【摘要】：循環(huán)流化床氣化技術(shù)是近年來國內(nèi)外正在研究開發(fā)的一種先進(jìn)的生物質(zhì)氣化技術(shù),可利用廣譜生物質(zhì)為原料,經(jīng)氣化爐在缺氧條件下不完全燃燒而轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的清潔生物質(zhì)燃?xì)?提高了能量利用效率,具有廣泛的應(yīng)用前景,是生物質(zhì)原料的資源化無害化處理的重要技術(shù)手段。近年來循環(huán)流化床氣化技術(shù)得到了相對較快的發(fā)展,也取得了一定的成果,但對于循環(huán)流化床內(nèi)固相顆粒停留時間及氣固兩相流動的數(shù)值模擬情況尚需要深入研究,相關(guān)理論試驗(yàn)及工程應(yīng)用尚未完善,當(dāng)前生物質(zhì)氣化設(shè)備在原料適用性、氣化參數(shù)選擇及工程放大等方面仍然存在一些的問題,揭示循環(huán)流化床爐內(nèi)氣固相流動情況、探索合理工作參數(shù)可為氣化燃?xì)馄焚|(zhì)預(yù)測與控制、循環(huán)流化床氣化爐設(shè)備優(yōu)化提供依據(jù)。 本文以循環(huán)流化床氣化爐為研究對象,采用GAMBIT軟件建立了循環(huán)流化床氣化爐二維模型,基于CFD的數(shù)值模擬方法,探索了循環(huán)流化床氣化爐內(nèi)固相顆粒停留時間分布規(guī)律以及氣固兩相流動的宏觀特性規(guī)律。模擬結(jié)果表明：循環(huán)流化床氣化爐內(nèi)的固相顆粒停留時間分布曲線呈現(xiàn)明顯的雙峰分布的特征,曲線中出峰較早的峰形窄而高,出峰較晚峰形寬而矮,這種雙峰分布是由于氣化爐中離散的顆粒和聚集的顆粒團(tuán)共同作用的結(jié)果；隨著流化氣速的增加,曲線第一峰峰值增大較為顯著,而第二峰峰值也隨之增大,但增幅較�。唤�(jīng)計(jì)算得,流化氣速的增加會導(dǎo)致固相顆粒平均停留時間的減小,當(dāng)流化氣速由3.5m/s增加到6m/s時,固相顆粒停留時間由5.86s降低為3.41s,得到了工程應(yīng)用中的最佳合理流化氣速范圍為4-5m/s。爐體高度的增加,使得顆�；旌系目臻g增大,床內(nèi)顆粒的混合更加充分,混合范圍變大、時間變長,導(dǎo)致顆粒平均停留時間增加。顆粒粒徑越大,其平均停留時間也越大,相反顆粒粒徑的減小則會導(dǎo)致平均停留時間的減小,且當(dāng)流化氣速選定為4～5m/s時,最佳顆粒粒徑為400～600μm。歐拉雙流體模型能較好的反映循環(huán)流化床氣化爐的氣固兩相的宏觀流動特性,得到了氣化爐爐膛內(nèi)顆粒濃度呈現(xiàn)兩邊高中間低的“環(huán)-核”形狀分布規(guī)律,且顆粒在爐內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)流動形式。將氣化爐爐膛壓降分布規(guī)律與理論模型計(jì)算值進(jìn)行對比,兩曲線結(jié)果總體趨勢吻合良好,說明了本模型計(jì)算的可靠性與準(zhǔn)確性。 本文在模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上,選定模擬得到的最優(yōu)參數(shù),利用循環(huán)流化床氣化爐中試設(shè)備,對含水率為20%的藥渣進(jìn)行氣化試驗(yàn)研究。采用空氣預(yù)熱裝置將氣化劑空氣由常溫加熱為約200℃的熱空氣,研究了當(dāng)氣化劑處于兩種不同溫度時,空氣當(dāng)量比ER對氣化特性的影響,并討論了水蒸氣配比S/B對氣化特性的影響。結(jié)果表明：隨著空氣當(dāng)量比的增加,循環(huán)流化床爐內(nèi)氣化溫度逐漸升高,燃?xì)鉄嶂岛腿細(xì)庵薪褂秃烤饾u降低,氣化效率則先增大后減小。當(dāng)氣化劑為常溫冷空氣時,最佳空氣當(dāng)量比范圍為0.26～0.30,燃?xì)鉄嶂翟?500kJ/m3以上,氣化效率大于67%；氣化劑為200℃熱空氣時,最佳空氣當(dāng)量比為0.24～0.29,此時燃?xì)鉄嶂翟?000kJ/m3以上,氣化效率約大于73%；隨著水蒸氣配比的增加,爐內(nèi)溫度逐漸降低,焦油含量逐漸升高,燃?xì)鉄嶂迪仍黾雍鬁p小,當(dāng)S/B為0.4時,燃?xì)鉄嶂悼蛇_(dá)6100kJ/m3。研究結(jié)果為高濕基生物質(zhì)原料的資源化處理利用提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TK6

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8 孟祥賓;國產(chǎn)CFB產(chǎn)品首次打入印度[N];中國工業(yè)報(bào);2006年

9 本報(bào)記者 張平邋特約記者 廖曼;“白馬”傳奇[N];四川科技報(bào);2008年

10 記者 黃興勇;潔凈藍(lán)天 造福桑梓[N];西南電力報(bào);2000年

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9 歐陽子區(qū);無煙煤粉預(yù)熱及其燃燒和污染物生成特性實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2014年

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本文編號：2696042