;含濕多孔介質(zhì)的干燥特性[J];機(jī)電信息;2006年04期

6 范科飛;王景陽;廖傳華;;含濕多孔介質(zhì)的干燥特性[J];干燥技術(shù)與設(shè)備;2006年02期

7 劉志峰;趙剛;劉正鋒;張有為;王曉宏;;逾滲多孔介質(zhì)對(duì)固體顆粒吸附過程的影響[J];化工學(xué)報(bào);2007年06期

8 劉志峰;趙剛;張有為;劉正鋒;李柯;王曉宏;;固體顆粒在逾滲多孔介質(zhì)中的吸附特性[J];西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年02期

9 王景灝;李菊香;;流體層流橫掠多孔介質(zhì)中等溫平板的邊界層分析[J];大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào);2009年01期

10 李堅(jiān);宋正昶;劉方;;瓦斯在多孔介質(zhì)燃燒器中燃燒排放物實(shí)驗(yàn)研究[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2010年03期

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1 胥蕊娜;姜培學(xué);趙陳儒;黃寓理;;流體在微多孔介質(zhì)中的流動(dòng)研究[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

2 韋昌富;;多孔介質(zhì)力學(xué)理論及其應(yīng)用[A];第九屆全國巖土力學(xué)數(shù)值分析與解析方法討論會(huì)特邀報(bào)告[C];2007年

3 黃拳章;鄭小平;姚振漢;;含液多孔介質(zhì)力學(xué)問題的邊界元法[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

4 饒文濤;李本文;;多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)工業(yè)應(yīng)用數(shù)值模擬研究[A];2010全國能源與熱工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

5 郁伯銘;員美娟;;多孔介質(zhì)中流體流動(dòng)的分形分析[A];中國數(shù)學(xué)力學(xué)物理學(xué)高新技術(shù)交叉研究學(xué)會(huì)第十二屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

6 郭尚平;于大森;吳萬娣;;生物臟器多孔介質(zhì)的孔徑分布和比面[A];全國第一屆生物力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];1981年

7 劉志峰;趙剛;張有為;劉正鋒;李柯;王曉宏;;固體顆粒在逾滲多孔介質(zhì)中的吸附特性[A];第九屆全國滲流力學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集（一）[C];2007年

8 吳金隨;尹尚先;;顆粒堆積型多孔介質(zhì)內(nèi)孔喉模型的研究[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

9 黃拳章;鄭小平;姚振漢;;用邊界元法模擬含液多孔介質(zhì)的等效力學(xué)行為[A];北京力學(xué)會(huì)第十六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

10 王建省;王曉純;;具有流固熱耦合影響的可變形多孔介質(zhì)動(dòng)態(tài)物質(zhì)面分界特征[A];“力學(xué)2000”學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2000年

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1 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 劉相東;多孔介質(zhì)干燥理論與應(yīng)用并行[N];中國化工報(bào);2007年

2 饒文濤;多孔介質(zhì)燃燒新技術(shù)及應(yīng)用[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2009年

3 饒文濤;新一代燃燒技術(shù)——多孔介質(zhì)燃燒[N];中國冶金報(bào);2009年

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本文編號(hào)：932669